土石壩的壩基處理、土石壩與壩基、岸坡及其他建筑物的連接、抗震設計

2023/10/231

土石壩的壩基處理FoundationTreatmentofEarth-RockDam2023/10/232第八節(jié)土石壩的地基處理

土石壩優(yōu)點之一是對地基適應能力較強，在各類地基上都可建造土石壩。土石壩的地基處理的目的：①控制滲流，要求處理后的地基不產(chǎn)生滲透變形和降低壩體浸潤線，壩坡和壩基在各種情況下均要滲透穩(wěn)定，滲流量在允許的范圍內；②控制穩(wěn)定，處理使壩基具有足夠的強度，不致因壩基產(chǎn)生滑坡，軟土層不致被擠出，砂土層不發(fā)生液化等；③控制變形，要求沉降量和不均勻沉降控制在允許的范圍內（竣工后，不應大于壩高的1%），以免影響壩的正常運行。2023/10/233一、巖基處理處理方式與重力壩相當、處理范圍：防滲體部位。地基應清洗干凈后再填土。1、如巖石節(jié)理裂隙發(fā)育或有其它地質構造，進行惟幕灌漿。2、遇斷層破碎帶，當其分布范圍不大時，可挖除充填物和破碎巖石，回填砼或做砼塞。如范圍較大，可作惟幕灌漿或砼防滲墻。2023/10/234茅坪溪土石壩2023/10/235

（一）粘土截水槽明挖回填粘土成截水槽,結構簡單、工作可靠、截滲效果好的防滲措施.適用:砂礫土層深度在15m以內。位置:一般設在大壩防滲體的底部（均質壩則多設在靠上游1/3～1/2壩底寬處），橫貫整個河床并伸到兩岸。尺寸:截水墻的底寬，應按回填土料的允許比降確定（砂壤土取3.0，壤土3.0～5.0，粘土5.0～10.0），一般取5m~10m，最小寬度3.0m。插入相對不透層的深度應不小于0.5～1.0m。二、砂礫石壩基處理2023/10/236粘土截水槽2023/10/237粘土截水槽2023/10/238（二）混凝土防滲墻適用:砂礫石層深度在15～80m，高效經(jīng)濟的。優(yōu)點:施工進度快，造價較低，防滲效果好。尺寸:厚度由壩高和防滲墻的允許滲透比降、墻體溶蝕速度和施工條件等因素確定.據(jù)經(jīng)驗，一般允許比降以80～100為宜，并由最大工作水頭除以允許比降校核墻的厚度。從混凝土溶蝕速度考慮，其在滲水作用下帶走游離氧化鈣而使強度降低，滲透性增加，因此，可按其強度50%的年限審核墻體厚度。從施工和壩高考慮，用沖擊鉆造孔，1.3m直徑鉆具最大，一般將墻體厚度控制在0.6～1.3m的范圍內。2023/10/239混凝土防滲墻2023/10/2310混凝土防滲墻2023/10/23112023/10/2312混凝土防滲墻2023/10/23132023/10/2314混凝土防滲墻防滲墻頂部和底部是防滲的薄弱部位，應慎重處理。防滲墻墻頂應做成光滑的楔形，插入土質防滲體的深度為1/10壩高；低壩應不小于2.0m，并在墻頂填筑含水率大于最優(yōu)含水率的高塑性土區(qū)。墻底應嵌入基巖0.5～1.0m。高壩深砂礫石層防滲墻，應分析核算墻的應力，為選擇混凝土的強度提供依據(jù)。具有足夠的抗?jié)B性和耐久性，為此可在混凝土內摻入適量的粘土、粉煤灰及其他外加劑。為了保證防滲墻的施工質量，對高壩深砂礫石層的混凝土防滲墻、宜采用鉆孔、物探等方法做強度和滲透性的質量檢查。2023/10/2315（三）灌漿帷幕

當砂礫石層很深或采用其他防滲截水措施不可行時，可采用灌漿帷幕，或在深層灌漿帷幕，上層粘土截水墻或混凝土防滲墻等方法截滲。在灌漿前，先對地基的可灌性和可灌何種料漿進行評估，可灌性應通過室內及現(xiàn)場試驗確定。1）可灌比M

d85—灌注材料中小于其總土重的85%所對應的粒徑，mm。當M＞15時,可灌水泥漿；M＞10時可灌水泥粘土漿D15—受灌地層中小于總土重的15%所對應的粒徑，mm

2023/10/2316灌漿帷幕2）滲透系數(shù)

除了以可灌比評價之外，也可用滲透系數(shù)進行評估。當?shù)鼗臐B透系數(shù)＞cm/s時灌水泥漿當?shù)鼗臐B透系數(shù)＞灌水泥粘土漿.

所有的砂層和砂礫石層，均可用化學漿材。帷幕厚度應根據(jù)大壩承受的工作水頭和帷幕本身的滲透比降確定，可按下式計算：

滲透系數(shù)等于~可灌超細水泥漿.2023/10/2317長江大堤灌漿2023/10/2318(4)水平防滲鋪蓋鋪蓋的作用是延長滲徑，使?jié)B漏損失和滲流比降減小。當壩基透水層深厚，用其他防滲措施經(jīng)濟不合理時可考慮。特點:就地取材，施工簡單，多用于中小工程。巴基斯坦的塔貝拉壩，壩高148m，用粘性土鋪蓋防滲，鋪蓋長2.12km，最大厚度12.8m，最小厚度4.5m，雖多次發(fā)生陷坑，最終是成功的。粘性土防滲鋪蓋是從壩身防滲體向上游延伸，多用于斜墻壩，如圖5-35所示。2023/10/23192023/10/2320水平防滲鋪蓋尺寸確定:前端最小厚度可取0.5～1.0m，任截面厚度由下式計算確定:鋪蓋的長度，主要取決于下臥土層的允許比降，國內已建工程，一般取設計水頭的4～6倍，個別工程最大取至11倍水頭。2023/10/2321（五）排水減壓措施當用鋪蓋防滲時，因其不能有效地攔截滲水，可引起壩下地層滲透變形或沼澤化。因此，采用鋪蓋防滲或采用其他措施防滲效果較差時，可在下游壩腳或以外處配套設置排水減壓措施，如圖5-36所示。

1)排水溝:對雙層結構透水地基，可將表層挖穿做成反濾排水暗溝或明溝。

2)減壓井:當表層弱透水層太厚或透水層成層性較顯著時，宜采用減壓井深入強透水層，將滲水導出，經(jīng)排水溝排向下游。2023/10/2322排水減壓措施減壓井布置:通常在靠近下游壩腳以外處并平行于壩軸線方向布置一排，井距一般為15～30m。井徑（內徑）宜大于150mm。出口高程應盡量降低，一般比溝底高程高0.3～0.5m。減壓井構造:由沉淀管、進水花管和導水管三部分組成，滲水由進水花管四周孔眼進入管內，經(jīng)導水管頂面的出水口排入排水溝，進入管內的土粒則靠自身重量淤落沉淀管內。2023/10/23232023/10/2324（六）壓重法2023/10/2325三、細砂、軟粘土和濕陷性黃土壩基處理1．細砂地基處理均勻飽和的細砂地基受振動時（遇地震時）極易液化，必須進行處理。

1)全部挖除:當易液化地基厚度小且范圍不廣時。

2)振動壓密:當挖除困難或很不經(jīng)濟時，可進行振動壓密或重錘夯實，其有效深度在1～2m之間，如采用重型振動碾，則可達2～3m，壓實后土層可達中密或緊密狀態(tài)。

3)振沖強夯:當易液化細砂地基厚度較深時，宜采用振沖(碎石樁)、強夯等方法加密。2023/10/23262．軟粘性和淤泥地基處理挖除:軟粘土地基土層較薄時宜全部挖除；砂井:當軟粘土層較厚、分布范圍較廣、全部挖除難度較大或不經(jīng)濟時，可將表面強度很低的部分挖除，其余部分可用打砂井；插塑料排水帶;加載預壓、真空預壓、振沖置換，以及調整施工速率等措施處理。2023/10/2327沙井砂井尺寸:直徑為30～40cm，井距約為（6～8）倍的井徑，深度應伸入至潛在最危險滑動面以下。砂井的施工是在地基中打入封底的鋼管，拔管后回填粗粒砂、礫石料。作用:一方面是加密地基，另一方面是通過砂井把地基土料的含水量從砂井中導出，從而加快地基固結，提高其承載力和抗剪強度。2023/10/23283、濕陷性黃土壩基挖除翻壓強夯一般不宜建壩，易產(chǎn)生不均勻沉降2023/10/2329第九節(jié)土石壩與壩基、岸坡及其他建筑物的連接StabilityAnalysisofEarth-RockDam2023/10/2330第九節(jié)土石壩與壩基、岸坡及其他建筑物的連接土石壩與壩基、岸坡及其他建筑物的連接是土石壩設計的關鍵，應當高度重視并妥善處理;

目的：避免產(chǎn)生水力劈裂；接觸面巖石大量漏水；不均勻沉降而導致壩體產(chǎn)生裂縫。一、壩體與壩基及岸坡的連接

1、壩體與壩基的連接---壩基處理；第八節(jié)土石壩與壩基、岸坡及其他建筑物的連接2023/10/2331一、壩體與壩基及岸坡的連接2、壩體與岸坡的連接為使防滲體與岸坡緊密結合，岸坡開挖應當大致平順，避免做成臺階形狀、反坡或突然變坡；土質岸坡沿壩軸方向開挖坡度不宜陡于1:1.5；巖石岸坡沿壩軸方向開挖坡度不宜陡于1:0.5-1:0.75；岸坡段防滲體底部滲經(jīng)不足時，應加厚防滲體尺寸，直至滿足要求為止。對斷層、張開節(jié)理裂隙應逐條開挖清理，并用混凝土或砂漿封堵。2023/10/2332三、土石壩與混凝土建筑物的連接土石壩與混凝土建筑物的連接，使結合面具有足夠的滲徑長度和保護壩坡、壩腳不受沖刷的連接措施。土石壩與混凝土建筑物連接一般采用插入式和側墻式（翼墻式和重力墩式等）兩種型式。

1）插入式如圖5-39所示，這種連接型式從混凝土壩與土石壩的連接部位開始，混凝土壩的斷面逐漸縮小，最后成為混凝土心墻插入土壩心墻內。2023/10/2333三、土石壩與混凝土建筑物的連接圖5-39插入式連接示意圖1-混凝土重力壩；2-土石壩；3-半插入段；4-插入段2023/10/2334土石壩與溢流壩、溢洪道，水閘或船閘連接時，一般采用側墻式連接型式。側墻式包括重力墩式和翼墻式等圖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；2023/10/2335第十節(jié)土石壩的抗震設計StabilityAnalysisofEarth-RockDam2023/10/2336一、分析方法1、傳統(tǒng)分析方法：等效靜力施加于可能滑動體上計算安全系數(shù)的方法。2、以計算土石壩在地震時的永久變形為基礎的