第七节地基处理1

第七节地基处理7.1重力坝对地基的要求：重力坝承受较大的荷载，对地基的要求较高，它对地基的要求介于拱坝和土石坝之间。除少数较低的重力坝可建在土基上外，一般须建在岩基上。然而天然基岩经受长期地质构造运动及外界因素的作用，多少存在着风化，节理，裂隙，破碎等缺陷，在不同程度上破坏了基岩的整体性和均匀性，降低了基岩的强度和抗渗性。因此，必须对地基进行适当的处理，以满足重力坝为坝基的要求。要求包括：○1具有足够的强度，以承受坝体的压力；○2具有整体性，均匀性，以满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷；○3具有足够抗渗性，以满足渗透稳定，控制渗流量；○4具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。7.2坝基的开挖和清理7.2.1开挖设计的原则地基开挖与清理的目的是石坝体坐落在稳定坚固的地基上。开挖深度应根据坝基应力，岩石强度及完整性，结合上部结构对地基的要求和地基加固处理的效果，工期和费用等研究确定根据重力坝设计规范要求，混凝土重力坝的建基应根据大坝稳定，坝基应力，岩体物理力学质，岩土类别，基础变形和稳定性，上部结构对基础的要求，基础加固处理效果及施工工艺，工期和费用等经技术经济比较确定，原则上应考虑技术加固处理后，在满足坝的强度和稳定的基础上，减少开挖。坝基超过100m时，可建在新鲜，微风化或弱风化下部的基岩上。7.2.2开挖设计靠近坝基的缓侧角软弱夹层应尽可能清楚。顺河流流向的岩基面尽可能略向上倾斜，以便于增强坝体的抗滑稳定性，基岩面应避免有高低悬殊的突发，以避免造成坝体内应力集中。在坝踵和坝址处开挖齿坝以利稳定。采用爆破开挖时应避免爆破震裂，基岩应分层开挖。当开挖到距设计高程0.5~1.0m的岩层时，应采用受风钻孔，小药量爆破；遇到有宜风化的页岩，粘土等，应留0.2~0.3m的保护层，待到浇筑混凝土前，需进行彻底的清理和冲洗；对易风化，泥化的岩体，应采取保护措施，及时覆盖开挖面。所以，从改善保护坝体应力分布的角度考虑，地基刚度较低反而能改善坝踵的应力情况。国外有的工程适当放宽了对坝踵附近地基开挖的要求。对岸坡坝段，在平行坝轴线方向宜开挖成台阶状，但须避免夹角，或不用台阶而采取其他的结构措施。7.2.3处理措施基岩开挖后，在浇灌混凝土前，需要进行彻底的清理和冲洗，包括：清除松动的岩块，打掉突出的夹角。基坑中原有的勘探钻孔，井，洞等均应回填封堵。7.3防渗措施7.3.1帷幕灌浆（节理裂隙防渗处理）1）帷幕灌浆的目的帷幕灌浆的目的是降低坝底的渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基和渗透流量。帷幕灌浆是在靠近上游坝基的布设一排或几排深钻孔，利用高压灌浆充填基岩内的裂隙和孔隙等渗水通道，在基岩中形成一道相对密实的阻水帷幕。帷幕灌浆的材料目前最常用的事水泥浆，水泥浆具有结石体强度高，经济和施工方便等优点。在水泥浆灌注困难的地方，可考虑采用化学灌浆。化学灌浆具有很好的灌浆注性能，能够灌入细小的裂隙，抗渗性好，但价格昂贵，又易造成环境污染，使用时须慎重。本次工程从经济合理以及环保角度，选水泥浆为材料。2）帷幕灌浆的范围防渗帷幕布置于靠近上游面坝轴线附近，自河床向两岸延伸，钻孔和灌浆常在坝体内特设的廊道内进行，平洞还可以起排水作用，有利于岸坡的稳定。钻孔方向一般为铅直，必要时也可有一定斜坡，以便穿过主节理裂隙，但角度不宜太大，一般在100以下，以便施工。帷幕灌浆的深度应根据基岩的透水性，坝体承受的水头和降低的坝底渗透压力的要求确定。当坝基下存在可靠的相对隔水层时，帷幕应伸入相对隔水层内3~5m。不同坝高所需求的相对隔水层的透水库q（1m长钻在1MPa水压力作用下，1mm内的透水量）应采取下列不同标准，坝高在100m以上，q=1~3Lu；坝高在50m~100m，q=3~5Lu；坝高在50m以下，q=5Lu。若相对隔水层埋藏很深，帷幕深度可根据降低渗透压力和防止渗透变形的要求确定，一般可在0.3~0.7倍水头范围内选取。防渗帷幕的排数，排距及孔距，应根据坝高，作用水头，工程地质，水文地质条件来确定。在一般情况下，高坝可设两排，中坝设一排。当帷幕由两排灌浆孔组成时，可将其中的一排钻至设计深度，另一排可取其深度的1/2左右。帷幕灌浆孔距为1.5~3.0m，排距宜比孔距略小。帷幕灌浆需要从河床两岸延伸一定的范围，形成一道从左到右的防渗帷幕。当相对不透水层距地面较近时，帷幕可伸入岸坡与相对不透水层相衔接。当两岸相对不透水层很深时，帷幕可以伸到原地下水位线与最高库水位相交点，B附近如图7—1所示。在最高库水位以上的岸坡可设置排水孔，以降低地下水位，增加岸坡的稳定性。帷幕灌浆必须在浇筑一定厚度的坝体混凝土作为盖重后进行，灌浆压力由试验确定，通常在帷幕孔顶段取1.0~1.5倍的坝前静水压强，在孔底段取2~3倍的坝前静水压强，但应以不破坏岩体为原则。7.3.2坝基排水设施为了进一步降低坝底扬压力，需在防渗帷幕后设置排水系统，坝基排水系统一般由排水孔幕和基面排水组成。主孔（主排水孔一般设在基础灌浆廊道的下游侧。本次工程的排水中心线到上游的距离为9.2m，排水孔与帷幕的夹角为0度。7.4固结灌浆在重力坝工程中采用浅孔低压灌注水泥浆的方法，对地基进行加固处理，成为固结灌浆，见图7-2所示。固结灌浆的目的是提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。现场试验表明，在节理裂隙较发育的基岩内进行固结灌浆后，基岩的弹性模量可提高2倍甚至更多，在帷幕灌浆范围内先进行固结灌浆，可提高帷幕灌浆的压力。固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝址附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。灌浆孔呈梅花形布置，孔距，排距和孔深根据坝高，基岩的构造情况确定，一般孔距3~4m，孔深5~8m。帷幕上游区的孔深一般为8~15米，钻孔方向垂直于基岩面。当无混凝土盖灌浆时，压力一般为0.2~0.4MPa，有盖重时为0.4~0.7MPa，以不掀动基础岩体为原则。温州市甲水库工程特性表名称单位数量备注水库特征水位、库容正常水位m82.00正常库容m31164.2万设计水位m82.13校核水位m86.91总库容m31507万死水位m46.00大坝特征参数坝顶高程m87.30坝底高程m25.80最大坝高m61.49坝顶宽度m5.5坝底宽度m45.48坝顶长度m193.2溢流堰顶高度m81.28溢流堰顶净宽m36.64上游坝坡1:0.2下游坝坡1:0.7防浪墙高度m1.2