土石壩的地基處理內(nèi)容豐富

§5－8土石壩的地基處理一、概述二、壩基防滲措施

三、加強地基承載力措施四、與壩基、岸坡及其它建筑物的連接2023/3/51

土石壩底面積大，壩基應(yīng)力較小，壩身具有一定適應(yīng)變形的能力，壩身斷面分區(qū)和材料的選擇也具有靈活性，所以，對天然壩基的要求低于混凝土壩。對壩基處理的要求也不能放松。據(jù)統(tǒng)計，土石壩失事約有40%是由于壩基問題引起的。壩基處理的范圍包括河床和兩岸岸坡。2023/3/52處理的主要目的是：

1.控制滲流，減少滲流坡降，避免管涌等有害的滲流變形，控制滲流量；

2.保持壩體和壩基的靜力和動力穩(wěn)定，不產(chǎn)生過大的有害變形，不發(fā)生明顯的均勻沉降，竣工后，壩基和壩體的總沉降量一般不宜大于壩高的1%；

3.在保證壩安全運行的條件下節(jié)省投資。2023/3/53

壩基處理技術(shù)近年來業(yè)已取得了很大的進展，從國內(nèi)外壩工建設(shè)的成就來看，很多地質(zhì)條件不良的壩基，經(jīng)過適當(dāng)處理以后，都成功地修建了高土石壩。2023/3/54如：加拿大在深120m的覆蓋層上采用混凝土防滲墻，修建了高107m的馬尼克3號壩；埃及則在厚225m的河床沖積層上，采用水泥粘土灌漿帷幕，修建了高111m的阿斯旺壩。我國在深厚覆蓋層上的防滲技術(shù)也已進入國際先進行列。銅街子壩，小浪底壩，防滲墻的深度均達70m左右。2023/3/55常見的土石壩地基：山區(qū)：巖基或淺覆蓋層砂卵石強透水地基平原：細砂或有淤泥地基粘土或黃土地基可能出現(xiàn)的技術(shù)問題：滲漏問題承載能力低振動液化問題2023/3/56地基處理主要解決的問題：巖石地基 解決接觸面上的集中滲流 巖石裂縫嚴(yán)重時需灌漿 承載能力無問題，需清除表面腐殖土非巖石地基 粘土地基：滲流、強度 砂礫石地基：滲流問題 細砂、淤泥、黃土地基：承載能力問題與岸坡、地基及其它建筑物的連接2023/3/57一、巖基處理參見混凝土壩覆蓋層較薄時，做截水槽，阻截滲流；較高土石壩應(yīng)挖除，坐落于基巖上。防滲體與基巖的接觸面要求結(jié)合緊密。不需過多考慮斷層、破碎帶、軟弱夾層等的承載力和不均勻沉降問題。主要研究抗?jié)B穩(wěn)定性和抗溶蝕性能。基巖透水性較強時需做帷幕灌漿。2023/3/58二、砂礫石壩基處理

常見的砂礫石壩基，其河床段上部多為近代沖積的透水礫石層，具有明顯的成層結(jié)構(gòu)特性。在這種壩基上即使建造高土石壩，其地基承載力一般也是足夠的，而且壓縮性不大。

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如:壩基土層中夾有松散砂層，淤泥層，軟粘土層，則應(yīng)考慮其抗剪強度與變形特性，在地震區(qū)還應(yīng)考慮可能發(fā)生的振動液化造成壩基和壩體失穩(wěn)的危險。為此，需進行專門的分析研究，必要時，可采取挖除、排水預(yù)壓、抗沖加固等措施。2023/3/510在砂礫石石地基上上建壩的的主要問問題是進進行滲流流控制，，解決的的方法是是作好防防滲和排排水。1.垂直防滲滲設(shè)施2.上游水平平防滲鋪鋪蓋3.下游排水水設(shè)施2023/3/5111.垂直防滲滲設(shè)施包包括:(1)粘性土截水槽(2)混凝土防防滲墻(3)灌漿帷幕幕2023/3/512(1)粘性土截水槽槽當(dāng)壩基砂礫石石層不太深厚厚時，截水槽槽是最常用而而又穩(wěn)妥可靠靠的防滲設(shè)施施。一般布置置在大壩防滲滲體的底部（（均質(zhì)壩則多多設(shè)在靠上游游1/3至1/2壩頂寬處），，橫貫整個河河床并延伸到到兩岸。2023/3/513槽身開挖斷面面呈梯形，切切斷砂礫石層層直達巖基，，巖面經(jīng)處理理后回填粘性性土料，槽下下游側(cè)按級配配要求鋪設(shè)反反濾料，槽底底寬應(yīng)該根據(jù)據(jù)回填土料的的容許滲流坡坡降、與巖基基接觸面抗?jié)B滲流沖刷的容容許坡降以及及施工條件確確定。2023/3/514截水槽上部與與壩的防滲體體連成整體，，下部與巖基基緊密結(jié)合，，形成一個完完整的防滲體體系。（如圖示）我國在60年代前建成的的大壩曾廣為為應(yīng)用。截水水槽的最大開開挖深度一般般不超過20m。國外高土石石壩截水槽的的開挖深度有有的較大，如如：加拿大的的下諾赫壩最最大挖深達82m。2023/3/5152023/3/5162023/3/517要求：范圍：橫貫整個個河床，并延伸伸到河岸槽形：梯形上部：與防滲體體連成整體下部：與基巖緊緊密結(jié)合2023/3/518(2)混凝土防滲墻深厚砂礫石地基基采用混凝土防防滲墻是比較有有效和經(jīng)濟的的防滲設(shè)施。一一般做法是用沖沖擊鉆分段建造造槽形孔，以泥泥漿固壁，然后后在槽孔內(nèi)用水水下澆注混凝土土的方法澆筑成成墻，2023/3/519振動切切槽施施工2023/3/5202023/3/521混凝土防滲墻2023/3/522要求：范圍：橫貫整個河河床，并延伸到河河岸槽形：沖擊鉆分段段建造槽形孔上部：插入防滲體體≮1/10H，且≮2m下部：嵌入弱風(fēng)化化基巖≮0.5～1.0m墻厚：0.6～1.3m2023/3/5232023/3/5242023/3/5252023/3/526墻底嵌入弱弱風(fēng)化基巖巖，深度不不小于0.5～1.0m，墻頂插入入防滲體內(nèi)內(nèi)的深度應(yīng)應(yīng)大于1/10壩高，并不不得小于2m。墻厚按施施工條件可可在0.6～1.3m范圍內(nèi)選用用，一般0.8m左右。2023/3/527(3)灌漿帷幕采用高壓定向噴噴射灌漿技術(shù)，，通過噴嘴的高高壓氣流切割地地層成縫槽，在在縫槽中灌壓力力水泥砂漿，凝凝結(jié)后形成防滲滲板墻。2023/3/5282023/3/529灌漿材料：水泥泥粘土漿；配比比：水泥占20～50％灌漿厚度：由容容許比降確定，，J≤3～4可灌性：D15/d85<5,不可灌；=5~10可灌性差；>10可灌水泥粘土漿；>15可灌水泥漿；深度：達到基巖巖或相對不透水水層2023/3/530帷幕灌槳既可以以處理較深的砂砂礫石層；也可可以處理局部不不便于用其他防防滲方法施工的的地層；還可以以作為其他防滲滲結(jié)構(gòu)的補強措措施。2023/3/531帷幕灌槳存在在的問題是工工藝較復(fù)雜，，費用偏高，，地表需加壓壓重，否則灌灌漿質(zhì)量達不不到要求。對對地層的適應(yīng)應(yīng)性差，即這這種灌漿方法法是否宜于采采用，取決于于地層的可灌灌性。2023/3/5322.上游水平防滲滲鋪蓋用粘性土料修修筑鋪蓋與壩壩身防滲體相相連接，并向向上游延伸至至要求的長度度，也是土石石壩常用的防防滲設(shè)施。鋪鋪蓋的作用是是延長滲徑，，從而使壩基基滲漏損失和和滲流坡降減減小至容許范范圍以內(nèi)。2023/3/5332023/3/534當(dāng)壩基覆蓋層深深厚，缺乏采用用垂直防滲設(shè)施施的條件或其造造價昂貴難以實實現(xiàn)時，適于采采用鋪蓋防滲。。當(dāng)上游有天然然鋪蓋或壩前淤淤積物較厚可以以利用時更值得得考慮。2023/3/535鋪蓋不能像垂直直防滲設(shè)施那樣樣可以完全截阻阻滲流，其防滲滲效果有一定限限度，故多在中中、小工程中使使用，對高壩多多和其他防滲設(shè)設(shè)施配合使用。。2023/3/536范圍：下端與防防滲體相連，上上游延伸到需要要長度目的：延長滲徑徑，減小滲流比比降到容許范圍圍防滲效果：不能能截阻滲流，防防滲效果有一定定限度適用范圍：中、、小型工程或大大型工程的輔助助設(shè)施。鋪蓋滲透系數(shù)：：<k砂礫石/1000鋪蓋長度：6～8倍水頭鋪蓋厚度：最薄薄處≮0.5～1.0m2023/3/5373.下游排排水設(shè)設(shè)施，，包括：：(1)水平排排水層層(2)排水溝溝(3)減壓井井(4)透水蓋蓋重等等。這些設(shè)設(shè)施可可以單單獨使使用，，也可可以綜綜合使使用。。2023/3/538水平排排水：：主要要采用用褥墊墊排水水垂直排排水：：排水水溝或或減壓壓井2023/3/5392023/3/540減壓井可以有效地排除除滲水，降降低壩基揚揚壓力。它是深入壩基基透水層中中的連續(xù)并并排，井徑徑一般大于于15cm。井貫入強強透水層中中不應(yīng)少于于其厚度的的25%，一般采用用50%~70%，但100%效果最好好。2023/3/541出口高程程宜盡量量降低，，但應(yīng)高高于排水水溝底面面。井周周設(shè)置反反濾層。。減壓井井的缺點點是加了了壩基滲滲水量。。減壓井井與其它它防滲排排水設(shè)施施共同使使用時，，應(yīng)統(tǒng)一一考慮，，權(quán)衡利利弊。2023/3/5422023/3/543減壓井2023/3/544三、細砂、軟軟粘土和和濕陷性性黃土壩壩基處理理1.細砂等易易液化土土壩基2.軟粘土壩壩基3.濕陷性黃黃土壩基基2023/3/5451.細砂等易易液化土土壩基壩基中的的細砂等等地震時時易液化化的土料料對壩的的穩(wěn)定性性危害很很大。液化是在在震動荷荷載作用用下，土土壩內(nèi)孔孔隙水來來不及排排出，土土體內(nèi)孔孔隙壓力力上升，，使土體體顆粒間間的連接接強度降降低，而而處于流流動狀態(tài)態(tài)。2023/3/546細砂壩基處理理：①打板樁封閉閉或壓重，目目的是增加土土體的約束力力。②可采用振沖沖、強夯、爆爆破、擠密、、震動碾壓等等加密方法加加固，提高土土體的密實度度和顆粒骨架架的穩(wěn)定性。。③排水和減壓壓，創(chuàng)造排水水條件以使振振動孔隙水壓壓力很快2023/3/547淤泥地地基處處理淤泥地地基的的主要要問題題是天天然含含水量量高，，抗剪剪強度度低，，承載載能力力低。處理方方法有有：①挖除除；②設(shè)置置砂井井加速速排水水；③壩腳腳壓重重，以以保持持地基基的穩(wěn)穩(wěn)定性性。2023/3/5482.軟粘土土壩基基軟弱粘粘性土土抗剪剪強度度低，，壓縮縮性高高，在在這種種地基基上筑筑壩，，會遇遇到下下列問問題：：(1)天然地地基承承載力力很低低，高高度超超過3~6m的壩就就足以以使地地基發(fā)發(fā)生局局部破破壞；；2023/3/549(2)土的透水性很小，，排水固結(jié)速率緩緩慢，地基強度增增長不快，沉降變變形持續(xù)時間很長長，在建筑物竣工工后仍將發(fā)生較大大的沉降，地基長長期處于軟弱狀態(tài)態(tài)；(3)由于靈敏度較高，，在施工中不宜采采用振動或擠壓措措施，否則易擾動動土的結(jié)構(gòu)，使土土的強度迅速降低低造成局部破壞和和較大變形。2023/3/550軟粘土地基一般不不宜用作地基，僅僅在采取有效處理理措施后，才可能能修建高度不大的的壩。我國在軟土地基上上筑壩也取得了一一定的經(jīng)驗，如：：杜湖土壩，壩高高17.5m，采用砂井處理辦辦法；溪口土壩，，壩高23m，采用鎮(zhèn)壓層方法法。國外在軟土地地基上建壩的實例例有委內(nèi)瑞拉的古古里壩，壩高90m，地基為高壓縮性性殘積土，采取了了部分挖除、預(yù)浸浸水、設(shè)戧臺、加加強反濾等措施。。2023/3/551處理方法有：①挖除；②設(shè)置砂井加速排排水；③壩腳壓重，以保保持地基的穩(wěn)定性性。2023/3/552砂井直徑約３０～～40cm，井距與井徑之比比為6～8，按梅花形布置，，砂井頂面鋪設(shè)厚厚約1m的砂墊層。2023/3/553如：杜湖水庫土壩壩基基表層有11～13m厚的淤泥質(zhì)粘土層層，抗剪強度只有有0.015Mpa，采用砂井加固后后，隨壩體增高，，壩基強度增長較較快，當(dāng)大壩填筑筑到14m高度時，壩基土的的抗剪強度已增至至0.05Mpa，滿足了穩(wěn)定要求求。建軟粘土地基基上的壩，宜盡量量減小壩基中的剪剪應(yīng)力，防滲體填填筑的含水量宜略略高于最優(yōu)含水量量，以適應(yīng)較大的的不均勻沉降。2023/3/5542023/3/5553.濕陷性性黃土土壩基基濕陷性性黃土土壩基基的主主要危危害是是浸水水后產(chǎn)產(chǎn)生過過大的的不均均勻沉沉降，，造成成壩體體裂縫縫。這這種地地基也也不宜宜建壩壩，只只有經(jīng)經(jīng)過充充分論論證和和處理理后才才可建建低壩壩。2023/3/556一般處處理措措施是是挖除除、翻翻壓或或通過過強夯夯以消消除其其濕陷陷性，，也可可通過過預(yù)先先浸水水處理理，使使?jié)裣菹萘看蟠蟛吭谠诮▔螇吻盎蚧蚴┕すね瓿沙伞?023/3/557與壩基基、岸岸坡及及其它它建筑筑物的的連接接1、與壩壩基地基與與壩體體土質(zhì)質(zhì)相近近，清清基后后直接接填土土地基與與壩體體土質(zhì)質(zhì)不同同，在在結(jié)合合面做做槽與基巖巖連接接時，，設(shè)混混凝土土齒墻墻2、與岸岸坡岸坡存存在的的問題題：滲透性性大，，容易易出現(xiàn)現(xiàn)集中中滲流流；穩(wěn)穩(wěn)定性性差，，容易易出現(xiàn)現(xiàn)滑動動和裂裂縫。。處理辦辦法：：緩坡連連接，，不宜宜陡坡坡或臺臺階形形，以以防裂裂縫,壩體與與岸坡坡連接接要緊緊密，，加寬寬心墻墻或斜斜墻以以延長長滲徑徑，岸岸坡巖巖石灌灌漿防防止繞繞滲2023/3/5583、與其它建建筑物設(shè)置原因：：在連接處處，由于土土壩沉降過過大，容易易造成土壩壩裂縫，結(jié)結(jié)合處容易易出現(xiàn)集中中滲流土壩與混凝凝土建筑物物結(jié)合類型型：翼墻式：使使混凝土與與土壩翼墻墻相連接插入式：混混凝土插入入土壩壩身身中特特點：結(jié)結(jié)構(gòu)簡單，，安全可靠靠，造價低低，高壩用用得多翼墻的常用用形式：圍墻式圍墻—翼墻式上下翼墻式式注意：在翼墻背面面設(shè)齒墻，，延長滲徑徑翼墻背面坡坡度>0.1，使土體與與翼墻結(jié)合合良好2023/3/559從砼壩與土土石壩的連連接部位開開始，砼壩壩的斷面逐逐漸減小，，最后成剛剛性插入土石壩壩的心墻內(nèi)內(nèi)。2023/3/560土石砼2023/3/561圖5-39插入式連接接示意圖1-混凝土重力力壩；2-土石壩；3-半插入段；；4-插入2023/3/562圖5-40翼墻式連接1-土石壩；2-溢流重力壩；；3-圓弧形翼墻4-斜降式翼墻；；5-邊墩；2023/3/563二、土石壩的的裂縫控制干縮裂縫凍融裂縫不均勻沉降裂裂縫滑坡裂縫水力劈裂裂縫縫2023/3/5641.類型和成因（1）縱縫走向大體上與與壩軸線平行行，多數(shù)發(fā)生生在壩頂和壩壩坡中部?！裨谛膲魏秃投喾N土質(zhì)壩壩中，由于心心墻土料的固固結(jié)比較緩慢慢，壩殼土料料的沉降速度度比心墻快，，壩殼和心墻墻之間發(fā)生應(yīng)應(yīng)力傳遞，在在壩頂部出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)導(dǎo)導(dǎo)致裂縫。多多發(fā)生在竣工工初期，或初初次蓄水時。?！裢临|(zhì)斜墻壩壩的壩殼材料料，如壓實不不足，沉降變變形大，上部部和下部沉降降不均，都可可使斜墻斷裂裂，形成縱向向裂縫?！窀邏嚎s性地地基上也易形形成壩坡面和和壩內(nèi)部的縱縱向裂縫。（2）橫縫走向與壩軸線線近乎垂直，，多發(fā)生在兩兩岸壩肩附近近。當(dāng)岸坡比較陡陡峻，或是岸岸坡地形突然然變化時，都都易發(fā)生這種種裂縫。橫縫縫常貫穿壩的的防滲體，在在滲流作用下下繼續(xù)發(fā)展，，危害極大。。（3）內(nèi)部裂縫主要由壩基和和壩體的不均均勻沉降引起起。在壩體表表面很難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，它可能發(fā)發(fā)展成為集中中的滲流通道道，危害性也也很大。在較較薄的粘土心心墻壩中，壩壩殼沉降速度度快，較早達達到穩(wěn)定，而而心墻由于固固結(jié)速度慢，，還在繼續(xù)沉沉降，壩殼將將對心墻產(chǎn)生生拱效應(yīng)，使使心墻中的豎豎向應(yīng)力減小小，甚至可能能由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力力，從而產(chǎn)生生內(nèi)部裂縫。。地震區(qū)土石壩震害害的主要形態(tài)是出出現(xiàn)縱縫和橫縫；；由于水力劈裂作作用也可以產(chǎn)生裂裂縫。⑴縱縫：與壩軸線大大體平行，多發(fā)生生在壩頂和壩坡中中部因壩殼與心墻、或或多種土質(zhì)壩固結(jié)結(jié)速度的差異形成成拉應(yīng)力而裂縫多發(fā)生在竣工期前前后?？v縫橫縫⑵橫縫：與壩軸線大大體垂直，多發(fā)生生兩岸壩肩附近因岸坡陡峻或岸坡坡突變而致橫縫常貫穿防滲體體，危害很大。水平縫⑶內(nèi)縫：出現(xiàn)在壩壩體內(nèi)部因壩基與壩體