12023/3/9土石壩的地基處理一、概述二、壩基防滲措施

三、加強(qiáng)地基承載力措施四、與壩基、岸坡及其它建筑物的連接22023/3/9

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(jì)，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。32023/3/9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(yùn)行的條件下節(jié)省投資。42023/3/9

壩基處理技術(shù)近年來業(yè)已取得了很大的進(jìn)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。52023/3/9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(jìn)入國際先進(jìn)行列。銅街子壩，小浪底壩，防滲墻的深度均達(dá)70m左右。62023/3/9常見的土石壩地基：山區(qū)：巖基或淺覆蓋層砂卵石強(qiáng)透水地基平原：細(xì)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72023/3/9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(qiáng)度 砂礫石地基：滲流問題 細(xì)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82023/3/9一、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(qiáng)時需做帷幕灌漿。92023/3/9二、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(qiáng)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(xiǎn)。為此，需進(jìn)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。112023/3/6在砂礫石地基上上建壩的主要問問題是進(jìn)行滲流流控制，解決的的方法是作好防防滲和排水。1.垂直防滲設(shè)施2.上游水平防滲鋪鋪蓋3.下游排水設(shè)施122023/3/61.垂直防滲設(shè)施包包括:(1)粘性土截水槽(2)混凝土防滲墻(3)灌漿帷幕132023/3/6(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。142023/3/6槽身開挖斷面面呈梯形，切切斷砂礫石層層直達(dá)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。152023/3/6截水槽槽上部部與壩壩的防防滲體體連成成整體體，下下部與與巖基基緊密密結(jié)合合，形形成一一個完完整的的防滲滲體系系。（如圖示示）我國在在60年代前前建成成的大大壩曾曾廣為為應(yīng)用用。截截水槽槽的最最大開開挖深深度一一般不不超過過20m。國外外高土土石壩壩截水水槽的的開挖挖深度度有的的較大大，如如：加加拿大大的下下諾赫赫壩最最大挖挖深達(dá)達(dá)82m。162023/3/6172023/3/6182023/3/6要求：范圍：橫貫貫整個河床床，并延伸伸到河岸槽形：梯形形上部：與防防滲體連成成整體下部：與基基巖緊密結(jié)結(jié)合192023/3/6(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(jīng)濟(jì)的的防滲設(shè)設(shè)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(nèi)用水水下澆注注混凝土土的方法法澆筑成成墻，202023/3/6振動切槽施工工212023/3/6222023/3/6混凝土土防滲滲墻232023/3/6要求：：范圍：：橫貫貫整個個河床床，并并延伸伸到河河岸槽形：：沖擊擊鉆分分段建建造槽槽形孔孔上部：：插入入防滲滲體≮≮1/10H，且≮≮2m下部：：嵌入入弱風(fēng)風(fēng)化基基巖≮≮0.5～1.0m墻厚：：0.6～1.3m242023/3/6252023/3/6262023/3/6272023/3/6墻底嵌入入弱風(fēng)化化基巖，，深度不不小于0.5～1.0m，墻頂插插入防滲滲體內(nèi)的的深度應(yīng)應(yīng)大于1/10壩高，并并不得小小于2m。墻厚按按施工條條件可在在0.6～1.3m范圍內(nèi)選選用，一一般0.8m左右。282023/3/6(3)灌漿帷幕幕采用高壓壓定向噴噴射灌漿漿技術(shù)，，通過噴噴嘴的高高壓氣流流切割地地層成縫縫槽，在在縫槽中中灌壓力力水泥砂砂漿，凝凝結(jié)后形形成防滲滲板墻。。292023/3/6302023/3/6灌漿材材料：：水泥泥粘土土漿；；配比比：水水泥占占20～50％灌漿厚厚度：：由容容許比比降確確定，，J≤3～4可灌性性：D15/d85<5,不可灌灌；=5~10可灌性性差；；>10可灌水水泥粘粘土漿；>15可灌水水泥漿漿；深度：：達(dá)到到基巖巖或相相對不不透水水層312023/3/6帷幕灌灌槳既既可以以處理理較深深的砂砂礫石石層；；也可可以處處理局局部不不便于于用其其他防防滲方方法施施工的的地層層；還還可以以作為為其他他防滲滲結(jié)構(gòu)構(gòu)的補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)措措施。。322023/3/6帷幕灌灌槳存存在的的問題題是工工藝較較復(fù)雜雜，費(fèi)費(fèi)用偏偏高，，地表表需加加壓重重，否否則灌灌漿質(zhì)質(zhì)量達(dá)達(dá)不到到要求求。對對地層層的適適應(yīng)性性差，，即這這種灌灌漿方方法是是否宜宜于采采用，，取決決于地地層的的可灌灌性。。332023/3/62.上游水平防防滲鋪蓋用粘性土料料修筑鋪蓋蓋與壩身防防滲體相連連接，并向向上游延伸伸至要求的的長度，也也是土石壩壩常用的防防滲設(shè)施。。鋪蓋的作作用是延長長滲徑，從從而使壩基基滲漏損失失和滲流坡坡降減小至至容許范圍圍以內(nèi)。342023/3/6352023/3/6當(dāng)壩基覆蓋蓋層深厚，，缺乏采用用垂直防滲滲設(shè)施的條條件或其造造價昂貴難難以實(shí)現(xiàn)時時，適于采采用鋪蓋防防滲。當(dāng)上上游有天然然鋪蓋或壩壩前淤積物物較厚可以以利用時更更值得考慮慮。362023/3/6鋪蓋不能像垂直防防滲設(shè)施那樣可以以完全截阻滲流，，其防滲效果有一一定限度，故多在在中、小工程中使使用，對高壩多和和其他防滲設(shè)施配配合使用。372023/3/6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(shè)施施。鋪蓋滲滲透系系數(shù)：：<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≮≮0.5～1.0m382023/3/63.下游排水設(shè)設(shè)施，包括：(1)水平排水層層(2)排水溝(3)減壓井(4)透水蓋蓋重等等。這些設(shè)設(shè)施可可以單單獨(dú)使使用，，也可可以綜綜合使使用。。392023/3/6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402023/3/6412023/3/6減壓井可以有效地排除滲水，，降低壩基揚(yáng)壓力力。它是深入壩基透水層層中的連續(xù)并排，，井徑一般大于15cm。井貫入強(qiáng)透水層層中不應(yīng)少于其厚厚度的25%，一般采用50%~70%，但100%效果最好。422023/3/6出口高程宜盡量降降低，但應(yīng)高于排排水溝底面。井周周設(shè)置反濾層。減減壓井的缺點(diǎn)是加加了壩基滲水量。。減壓井與其它防防滲排水設(shè)施共同同使用時，應(yīng)統(tǒng)一一考慮，權(quán)衡利弊弊。432023/3/6442023/3/6減壓井452023/3/6三、細(xì)砂、軟軟粘土和和濕陷性性黃土壩壩基處理理1.細(xì)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462023/3/61.細(xì)砂等易液化化土壩基壩基中的細(xì)砂砂等地震時易易液化的土料料對壩的穩(wěn)定定性危害很大大。液化是在震動動荷載作用下下，土壩內(nèi)孔孔隙水來不及及排出，土體體內(nèi)孔隙壓力力上升，使土土體顆粒間的的連接強(qiáng)度降降低，而處于于流動狀態(tài)。。472023/3/6細(xì)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(qiáng)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(shí)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482023/3/6淤泥地基處理理淤泥地基的主主要問題是天天然含水量高高，抗剪強(qiáng)度度低，承載能能力低。處理方法有：：①挖除；②設(shè)置砂井加加速排水；③壩腳壓重，，以保持地基基的穩(wěn)定性。。492023/3/62.軟粘土壩基基軟弱粘性土土抗剪強(qiáng)度度低，壓縮縮性高，在在這種地基基上筑壩，，會遇到下下列問題：：(1)天然地基承承載力很低低，高度超超過3~6m的壩就足以以使地基發(fā)發(fā)生局部破破壞；502023/3/6(2)土的透水性性很小，排排水固結(jié)速速率緩慢，，地基強(qiáng)度度增長不快快，沉降變變形持續(xù)時時間很長，，在建筑物物竣工后仍仍將發(fā)生較較大的沉降降，地基長長期處于軟軟弱狀態(tài)；；(3)由于靈敏度度較高，在在施工中不不宜采用振振動或擠壓壓措施，否否則易擾動動土的結(jié)構(gòu)構(gòu)，使土的的強(qiáng)度迅速速降低造成成局部破壞壞和較大變變形。512023/3/6軟粘土地基一般般不宜用作地基基，僅在采取有有效處理措施后后，才可能修建建高度不大的壩壩。我國在軟土地基基上筑壩也取得得了一定的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，如：杜湖土土壩，壩高17.5m，采用砂井處理理辦法；溪口土土壩，壩高23m，采用鎮(zhèn)壓層方方法。國外在軟軟土地基上建壩壩的實(shí)例有委內(nèi)內(nèi)瑞拉的古里壩壩，壩高90m，地基為高壓縮縮性殘積土，采采取了部分挖除除、預(yù)浸水、設(shè)設(shè)戧臺、加強(qiáng)反反濾等措施。522023/3/6處理方法有有：①挖除；②設(shè)置砂井井加速排水水；③壩腳壓重重，以保持持地基的穩(wěn)穩(wěn)定性。532023/3/6砂井直徑約約３０～40cm，井距與井井徑之比為為6～8，按梅花形形布置，砂砂井頂面鋪鋪設(shè)厚約1m的砂墊層。。542023/3/6如：杜湖水庫土土壩壩基表表層有11～13m厚的淤泥質(zhì)質(zhì)粘土層，，抗剪強(qiáng)度度只有0.015Mpa，采用砂井井加固后，，隨壩體增增高，壩基基強(qiáng)度增長長較快，當(dāng)當(dāng)大壩填筑筑到14m高度時，壩壩基土的抗抗剪強(qiáng)度已已增至0.05Mpa，滿足了穩(wěn)穩(wěn)定要求。。建軟粘土土地基上的的壩，宜盡盡量減小壩壩基中的剪剪應(yīng)力，防防滲體填筑筑的含水量量宜略高于于最優(yōu)含水水量，以適適應(yīng)較大的的不均勻沉沉降。552023/3/6562023/3/63.濕陷性黃土壩基基濕陷性黃土壩基基的主要危害是是浸水后產(chǎn)生過過大的不均勻沉沉降，造成壩體體裂縫。這種地地基也不宜建壩壩，只有經(jīng)過充充分論證和處理理后才可建低壩壩。572023/3/6一般處理措施是是挖除、翻壓或或通過強(qiáng)夯以消消除其濕陷性，，也可通過預(yù)先先浸水處理，使使?jié)裣萘看蟛吭谠诮▔吻盎蚴┕すね瓿伞?82023/3/6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592023/3/63、與其它建筑物設(shè)置原因：在連接接處，由于土壩沉沉降過大，容易造造成土壩裂縫，結(jié)結(jié)合處容易出現(xiàn)集集中滲流土壩與混凝土建筑筑物結(jié)合類型：翼墻式：使混凝土土與土壩翼墻相連連接插入式：混凝土插插入土壩壩身中特特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，安全可靠靠，造價低，高壩壩用得多翼墻的常用形式：：圍墻式圍墻—翼墻式上下翼墻式注意：在翼墻背面設(shè)齒墻墻，延長滲徑翼墻背面坡度>0.1，使土體與翼墻結(jié)結(jié)合良好602023/3/6從砼壩與與土石壩壩的連接接部位開開始，砼砼壩的斷斷面逐漸漸減小，，最后成成剛性插入土石石壩的心心墻內(nèi)。。612023/3/6土石砼622023/3/6圖5-39插入式連接示示意圖1-混凝土重力壩壩；2-土石壩；3-半插入段；4-插入632023/3/6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；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642023/3/61.類型和成因因（1）縱縫走向大體上上與壩軸線線平行，多多數(shù)發(fā)生在在壩頂和壩壩坡中部。。●在心墻壩壩和多種土土質(zhì)壩中，，由于心墻墻土料的固固結(jié)比較緩緩慢，壩殼殼土料的沉沉降速度比比心墻快，，壩殼和心心墻之間發(fā)發(fā)生應(yīng)力傳傳遞，在壩壩頂部出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)區(qū)導(dǎo)致裂縫縫。多發(fā)生生在竣工初初期，或初初次蓄水時時。●土質(zhì)斜墻墻壩的壩殼殼材料，如如壓實(shí)不足足，沉降變變形大，上上部和下部部沉降不均均，都可使使斜墻斷裂裂，形成縱縱向裂縫。。●高壓縮性性地基上也也易形成壩壩坡面和壩壩內(nèi)部的縱縱向裂縫。。（2）橫縫走向與壩軸軸線近乎垂垂直，多發(fā)發(fā)生在兩岸岸壩肩附近近。當(dāng)岸坡比較較陡峻，或或是岸坡地地形突然變變化時，都都易發(fā)生這這種裂縫。。橫縫常貫貫穿壩的防防滲體，在在滲流作用用下繼續(xù)發(fā)發(fā)展，危害害極大。（3）內(nèi)部裂縫縫主要由壩基基和壩體的的不均勻沉沉降引起。。在壩體表表面很難發(fā)發(fā)現(xiàn)，它可可能發(fā)展成成為集中的的滲流通道道，危害性性也很大。。在較薄的的粘土心墻墻壩中，壩壩殼沉降速速度快，較較早達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定，而心心墻由于固固結(jié)速度慢慢，還在繼繼續(xù)沉降，，壩殼將對對心墻產(chǎn)生生拱效應(yīng)，，使心墻中中的豎向應(yīng)應(yīng)力減小，，甚至可能能由壓應(yīng)力力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，從從而產(chǎn)生內(nèi)內(nèi)部裂縫。。地震區(qū)土石石壩震害的的主要形態(tài)態(tài)是出現(xiàn)縱縱縫和橫縫縫；由于水水力劈裂作作用也可以以產(chǎn)生裂縫縫。⑴縱縫：與壩壩軸線大體體平行，多多發(fā)生在壩壩頂和壩坡坡中部因壩殼與心心墻、或多多種土質(zhì)壩壩固結(jié)速度度的差異形形成拉應(yīng)力力而裂縫多發(fā)生在竣竣工期前后后。縱縫橫縫⑵橫縫：與壩壩軸線大體體垂直，多多發(fā)生兩岸岸壩肩附近近因岸坡陡峻峻或岸坡突突變而致橫縫常貫穿穿防滲體，，危害很大大。水平縫⑶內(nèi)縫：出出現(xiàn)在壩體體內(nèi)部因壩基與壩壩體的不均均勻沉降而而致易形成集中中滲流通道道，危害很很大。心墻壩的內(nèi)內(nèi)部水平裂裂縫局部高壓縮縮性地基上上土石壩底底部的裂縫縫混凝土防滲滲墻引起的的壩體內(nèi)部部裂縫2.裂縫的防止