重力坝的地基处理

一•坝基的开挖与清理二•坝基的固结灌浆三•帷幕灌浆四•坝基排水五•断层破碎带、软弱夹层和溶洞的处理一、坝基的开挖与清理目的：使坝体座落在稳定、坚固的地基上。规范规定：坝高超过100m时，可建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；坝高在50～100m时，可建在微风化至弱风化中部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化中部至上部基岩上；两岸地形较高部位的坝段，可适当放宽。（一）坝基开挖、清理的要求：1、靠近坝基面的缓倾角软弱夹层应尽可能清除。顺河流流向的基岩面尽可能略向上游倾斜,以增强坝体的抗滑稳定性。2、基岩面应避免有高低悬殊的突变,以免造成坝体内应力集中。3、在坝踵或坝趾处可开挖齿槽以利稳定。遇有易风化的页岩、黏土岩等,应留0.2~0.3m的保护岩层，待到浇筑混凝土前再挖除。4、对岸坡坝段,在平行坝轴线方向宜开挖成台阶状，但须避免尖角，或不用台阶而采取其他结构措施,如锚系钢筋、横缝灌浆等，以确保坝段的侧向稳定。二、坝基的固结灌浆目的：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。1、固结灌浆的范围：固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。2、固结灌浆孔的布置：深度：一般5～8m；帷幕上游区8～15m。固结灌浆孔的孔距、排距：可采用3～4m。灌浆孔的排列形式：常布置成梅花状或方格状。坝体3．灌浆孔方向：应根据主要裂隙产状结合施工条件确定，应尽可能与主要裂隙面正交，倾角不能太大。4．灌浆压力：在不抬动地基岩石和盖重混凝土的原则下，宜尽量提高。无混凝土盖重时为0.2～0.4MPa。有混凝土盖重时为0.4～0.7MPa。三、帷幕灌浆在靠近上游坝基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。1、目的：降低坝底渗流压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基渗流量。2、灌浆材料：最常用的是水泥浆、有时也采用化学灌浆（灌浆快，抗渗性强，但价格贵且污染地下水）。3、位置：布置于靠近上游面坝轴线附近。4、范围：自河床向两岸延伸，至最高水位线与原地下水位线交点处。5、孔距：1.5m～4m。6、钻孔方向：一般为铅直，必要时向上游倾斜不大于10°。7、防渗帷幕的深度：当地基内的透水层厚度不大时，帷幕可穿过透水层深入相对隔水层到3～5m。通常采用坝高的0.3～0.7倍。8、排距：宜比孔距略小。9、岩体相对隔水层的透水率q：坝高在100m以上，q在1～3Lu；坝高在100m～50m之间，q在3～5Lu；坝高在50m以下，q=5Lu。（注：相对不透水层：单位透水率＜0.01升/分钟米；单位透水率：压水试验时，一米长的钻孔在1kg/c㎡压力下一分钟内的透水量为一升，叫1Lu。）10、防渗帷幕的布置坝基灌浆帷幕中心线距上游面的距离可取0.1倍左右坝底宽。防渗帷幕的排数：坝高100m以下的可采用一排。对地质条件较差、岩体裂隙特别发育或可能发生渗透变形的地段，可采用两排，但坝高50m以下的，仍可采用一排。11、帷幕灌浆施工帷幕灌浆必须在浇筑一定厚度的坝体混凝土后施工。灌浆压力：一般应通过试验确定。通常在帷幕表层段不宜下雨1.0～1.5倍坝前静水头，在孔底段不宜小于2～3倍坝前静水头，但应以不破坏岩体为原则。四、坝基排水目的：进一步降低坝底面的扬压力。1、排水孔幕与防渗帷幕下游面的距离在坝基面处应不小于2m。2、排水孔幕方向一般略倾向下游，与帷幕成10～15°交角。3、排水孔孔距为2～3m，孔径约为150～200mm（不宜过小，以防堵塞），孔深一般为帷幕深度的0.4~0.6倍，高、中坝的排水孔深不宜小于10m。mtHt2,)101201(且次孔，1-2排，为主孔（1/2-2/3）主孔，一排，深（0.3-0.7）H,入隔水层3-5m，孔距1.5-3m渗水排水孔幕排水沟集水井下游4、排水孔幕在混凝土坝体内的部分要预埋钢管，待防渗帷幕灌浆后钻孔。5、排水途径6、对于尾水位较高的坝，可在主排水幕下游坝基面上设置由纵、横向廊道组成的辅助排水系统，采取抽排措施。主排水幕可设1排，辅助排水幕视坝高可设1~3排，布置在纵向排水廊道内，孔距约3~5m，孔深6~12m。五、断层破碎带、软弱夹层和溶洞的处理断层破碎带的处理断层破碎带的强度低，弹性模量小，易于使坝基产生不均匀沉降，引起不利的应力分布，导致坝体开裂。如果破碎带与水库连通，还会使坝底的渗透压力加大，甚至产生机械或化学管涌，危及大坝安全。处理方法：1、破碎带倾角大或与地面接近垂直，在坝基面采用混凝土塞。塞深为(1~1.5)倍破碎带宽；2、有倾角但不大的破碎带处理，除在坝基面做混凝土塞外，还需在其下部埋深部分进行斜井和平洞回填处理。陡倾角断层破碎带的处理1-坝段；2-伸缩缝；3-断层破碎带；4-混凝土塞；5-基岩面；6-坝体；7-灌浆帷幕；8-排水孔幕1234578643(a)(b)(a)616243562245531(b)(c)平面图Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅠⅡⅡⅠ1、在坝踵或坝趾部位做混凝土深齿墙，切断软弱夹层直达完整基岩；2、对埋藏较深、较厚、倾角平缓的软弱夹层，可在夹层内设置混凝土塞；3、在坝趾下游侧岩体内设钢筋混凝土抗滑桩。软弱夹层混凝土塞夹层软弱343.0305.0233.0243.0233.0(a)133.0103.088.062.0f=0.21软弱夹层深齿墙(b)软弱夹层下游围堰回填石渣坝腔第一道排水第二道排水灌浆帷幕坝址预锚(c)176.5170.0120.0溶洞的影响：岩溶地区存在的溶洞、漏斗、溶槽、暗河会降低地基的承载能力。处理方法：1、对于浅层溶洞可开挖回填；2、对于深层小规模溶洞可进行帷幕灌浆；3、对于深层大规模溶采用洞挖回填的方法进行加固处理。