12023/3/9§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22023/3/9

土石壩底面積大，壩基應力較小，壩身具有一定適應變形的能力，壩身斷面分區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。據統計，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。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定，不產生過大的有害變形，不發生明顯的均勻沉降，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省投資。42023/3/9

壩基處理技術近年來業已取得了很大的進展，從國內外壩工建設的成就來看，很多地質條件不良的壩基，經過適當處理以后，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。62023/3/9常見的土石壩地基：山區：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的技術問題：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；較高土石壩應挖除，坐落于基巖上。防滲體與基巖的接觸面要求結合緊密。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。主要研究抗滲穩定性和抗溶蝕性能。基巖透水性較強時需做帷幕灌漿。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，具有明顯的成層結構特性。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，則應考慮其抗剪強度與變形特性，在地震區還應考慮可能發生的振動液化造成壩基和壩體失穩的危險。為此，需進行專門的分析研究，必要時，可采取挖除、排水預壓、抗沖加固等措施。112023/3/6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122023/3/61.垂直防滲滲設施包包括:(1)粘性土截水槽(2)混凝土防防滲墻(3)灌漿帷幕幕132023/3/6(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。。142023/3/6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滲滲流沖刷刷的容許許坡降以以及施工工條件確確定。152023/3/6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。162023/3/6172023/3/6182023/3/6要求：范圍：橫貫整整個河床，并并延伸到河岸岸槽形：梯形上部：與防滲滲體連成整體體下部：與基巖巖緊密結合192023/3/6(2)混凝土防滲墻墻深厚砂礫石地地基采用混凝凝土防滲墻是是比較有效效和經濟的防防滲設施。一一般做法是用用沖擊鉆分段段建造槽形孔孔，以泥漿固固壁，然后在在槽孔內用水水下澆注混凝凝土的方法澆澆筑成墻，202023/3/6振動切槽施工212023/3/6222023/3/6混凝土防滲墻232023/3/6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：嵌入弱風化化基巖≮0.5～1.0m墻厚：0.6～1.3m242023/3/6252023/3/6262023/3/6272023/3/6墻底嵌嵌入弱弱風化化基巖巖，深深度不不小于于0.5～1.0m，墻頂頂插入入防滲滲體內內的深深度應應大于于1/10壩高，，并不不得小小于2m。墻厚厚按施施工條條件可可在0.6～1.3m范圍內內選用用，一一般0.8m左右。。282023/3/6(3)灌漿帷帷幕采用高高壓定定向噴噴射灌灌漿技技術，，通過過噴嘴嘴的高高壓氣氣流切切割地地層成成縫槽槽，在在縫槽槽中灌灌壓力力水泥泥砂漿漿，凝凝結后后形成成防滲滲板墻墻。292023/3/6302023/3/6灌漿材料：水泥粘粘土漿；配比：水水泥占20～50％灌漿厚度：由容許許比降確定，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：達到基巖或或相對不透水層312023/3/6帷幕灌槳既可以處處理較深的砂礫石石層；也可以處理理局部不便于用其其他防滲方法施工工的地層；還可以以作為其他防滲結結構的補強措施。。322023/3/6帷幕灌槳存在的問問題是工藝較復雜雜，費用偏高，地地表需加壓重，否否則灌漿質量達不不到要求。對地層層的適應性差，即即這種灌漿方法是是否宜于采用，取取決于地層的可灌灌性。332023/3/62.上游水平防滲鋪蓋蓋用粘性土料修筑鋪鋪蓋與壩身防滲體體相連接，并向上上游延伸至要求的的長度，也是土石石壩常用的防滲設設施。鋪蓋的作用用是延長滲徑，從從而使壩基滲漏損損失和滲流坡降減減小至容許范圍以以內。342023/3/6352023/3/6當壩基覆蓋蓋層深厚，，缺乏采用用垂直防滲滲設施的條條件或其造造價昂貴難難以實現時時，適于采采用鋪蓋防防滲。當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鋪蓋不能像像垂直防滲滲設施那樣樣可以完全全截阻滲流流，其防滲滲效果有一一定限度，，故多在中中、小工程程中使用，，對高壩多多和其他防防滲設施配配合使用。。372023/3/6范圍：下端端與防滲體體相連，上上游延伸到到需要長度度目的：延長長滲徑，減減小滲流比比降到容許許范圍防滲效果：：不能截阻阻滲流，防防滲效果有有一定限度度適用范圍：：中、小型型工程或大大型工程的的輔助設施施。鋪蓋滲透系系數：<k砂礫石/1000鋪蓋長度：：6～8倍水頭鋪蓋厚度：：最薄處≮≮0.5～1.0m382023/3/63.下游排水設施，，包括：(1)水平排水層(2)排水溝(3)減壓井(4)透水蓋重等。這些設施可以單單獨使用，也可可以綜合使用。。392023/3/6水平排水：主要要采用褥墊排水水垂直排水：排水水溝或減壓井402023/3/6412023/3/6減壓井可以有效地排除滲水水，降低壩基揚揚壓力。它是深入壩基透水水層中的連續并并排，井徑一般般大于15cm。井貫入強透水水層中不應少于于其厚度的25%，一般采用50%~70%，但100%效果最好。422023/3/6出口高程宜盡盡量降低，但但應高于排水水溝底面。井井周設置反濾濾層。減壓井井的缺點是加加了壩基滲水水量。減壓井井與其它防滲滲排水設施共共同使用時，，應統一考慮慮，權衡利弊弊。432023/3/6442023/3/6減壓井452023/3/6三、細砂、軟粘土和濕濕陷性黃土壩基處處理1.細砂等易液化土壩壩基2.軟粘土壩基3.濕陷性黃土壩基462023/3/61.細砂等易液化土壩壩基壩基中的細砂等地地震時易液化的土土料對壩的穩定性性危害很大。液化是在震動荷載載作用下，土壩內內孔隙水來不及排排出，土體內孔隙隙壓力上升，使土土體顆粒間的連接接強度降低，而處處于流動狀態。472023/3/6細砂壩基處理：①打板樁封閉或壓壓重，目的是增加加土體的約束力。。②可采用振沖、強強夯、爆破、擠密密、震動碾壓等加加密方法加固，提提高土體的密實度度和顆粒骨架的穩穩定性。③排水和減壓，創創造排水條件以使使振動孔隙水壓力力很快482023/3/6淤泥地基處理淤泥地基的主要問問題是天然含水量量高，抗剪強度低低，承載能力低。處理方法有：①挖除；②設置砂井加速排排水；③壩腳壓重，以保保持地基的穩定性性。492023/3/62.軟粘土壩壩基軟弱粘性性土抗剪剪強度低低，壓縮縮性高，，在這種種地基上上筑壩，，會遇到到下列問問題：(1)天然地基基承載力力很低，，高度超超過3~6m的壩就足足以使地地基發生生局部破破壞；502023/3/6(2)土的透水水性很小小，排水水固結速速率緩慢慢，地基基強度增增長不快快，沉降降變形持持續時間間很長，，在建筑筑物竣工工后仍將將發生較較大的沉沉降，地地基長期期處于軟軟弱狀態態；(3)由于靈敏敏度較高高，在施施工中不不宜采用用振動或或擠壓措措施，否否則易擾擾動土的的結構，，使土的的強度迅迅速降低低造成局局部破壞壞和較大大變形。。512023/3/6軟粘土地地基一般般不宜用用作地基基，僅在在采取有有效處理理措施后后，才可可能修建建高度不不大的壩壩。我國在軟軟土地基基上筑壩壩也取得得了一定定的經驗驗，如：：杜湖土土壩，壩壩高17.5m，采用砂砂井處理理辦法；；溪口土土壩，壩壩高23m，采用鎮鎮壓層方方法。國國外在軟軟土地基基上建壩壩的實例例有委內內瑞拉的的古里壩壩，壩高高90m，地基為為高壓縮縮性殘積積土，采采取了部部分挖除除、預浸浸水、設設戧臺、、加強反反濾等措措施。522023/3/6處理方法法有：①挖除；；②設置砂砂井加速速排水；；③壩腳壓壓重，以以保持地地基的穩穩定性。。532023/3/6砂井直徑徑約３００～40cm，井距與與井徑之之比為6～8，按梅花花形布置置，砂井井頂面鋪鋪設厚約約1m的砂墊層層。542023/3/6如：杜湖水水庫土土壩壩壩基表表層有有11～13m厚的淤淤泥質質粘土土層，，抗剪剪強度度只有有0.015Mpa，采用用砂井井加固固后，，隨壩壩體增增高，，壩基基強度度增長長較快快，當當大壩壩填筑筑到14m高度時時，壩壩基土土的抗抗剪強強度已已增至至0.05Mpa，滿足足了穩穩定要要求。。建軟軟粘土土地基基上的的壩，，宜盡盡量減減小壩壩基中中的剪剪應力力，防防滲體體填筑筑的含含水量量宜略略高于于最優優含水水量，，以適適應較較大的的不均均勻沉沉降。。552023/3/6562023/3/63.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產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，只只有經經過充充分論論證和和處理理后才才可建建低壩壩。572023/3/6一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，，也可可通過過預先先浸水水處理理，使使濕陷陷量大大部在在建壩壩前或或施工工完成成。582023/3/6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質相近近，清清基后后直接接填土土地基與與壩體體土質質不同同，在在結合合面做做槽與基巖巖連接接時，，設混混凝土土齒墻墻2、與岸岸坡岸坡存存在的的問題題：滲透性性大，，容易易出現現集中中滲流流；穩穩定性性差，，容易易出現現滑動動和裂裂縫。。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、與其它建建筑物設置原因：：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，結結合處容易易出現集中中滲流土壩與混凝凝土建筑物物結合類型型：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：結結構簡單，，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：在翼墻背面面設齒墻，，延長滲徑徑翼墻背面坡坡度>0.1，使土體與與翼墻結合合良好602023/3/6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內。612023/3/6土石砼622023/3/6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632023/3/6圖5-40翼墻式連接接1-土石壩；2-溢流重力壩壩；3-圓弧形翼墻墻4-斜降式翼墻墻；5-邊墩；二、土石壩壩的裂縫控控制干縮裂縫凍融裂縫不均勻沉降降裂縫滑坡裂縫水力劈裂裂裂縫642023/3/61.類型和成成因（1）縱縫走向大體體上與壩壩軸線平平行，多多數發生生在壩頂頂和壩坡坡中部。。●在心墻墻壩和多多種土質質壩中，，由于心心墻土料料的固結結比較緩緩慢，壩壩殼土料料的沉降降速度比比心墻快快，壩殼殼和心墻墻之間發發生應力力傳遞，，在壩頂頂部出現現拉應力力區導致致裂縫。。多發生生在竣工工初期，，或初次次蓄水時時。●土質斜斜墻壩的的壩殼材材料，如如壓實不不足，沉沉降變形形大，上上部和下下部沉降降不均，，都可使使斜墻斷斷裂，形形成縱向向裂縫。。●高壓縮縮性地基基上也易易形成壩壩坡面和和壩內部部的縱向向裂縫。。（2）橫縫走向與壩壩軸線近近乎垂直直，多發發生在兩兩岸壩肩肩附近。。當岸坡比比較陡峻峻，或是是岸坡地地形突然然變化時時，都易易發生這這種裂縫縫。橫縫縫常貫穿穿壩的防防滲體，，在滲流流作用下下繼續發發展，危危害極大大。（3）內部裂裂縫主要由壩壩基和壩壩體的不不均勻沉沉降引起起。在壩壩體表面面很難發發現，它它可能發發展成為為集中的的滲流通通道，危危害性也也很大。。在較薄薄的粘土土心墻壩壩中，壩壩殼沉降降速度快快，較早早達到穩穩定，而而心墻由由于固結結速度慢慢，還在在繼續沉沉降，壩壩殼將對對心墻產產生拱效效應，使使心墻中中的豎向向應力減減小，甚甚至可能能由壓應應力轉變變為拉應應力，從從而產生生內部裂裂縫。地震區土土石壩震震害的主主要形態態是出現現縱縫和和橫縫；；由于水水力劈裂裂作用也也可以產產生裂縫縫。⑴縱縫：與與壩軸線線大體平平行，多多發生在在壩頂和和壩坡中中部因壩殼與與心墻、、或多種種土質壩壩固結速速度的差差異形成成拉應力力而裂縫縫多發生在在竣工期期前后。。縱縫橫縫⑵橫縫：與與壩軸線線大體垂垂直，多多發生兩兩岸壩肩肩附近因岸坡陡陡峻或岸岸坡突變變而致橫縫常貫貫穿防滲滲體，危危害很大大。水平縫⑶內縫：：出現在在壩體內內部因壩基與與壩體的的不均勻勻沉降而而致易形成集集中滲流流通道，，危害很很大。心墻壩的的內部水水平裂縫縫局部高壓壓縮性地地基上土土石壩底底部的裂裂縫混凝土防防滲墻引引起的壩壩體內部部裂縫2.裂縫的防防止與控控制措施施（1）提高填土土的壓實實質量，可減小小沉降位位移和水水平位移移，從而而達到減減小拉應應變和改改善應力力狀