坝基加固PPT课件.ppt

水库大坝作为重要的水利基础设施 在水资源管理 防洪减灾中发挥着至关重要的作用 随着我国经济发展对水资源需求的增大 其作用也将愈发明显 水库大坝在发挥重要作用的同时 因其自身安全性所导致的溃坝洪水风险问题 也会给相关地区带来潜在的安全隐忧 尽管事故发生的概率非常小 但其失事后果严重 破坏性大 可能造成巨大的生命 财产和环境损失 坝基加固 1 随着我国经济的持续快速发展 人们在对水库依赖性增强的同时 又增加了对水库大坝安全保障的需求 然而 我国水库工程的安全状况并不乐观 我国一半以上水库建成于20世纪50年代至70年代 大多是在 边勘测 边设计 边施工 中进行的 工程标准低 施工质量差 经过几十年的运行大多已处于病险状态 据统计 1999年底全国三类水库大坝共有30 413座 其中大型水库145座 占大型水库总数的42 中型水库1 118座 占中型水库总数的42 小型水库29 150座 占小型水库总数的36 2 病险水库除险加固关键技术研究 开展除险加固排序决策技术研究 提出考虑大坝风险要素及除险加固排序的群决策方法 大坝安全鉴定结果和专家经验相结合的病险严重程度判定方法 病险水库除险加固优先级综合指标体系以及除险加固排序决策标准 通过对典型病险水库除险加固案例分析 寻找加固技术 加固方案与病险类型及其严重性规律 提出相适应得除险加固方法 3 浆砌石坝 坝身主要用石料浆砌而成的坝 为了防止渗水 在迎水面设有防渗面板 防渗墙或用水泥砂浆勾缝防渗 浆砌石坝的优点是 就地取材 节约钢材 木材 水泥 坝顶可以泄流 施工期允许坝体过水 施工操作技术易于掌握 施工期安排较灵活 缺点是施工机械化较困难 施工速度较慢 使用劳力较多 浆砌石坝分为浆砌石重力坝 浆砌石拱坝和浆砌石支墩坝 浆砌石重力坝又分为实体重力坝 硬壳坝 填碴坝和空腹重力坝 浆砌石支墩坝又分为连拱坝和大头坝 4 浆砌石坝之 重力坝 砌石坝工程在世界上历史悠久 是重要的坝型之一 数量较多 我国是世界上建造最多的国家 据统计坝高15m以上的达2000余座 这些工程在防洪 发电 灌溉 供水 旅游等方面发挥了巨大作用 但是由于设计 施工或老化 退化等原因 有些砌石坝出现坝基 坝体和接触带漏水 致使工程效益下降 危及工程安全 5 浆砌石坝之 硬壳坝 硬壳坝主要由硬壳和坝内填料两部分组成 利用干砌石 堆石来代替实体重力坝内低应力部位的浆砌石坝体 外包以浆砌块石和条石 混凝土或钢筋混凝土的硬壳 6 浆砌石坝之 填碴坝 填碴坝又分为在坝体宽缝内填以砂砾石或石碴的宽缝填碴坝和在坝的下游部设置浆砌石框格 在格内填以砂卵石的框格填碴坝 7 堆石坝 主体用石料填筑 配以防渗体建成的坝 它是土石坝的一种 这种坝的优点是可充分利用当地天然材料 能适应不同的地质条件 施工方法比较简便 抗震性能好等 其不足是一般需在坝外设置施工导流和泄洪建筑物 8 堆石坝 9 混凝土重力坝 混凝土重力坝是指用混凝土浇筑的 主要依靠坝体自重来抵抗上游水压力及其它外荷载并保持稳定的坝 世界各国修建于宽阔河谷处的高坝 多采用混凝土重力坝 坝轴线一般为直线 断面型式较简单 便于机械化快速施工 混凝土方量较多 施工中需要严格的温度控制措施 坝顶可以溢流泄洪 坝体中可以布置泄流孔洞 我国的丹江口电站 丰满工程的大坝 目前世界上最大的水电站 巴西伊泰普工程和我国的三峡工程的大坝 均采用了混凝土重力坝 10 鲍德温山水库溃坝 在1963年12月 新建成的鲍德温山水库溃坝 造成5人死亡和大量财产损失 溃坝过程被电视记录 石油的过度开采 加速了中央地堑沉降 为采油所进行的废水回注压力大于地层的破裂压力 记录数据表明 废水回注被认为是导致溃坝的决定性因素 11 我国大坝现状 我国已建成水库8 5万多座 其中90 以上是土石坝 这些坝产生裂缝较为普遍 有的裂缝影响坝身的整体性 危及坝身安全 应引起重视 土石坝裂缝的原因很多 是错综复杂的 必须加强检查观测 及时认真分析研究 以便查明裂缝产生的原因 有针对性地加以处理 防止土石坝裂缝的产生 应做好设计 施工和管理运行方面的工作 一旦裂缝发生 要及时处理 处理方法有开挖回填 灌浆或两者相结合的方法 在裂缝处理过程中 应严格控制加固质量 并应注意可能产生的不利后果 12 2020 3 20 13 土石坝渗漏原因 1 坝体局部裂缝 断裂或坝面勾缝脱落引起漏水 2 坝体无防渗墙或施工质量差引起漏水 3 清基不彻底或坝体与坝基结合不好 造成接触带渗漏和坝头绕渗 4 坝址基岩破碎 裂隙发育或灰岩地层造成坝基漏水 5 由于坝体长期受冻融 冲蚀 溶蚀和潜蚀作用引起漏水 14 土石坝的地基处理 15 一 砂砾石地基处理 1 垂直截渗措施明挖回填粘土成截水槽 结构简单 工作可靠 截渗效果好的防渗措施 适用 砂砾土层深度在15m以内 位置 一般设在大坝防渗体的底部 均质坝则多设在靠上游1 3 1 2坝底宽处 横贯整个河床并伸到两岸尺寸 截水墙的底宽 应按回填土料的允许比降确定 砂壤土取3 0 壤土3 0 5 0 粘土5 0 10 0 一般取5m 10m 最小宽度3 0m 插入相对不透层的深度应不小于0 5 1 0m 1 粘土截水槽 16 适用 砂砾石层深度在15 80m 高效经济的 优点 施工进度快 造价较低 防渗效果好 尺寸 厚度由坝高和防渗墙的允许渗透比降 墙体溶蚀速度和施工条件等因素确定 据经验 一般允许比降以80 100为宜 并由最大工作水头除以允许比降校核墙的厚度 从混凝土溶蚀速度考虑 其在渗水作用下带走游离氧化钙而使强度降低 渗透性增加 因此 可按其强度50 的年限审核墙体厚度 从施工和坝高考虑 用冲击钻造孔 1 3m直径钻具最大 一般将墙体厚度控制在0 6 1 3m的范围内 2 混凝土防渗墙 17 防渗墙顶部和底部是防渗的薄弱部位 应慎重处理 防渗墙墙顶应做成光滑的楔形 插入土质防渗体的深度为1 10坝高 低坝应不小于2 0m 并在墙顶填筑含水率大于最优含水率的高塑性土区 墙底应嵌入基岩0 5 1 0m 高坝深砂砾石层防渗墙 应分析核算墙的应力 为选择混凝土的强度提供依据 具有足够的抗渗性和耐久性 为此可在混凝土内掺入适量的粘土 粉煤灰及其他外加剂 为了保证防渗墙的施工质量 对高坝深砂砾石层的混凝土防渗墙 宜采用钻孔 物探等方法做强度和渗透性的质量检查 18 当砂砾石层很深或采用其他防渗截水措施不可行时 可采用灌浆帷幕 或在深层灌浆帷幕 上层粘土截水墙或混凝土防渗墙等方法截渗 在灌浆前 先对地基的可灌性和可灌何种料浆进行评估 可灌性应通过室内及现场试验确定 1 可灌比M d85 灌注材料中小于其总土重的85 所对应的粒径 mm 当M 15时 可灌水泥浆 M 10时可灌水泥粘土浆 D15 受灌地层中小于总土重的15 所对应的粒径 mm 3 灌浆帷幕 19 2 渗透系数除了以可灌比评价之外 也可用渗透系数进行评估 当地基的渗透系数 10 1cm s时灌水泥浆当地基的渗透系数 10 2灌水泥粘土浆 渗透系数等于10 4 10 3可灌超细水泥浆 所有的砂层和砂砾石层 均可用化学浆材 帷幕厚度应根据大坝承受的工作水头和帷幕本身的渗透比降确定 可按下式计算 20 铺盖的作用是延长渗径 使渗漏损失和渗流比降减小 当坝基透水层深厚 用其他防渗措施经济不合理时可考虑 特点 就地取材 施工简单 多用于中小工程 巴基斯坦的塔贝拉坝 坝高148m 用粘性土铺盖防渗 铺盖长2 12km 最大厚度12 8m 最小厚度4 5m 虽多次发生陷坑 最终是成功的 粘性土防渗铺盖是从坝身防渗体向上游延伸 多用于斜墙坝 如图5所示 2 水平防渗铺盖 21 主要治理手段 坝体 坝基帷幕灌浆 坝上游面固结灌浆 坝下游面追踪固结灌浆 坝面重新剔勾缝 灌浆的最主要方法是钻孔灌浆 大坝注浆孔施工特点数量多 密度大 深度小 施工期受水库蓄水条件限制 尽量采用干法施工 22 帷幕灌浆布孔 在漏水坝段沿坝顶中心线 以孔距3m 孔径50mm或75mm为宜 或根据试验确定孔距 孔深钻至漏水部位以下1m 2m 如接触带或基岩漏水 钻孔可钻至不透水基岩以下1m 2m 造孔可一次性造孔 也可分序造孔 破碎地带上下分段造孔 分段灌浆 同时在浆体凝固5 7d后 再继续向下钻孔 以防止卡钻 埋钻事故发生 坝体与基岩接触部位和坝基灌浆 也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏 但造孔前应先清基 在坝脚浇筑0 3m 0 5m厚混凝土 待凝固后再打孔 垂直或倾角小于5 的帷幕灌浆孔 其孔向的偏差值不得大于规定值 23 大坝上下游固结灌浆 坝上游固结灌浆布孔在漏水部位呈 梅花 型 钻孔间距和排距1m 3m为宜 根据漏水情况确定 钻孔位置选在砌石 了 缝中 在裂缝部位 可沿裂缝每1m布设一孔 孔径为42mm 孔深0 7m 1 5m 根据坝体实际情况确定 坝下游面追踪固结灌浆布孔在裂缝部位沿