土石壩的地基處理（76內容豐富）

12022/10/26§5－8土石壩的地地基處理一、概述二、壩基防滲措措施三、加強地基承承載力措施施四、與壩基、岸岸坡及其它它建筑物的的連接22022/10/26土石壩底面面積大，壩壩基應力較較小，壩身身具有一定定適應變形形的能力，，壩身斷面面分區(qū)和材材料的選擇擇也具有靈靈活性，所所以，對天天然壩基的的要求低于于混凝土壩壩。對壩基處理理的要求也也不能放松松。據統計計，土石壩壩失事約有有40%是由于壩基基問題引起起的。壩基處理的的范圍包括括河床和兩兩岸岸坡。。32022/10/26處理的主要要目的是：：1.控制滲流，，減少滲流流坡降，避避免管涌等等有害的滲滲流變形，，控制滲流流量；2.保持壩體和和壩基的靜靜力和動力力穩(wěn)定，不產生過過大的有害害變形，不發(fā)生明明顯的均勻勻沉降，竣工后，，壩基和壩壩體的總沉沉降量一般般不宜大于于壩高的1%；3.在保證壩安安全運行的的條件下節(jié)節(jié)省投資。。42022/10/26壩基處理技技術近年來來業(yè)已取得得了很大的的進展，從從國內外壩壩工建設的的成就來看看，很多地地質條件不不良的壩基基，經過適適當處理以以后，都成成功地修建建了高土石石壩。52022/10/26如：加拿大大在深120m的覆蓋層上上采用混凝凝土防滲墻墻，修建了了高107m的馬尼克3號壩；埃及及則在厚225m的河床沖積積層上，采采用水泥粘粘土灌漿帷帷幕，修建建了高111m的阿斯旺壩壩。我國在在深厚覆蓋蓋層上的防防滲技術也也已進入國國際先進行行列。銅街街子壩，小小浪底壩，，防滲墻的的深度均達達70m左右。62022/10/26常見的土石石壩地基：：山區(qū)：巖基基或淺覆蓋蓋層砂卵石強透水水地基平原：細砂或或有淤泥地基基粘土或黃土地地基可能出現的技技術問題：滲漏問題承載能力低振動液化問題題72022/10/26地基處理主要要解決的問題題：巖石地基解決接觸面上上的集中滲流流巖石裂縫嚴重重時需灌漿承載能力無問問題，需清除除表面腐殖土土非巖石地基粘土地基：滲滲流、強度砂礫石地基：：滲流問題細砂、淤泥、、黃土地基：：承載能力問問題與岸坡、地基基及其它建筑筑物的連接82022/10/26一、巖基處理理參見混凝土壩壩覆蓋層較薄時時，做截水槽槽，阻截滲流流；較高土石石壩應挖除，，坐落于基巖巖上。防滲體與基巖巖的接觸面要要求結合緊密密。不需過多考慮慮斷層、破碎碎帶、軟弱夾夾層等的承載載力和不均勻勻沉降問題。。主要研究抗抗?jié)B穩(wěn)定性和和抗溶蝕性能能?；鶐r透水性較較強時需做帷帷幕灌漿。92022/10/26二、砂礫石壩基處處理常見的砂礫石石壩基，其河河床段上部多多為近代沖積積的透水礫石石層，具有明明顯的成層結結構特性。在在這種壩基上上即使建造高高土石壩，其其地基承載力力一般也是足足夠的，而且且壓縮性不大大。102022/10/26如:壩基土土層中中夾有有松散散砂層層，淤淤泥層層，軟軟粘土土層，，則應應考慮慮其抗剪剪強度度與變變形特特性，在地地震區(qū)區(qū)還應應考慮慮可能能發(fā)生生的振動液液化造造成壩壩基和和壩體體失穩(wěn)穩(wěn)的危危險。為此此，需需進行行專門門的分分析研研究，，必要要時，，可采采取挖挖除、、排水水預壓壓、抗抗沖加加固等等措施施。112022/10/26在砂礫礫石地地基上上建壩壩的主主要問問題是是進行行滲流流控制制，解解決的的方法法是作作好防防滲和和排水水。1.垂直防防滲設設施2.上游水水平防防滲鋪鋪蓋3.下游排排水設設施122022/10/261.垂直防防滲設設施包包括:(1)粘性土截水槽(2)混凝土防防滲墻(3)灌漿帷幕幕132022/10/26(1)粘性土截截水槽當壩基砂砂礫石層層不太深深厚時，，截水槽槽是最常常用而又又穩(wěn)妥可可靠的防防滲設施施。一般般布置在在大壩防防滲體的的底部（（均質壩壩則多設設在靠上上游1/3至1/2壩頂寬處處），橫橫貫整個個河床并并延伸到到兩岸。。142022/10/26槽身開挖挖斷面呈呈梯形，，切斷砂砂礫石層層直達巖巖基，巖巖面經處處理后回回填粘性性土料，，槽下游游側按級級配要求求鋪設反反濾料，，槽底寬寬應該根根據回填填土料的的容許滲滲流坡降降、與巖巖基接觸觸面抗?jié)B滲流沖刷刷的容許許坡降以以及施工工條件確確定。152022/10/26截水槽上上部與壩壩的防滲滲體連成成整體，，下部與與巖基緊緊密結合合，形成成一個完完整的防防滲體系系。（如圖示）我國在60年代前建建成的大大壩曾廣廣為應用用。截水水槽的最最大開挖挖深度一一般不超超過20m。國外高高土石壩壩截水槽槽的開挖挖深度有有的較大大，如：：加拿大大的下諾諾赫壩最最大挖深深達82m。162022/10/26172022/10/26182022/10/26要求：范圍：橫橫貫整個個河床，，并延伸伸到河岸岸槽形：梯梯形上部：與與防滲體體連成整整體下部：與與基巖緊緊密結合合192022/10/26(2)混凝土防防滲墻深厚砂礫礫石地基基采用混混凝土防防滲墻是是比較有有效和和經濟的的防滲設設施。一一般做法法是用沖沖擊鉆分分段建造造槽形孔孔，以泥泥漿固壁壁，然后后在槽孔孔內用水水下澆注注混凝土土的方法法澆筑成成墻，202022/10/26振動切槽槽施工212022/10/26222022/10/26混凝土防滲墻墻232022/10/26要求：范圍：橫貫整整個河床，并并延伸到河岸岸槽形：沖擊鉆鉆分段建造槽槽形孔上部：插入防防滲體≮1/10H，且≮2m下部：嵌入弱弱風化基巖≮≮0.5～1.0m墻厚：0.6～1.3m242022/10/26252022/10/26262022/10/26272022/10/26墻底嵌入弱弱風化基巖巖，深度不不小于0.5～1.0m，墻頂插入入防滲體內內的深度應應大于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范圍內選用用，一般0.8m左右。282022/10/26(3)灌漿帷幕采用高壓定定向噴射灌灌漿技術，，通過噴嘴嘴的高壓氣氣流切割地地層成縫槽槽，在縫槽槽中灌壓力力水泥砂漿漿，凝結后后形成防滲滲板墻。292022/10/26302022/10/26灌漿材料：水水泥粘土漿；；配比：水泥泥占20～50％灌漿厚度：由由容許比降確確定，J≤3～4可灌性：D15/d85<5,不可灌；=5~10可灌性差；>10可灌水泥粘土土漿；>15可灌水泥漿；；深度：達到基基巖或相對不不透水層312022/10/26帷幕灌槳既可可以處理較深深的砂礫石層層；也可以處處理局部不便便于用其他防防滲方法施工工的地層；還還可以作為其其他防滲結構構的補強措施施。322022/10/26帷幕灌槳存在在的問題是工工藝較復雜，，費用偏高，，地表需加壓壓重，否則灌灌漿質量達不不到要求。對對地層的適應應性差，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。332022/10/262.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。342022/10/26352022/10/26當壩基基覆蓋蓋層深深厚，，缺乏乏采用用垂直直防滲滲設施施的條條件或或其造造價昂昂貴難難以實實現時時，適適于采采用鋪鋪蓋防防滲。。當上上游有有天然然鋪蓋蓋或壩壩前淤淤積物物較厚厚可以以利用用時更更值得得考慮慮。362022/10/26鋪蓋不不能像像垂直直防滲滲設施施那樣樣可以以完全全截阻阻滲流流，其其防滲滲效果果有一一定限限度，，故多多在中中、小小工程程中使使用，，對高高壩多多和其其他防防滲設設施配配合使使用。。372022/10/26范圍：：下端端與防防滲體體相連連，上上游延延伸到到需要要長度度目的：：延長長滲徑徑，減減小滲滲流比比降到到容許許范圍圍防滲效效果：：不能能截阻阻滲流流，防防滲效效果有有一定定限度度適用范范圍：：中、、小型型工程程或大大型工工程的的輔助助設施施。鋪蓋滲滲透系系數：：<k砂礫石石/1000鋪蓋長長度：：6～8倍水頭頭鋪蓋厚厚度：：最薄薄處≮≮0.5～1.0m382022/10/263.下游排排水設設施，，包括：：(1)水平排排水層層(2)排水溝溝(3)減壓井井(4)透水蓋重等等。這些設施可可以單獨使使用，也可可以綜合使使用。392022/10/26水平排水：：主要采用用褥墊排水水垂直排水：：排水溝或或減壓井402022/10/26412022/10/26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少于于其厚度的的25%，一般采用用50%~70%，但100%效果最好。。422022/10/26出口高程宜宜盡量降低低，但應高高于排水溝溝底面。井井周設置反反濾層。減減壓井的缺缺點是加了了壩基滲水水量。減壓壓井與其它它防滲排水水設施共同同使用時，，應統一考考慮，權衡衡利弊。432022/10/26442022/10/26減壓井452022/10/26三、細砂、軟粘粘土和濕陷陷性黃土壩壩基處理1.細砂等易液液化土壩基基2.軟粘土壩基基3.濕陷性黃土土壩基462022/10/261.細砂等易液液化土壩基基壩基中的細細砂等地震震時易液化化的土料對對壩的穩(wěn)定定性危害很很大。液化是在震震動荷載作作用下，土土壩內孔隙隙水來不及及排出，土土體內孔隙隙壓力上升升，使土體體顆粒間的的連接強度度降低，而而處于流動動狀態(tài)。472022/10/26細砂壩基基處理：：①打板樁樁封閉或或壓重，，目的是是增加土土體的約約束力。。②可采用用振沖、、強夯、、爆破、、擠密、、震動碾碾壓等加加密方法法加固，，提高土土體的密密實度和和顆粒骨骨架的穩(wěn)穩(wěn)定性。。③排水和和減壓，，創(chuàng)造排排水條件件以使振振動孔隙隙水壓力力很快482022/10/26淤泥地基基處理淤泥地基的主主要問題是天天然含水量高高，抗剪強度度低，承載能能力低。處理方法有：：①挖除；②設置砂井加加速排水；③壩腳壓重，，以保持地基基的穩(wěn)定性。。492022/10/262.軟粘土壩基軟弱粘性土抗抗剪強度低，，壓縮性高，，在這種地基基上筑壩，會會遇到下列問問題：(1)天然地基承載載力很低，高高度超過3~6m的壩就足以使使地基發(fā)生局局部破壞；502022/10/26(2)土的透水性很很小，排水固固結速率緩慢慢，地基強度度增長不快，，沉降變形持持續(xù)時間很長長，在建筑物物竣工后仍將將發(fā)生較大的的沉降，地基基長期處于軟軟弱狀態(tài)；(3)由于靈敏度較較高，在施工工中不宜采用用振動或擠壓壓措施，否則則易擾動土的的結構，使土土的強度迅速速降低造成局局部破壞和較較大變形。512022/10/26軟粘土地基一一般不宜用作作地基，僅在在采取有效處處理措施后，，才可能修建建高度不大的的壩。我國在軟土地地基上筑壩也也取得了一定定的經驗，如如：杜湖土壩壩，壩高17.5m，采用砂井處處理辦法；溪溪口土壩，壩壩高23m，采用鎮(zhèn)壓層層方法。國外外在軟土地基基上建壩的實實例有委內瑞瑞拉的古里壩壩，壩高90m，地基為高壓壓縮性殘積土土，采取了部部分挖除、預預浸水、設戧戧臺、加強反反濾等措施。。522022/10/26處理方法有：：①挖除；②設置砂井加加速排水；③壩腳壓重，，以保持地基基的穩(wěn)定性。。532022/10/26砂井直徑約３３０～40cm，井距與井徑徑之比為6～8，按梅花形布布置，砂井頂頂面鋪設厚約約1m的砂墊層。542022/10/26如：杜湖水庫土壩壩壩基表層有有11～13m厚的淤泥質粘粘土層，抗剪剪強度只有0.015Mpa，采用砂井加加固后，隨壩壩體增高，壩壩基強度增長長較快，當大大壩填筑到14m高度時，壩基基土的抗剪強強度已增至0.05Mpa，滿足了穩(wěn)定定要求。建軟軟粘土地基上上的壩，宜盡盡量減小壩基基中的剪應力力，防滲體填填筑的含水量量宜略高于最最優(yōu)含水量，，以適應較大大的不均勻沉沉降。552022/10/26562022/10/263.濕陷陷性性黃黃土土壩壩基基濕陷陷性性黃黃土土壩壩基基的的主主要要危危害害是是浸浸水水后后產產生生過過大大的的不不均均勻勻沉沉降降，，造造成成壩壩體體裂裂縫縫。。這這種種地地基基也也不不宜宜建建壩壩，，只只有有經經過過充充分分論論證證和和處處理理后后才才可可建建低低壩壩。。572022/10/26一般般處處理理措措施施是是挖挖除除、、翻翻壓壓或或通通過過強強夯夯以以消消除除其其濕濕陷陷性性，，也也可可通通過過預預先先浸浸水水處處理理，，使使?jié)駶裣菹萘苛看蟠蟛坎吭谠诮ń▔螇吻扒盎蚧蚴┦┕すね晖瓿沙伞！?82022/10/26與壩壩基基、、岸岸坡坡及及其其它它建建筑筑物物的的連連接接1、與與壩壩基基地基基與與壩壩體體土土質質相相近近，，清清基基后后直直接接填填土土地基基與與壩壩體體土土質質不不同同，，在在結結合合面面做做槽槽與基基巖巖連連接接時時，，設設混混凝凝土土齒齒墻墻2、與與岸岸坡坡岸坡坡存存在在的的問問題題：：滲透透性性大大，，容容易易出出現現集集中中滲滲流流；；穩(wěn)穩(wěn)定定性性差差，，容容易易出出現現滑滑動動和和裂裂縫縫。。處理理辦辦法法：：緩坡坡連連接接，，不不宜宜陡陡坡坡或或臺臺階階形形，，以以防防裂裂縫縫,壩體體與與岸岸坡坡連連接接要要緊緊密密，，加加寬寬心心墻墻或或斜斜墻墻以以延延長長滲滲徑徑，，岸岸坡坡巖巖石石灌灌漿漿防防止止繞繞滲滲592022/10/263、與與其其它它建建筑筑物物設置置原原因因：：在在連連接接處處，，由由于于土土壩壩沉沉降降過過大大，，容容易易造造成成土土壩壩裂裂縫縫，，結結合合處處容容易易出出現現集集中中滲滲流流土壩壩與與混混凝凝土土建建筑筑物物結結合合類類型型：：翼墻墻式式：：使使混混凝凝土土與與土土壩壩翼翼墻墻相相連連接接插入入式式：：混混凝凝土土插插入入土土壩壩壩壩身身中中特特點點：：結結構構簡簡單單，，安安全全可可靠靠，，造造價價低低，，高高壩壩用用得得多多翼墻墻的的常常用用形形式式：：圍墻墻式式圍墻墻—翼墻墻式式上下下翼翼墻墻式式注意意：：在翼翼墻墻背背面面設設齒齒墻墻，，延延長長滲滲徑徑翼墻墻背背面面坡坡度度>0.1，使使土土體體與與翼翼墻墻結結合合良良好好602022/10/26從砼砼壩壩與與土土石石壩壩的的連連接接部部位位開開始始，，砼砼壩壩的的斷斷面面逐逐漸漸減減小小，，最最后后成成剛剛性性插入入土土石石壩壩的的心心墻墻內內。。612022/10/26土石石砼622022/10/26圖5-39插入入式式連連接接示示意意圖圖1-混凝凝土土重重力力壩壩；；2-土石石壩壩；；3-半插插入入段段；；4-插入入632022/10/26圖5-40翼墻墻式式連連接接1-土石石壩壩；；2-溢流流重重力力壩壩；；3-圓弧弧形形翼翼墻墻4-斜降降式式翼翼墻墻；；5-邊墩墩；；二、、土土石石壩壩的的裂裂縫縫控控制制干縮縮裂裂縫縫凍融融裂裂縫縫不均均勻勻沉沉降降裂裂縫縫滑坡坡裂裂縫縫水力力劈劈裂裂裂裂縫縫642022/10/261.類型型和和成成因因（1）縱縱縫縫走向向大大體體上上與與壩壩軸軸線線平平行行，，多多數數發(fā)發(fā)生生在在壩壩頂頂和和壩壩坡坡中中部部。?！裨谛男膲螇魏投喽喾N土土質壩壩中，，由于于心墻墻土料料的固固結比比較緩緩慢，，壩殼殼土料料的沉沉降速速度比比心墻墻快，，壩殼殼和心心墻之之間發(fā)發(fā)生應應力傳傳遞，，在壩壩頂部部出現現拉應應力區(qū)區(qū)導致致裂縫縫。多多發(fā)生生在竣竣工初初期，，或初初次蓄蓄水時時?！裢临|質斜墻墻壩的的壩殼殼材料料，如如壓實實不足足，沉沉降變變形大大，上上部和和下部部沉降降不均均，都都可使使斜墻墻斷裂裂，形形成縱縱向裂裂縫。?！窀邏簤嚎s性性地基基上也也易形形成壩壩坡面面和壩壩內部部的縱縱向裂裂縫。。（2）橫縫縫走向與與壩軸軸線近近乎垂垂直，，多發(fā)發(fā)生在在兩岸岸壩肩肩附近近。當岸坡坡比較較陡峻峻，或或是岸岸坡地地形突突然變變化時時，都都易發(fā)發(fā)生這這種裂裂縫。。橫縫縫常貫貫穿壩壩的防防滲體體，在在滲流流作用用下繼繼續(xù)發(fā)發(fā)展，，危害害極大大。（3）內部部裂縫縫主要由由壩基基和壩壩體的的不均均勻沉沉降引引起。。在壩壩體表表面很很難發(fā)發(fā)現，，它可可能發(fā)發(fā)展成成為集集中的的滲流流通道道，危危害性性也很很大。。在較較薄的的粘土土心墻墻壩中中，壩壩殼沉沉降速速度快快，較較早達達到穩(wěn)穩(wěn)定，，而心心墻由由于固固結速速度慢慢，還還在繼繼續(xù)沉沉降，，壩殼殼將對對心墻墻產生生拱效效應，，使心心墻中中的豎豎向應應力減減小，，甚至至可能能由壓壓應力力轉變變?yōu)槔瓚α?，從從而產產生內內部裂裂縫。。地震區(qū)區(qū)土石石壩震震害的的主要要形態(tài)態(tài)是出出現縱縱縫和和橫縫縫；由由于水水力劈劈裂作作用也也可以以產生生裂縫縫。⑴縱縫：：與壩壩軸線線大體體平行行，多多發(fā)生生在壩壩頂和和壩坡坡中部部因壩殼殼與心心墻、、或多多種土土質壩壩固結結速度度的差差異形形成拉拉應力力而裂裂縫多發(fā)生生在竣竣工期期前后后?？v縫橫縫⑵橫縫：：與壩壩軸線線大體體垂直直，多多發(fā)生生兩岸岸壩肩肩附近近因岸坡坡陡峻峻或岸岸坡突突變而而致橫縫常常貫穿穿防滲滲體，，危害害很大大。水平縫縫⑶內縫縫：出出現在在壩體體內部部因壩基基與壩壩體的的不均均勻沉沉降而而致易形成成集中中滲流流通道道，危危害很很大。。心墻壩壩的內內部水水平裂裂縫局部高高壓縮縮性地地基上上土石石壩底底部的的裂縫縫混凝土土防滲滲墻引引起的的壩體體內部部裂縫縫2.裂縫的的防止止與控控制措措施（1）提高填填土的的壓實實質量量，可減減小沉沉降位位移和和水平平位移移，從從而達達到減減小拉拉應變變和改改善