重力坝拱坝土石坝三种坝体的防渗处理

1、重力坝、拱坝、土石坝三种不同坝体的防渗处理摘要：分析重力坝、土石坝、拱坝出现渗漏原因，采取相应措施一、重力坝渗漏分析与防渗处理一)、重力坝渗漏分析1、重力坝是用浆砌石(grouted rubble) 或者混凝土(concrete)材料 建筑而成的挡水建筑物，其剖面一般做成上游面近于垂直的三角形断 面，主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的接触面产生抗剪强度或者 摩擦力，来抵抗水库的水平推力，以达到稳定的要求；同时，也依靠 坝体的自重产生的压应力，来抵消由于水压力所引起的坝体上游侧的 拉应力，以满足坝身强度的要求。2、由于混凝土与岩体都是透水材料，加上施工方法、施工过程存在 差异，故此渗流不可避免二

2、)、重力坝防渗处理地基处理时重力坝防渗处理的关键，坝基的固结灌浆和帷幕灌浆是坝基防渗处理的主要措施 。1、重力坝坝基固结灌浆1)、目的：减少坝基的渗透性(permeability),减少渗透量；提高基岩的整体性和弹性模量(modulus of elasticity) ,减 少基岩受力后的变形(deformation) ； 提高岩体的抗压强度和抗 剪强度；在帷幕灌浆前的固结灌浆，可提高帷幕灌浆的灌浆压 力。2)、固结灌浆的设计:灌浆范围：依坝高和岩基裂隙分布情况而定一高坝或者裂隙发育，坝基全部灌浆，并适当加大范围。一裂隙很不发育，只在坝踵或者坝趾处灌浆一只在坝踵处固结灌浆，以加大帷幕灌浆的压力一

3、溶洞、溶梢部位，除回填外，应对顶部及周围进行固结灌浆。排孔形式：梅花形或者方格形，对较大的断层和裂隙应专门 布孔。间距：根据地质条件，并参照灌浆试验确定，一般为36m孔深：一般为58m,局部区域及坝基应力较大的高坝基础，可适当加深，帷幕灌浆区附近，与帷幕灌浆配合，可适当加深，一般为8 15m灌浆压力：以不掀动岩石为原则，取较大值。施工时，应加强监测。一般无盖重时，有盖重时2、重力坝坝基帷幕灌浆1）、目的：降低坝底渗透压力；防止坝基内产生机械或者化学管涌；减少坝基和坝肩渗透流量2）、灌浆材料的选择：水泥灌浆裂隙宽度,地下水流600m/昼夜，地下水对水泥无危害性的侵蚀作用，采用水泥灌浆。对于裂隙较

4、细，可采用超细度的高标号硅酸盐水泥；地下水流较大时，可用速凝剂；有侵蚀性的地下水，可采用特种水泥：矶土水泥。化学灌浆不能采用水泥时，用化学灌浆的方法。(3)帷幕灌浆设计帷幕深度：根据基岩的透水性、坝体承受的水头和降低坝底渗透压力的要求来确定。帷幕本身应满足相应单位吸水率(见表)的要求。坝高(m)单位吸水率(Vmin)渗透系数K(cm/s)允许渗透坡>70<0.01<2x10-52030-70<0.03<6x10515<30<0.05<110 510帷幕深度若相对不透水层(water-bearing layer) 离基岩面不深，则帷幕应钻灌到不透水

5、层,深入到该层 35m内。若相对隔水层较深，帷幕深度按设计要求确定，一般可在倍坝高范围内选择。帷幕厚度：根据能保护帷幕的渗透稳定要求，用容许渗透坡降Jc表示。其计算公式为：口 一衣式中，/瘫幕的厚度（m）,以为濠黏力系数，捅压力计坤水处的折溢系数3人为容许渗透坡降；H为上下游水位差.实际施工的帷幕厚度应大于设计帷幕厚度（高坝设23排帷幕灌浆孔；中坝设12排帷幕灌浆孔；低坝只设1排帷幕灌浆孔）注意：当帷幕有多排孔组成时，一般仅将其中的一排孔钻灌至设计深度，其余各排孔的孔深可取设计深度的 1/21/3。因为只需 在上部水力坡降大的部位才需加厚帷幕。灌浆孔布置：灌浆孔孔距和排距应根据地质条件，由试验

6、确 定。a、孔距一般为，开始用4m孔距，逐渐加密。b、灌毕后，中间加检查孔，如 w值大于标准时，在检查孔进行灌浆，然后中间再加检查孔，直到 w达到标准为止。c 、排距宜比孔距略小。灌浆压力：灌浆压力应通过试验确定，通常在帷幕表层段不宜小于倍坝前静水头，在孔底段不宜小于23倍坝前静水 头，但以不破坏岩体为原则3）、岩基经过防渗处理后，在一定程度上还是透水的。为了进 一步降低坝底渗透压力，还需设置坝基排水。重力坝的岩基排水有三种形式：排水孔幕、基面排水、浅孔排水3、 重力坝防渗实例A、林州市红旗渠补源工程一一马家岩水库，马家岩水库大坝 坝型为混凝土砌石重力坝，为提高坝体的防渗效果、降低坝基扬 压力

7、，自坝基混凝土顶部高程起，坝体上游迎水面和下游原河床 高程以下分设混凝土防渗面板。其中下游防渗面板面板设计厚度 为，上游防渗面板自高程至厚度从渐变至，高程以上厚度变为， 迎水面坡度为1：;为防止硅面板裂缝，面板沿坝轴线方向设伸缩 缝，分缝宽度9m,伸缩缝设两道止水。R小洋溪水库地处贵州省金沙县，是黔北发电总厂供水水源工 程。水库坝体为C9010碾压混凝土重力坝，坝顶高程为93816 m, 最大坝高4416 m,坝顶宽510 m,最大底宽3510 m,坝轴线长 124105m小洋溪水库碾压混凝土大坝灌浆工程经过生产性试验，将2排钻孔调为1排进行灌浆，孔距为015 m灌浆结果表明，在 横向缝隙连通

8、性不好的碾压混凝土内形成连续性好的幕体是必要 的；从灌入量也说明，对渗漏通道（即顺水流方向）的封堵长度超 过坝轴线方向范围，对坝体的补强作用明显。二、拱坝渗流分析与防渗处理拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形， 其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形。一）、拱坝的防渗处理1、固结灌浆：提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。减小地基变形，增加岩体的抗滑稳定性。拱坝坝基的固结灌浆孔一般按全坝段布置。对于比较坚硬完整的 基岩，也可以只在坝基的上游侧和下游侧设置数排固结灌浆孔。孔距一般为36nl在岩石破碎地区还应适当加密，孔深一般为515m固结灌浆压力，在保证不掀动岩石的情况下

9、，宜采用较 大值，一般为MPa有混凝土盖重时，可取（）MPa2、接触灌浆：对于坝体与陡于50 60°的岸坡间和上游侧的坝 基接触面以及基岩中所有梢、井、洞等回填混凝土的顶部，均需 进行接触灌浆，以提高接触面的强度，减少渗漏。接触灌浆应在 坝体混凝土浇筑到一定高度、混凝土充分收缩、钻排水孔之前进 行。有条件时，可利用帷幕灌浆孔与部分固结灌浆孔进行接触灌 浆。3、防渗帷幕深度：拱坝的帷幕灌浆孔深度应伸入相对隔水层以下353若相对隔水层埋藏较深，孔深可采用（）倍水头。排数：帷幕灌浆孔一般用l排到3排。孔距是逐步加密的，开 始约为6nl最终为,排距宜略小于孔距。位置：帷幕位置一般布置在压应力

10、区，并尽可能靠近上游坝面。 防渗帷幕还应深入两岸山坡内，两岸帷幕原则上应延伸至正常 蓄水位与相对隔水层相交处，或与蓄水前的天然地下水位线相 交处。暂向岸坡延伸2050m或更远，待蓄水后根据坝基的渗 漏情况决定是否再行延伸。材料：水泥、化学材料灌浆 压力：灌浆压力在保证不破坏岩体的条件下取较大值，通常在 顶部段不宜小于倍、底部不宜小于（23）倍坝前静水头。4）、坝基排水一一降低渗压（弱透水性的微裂隙岩体排水孔则可 显着地降低渗压）位置：排水孔幕设在防渗帷幕下游侧，一般只设1道主排 水孔，必要时增设12排辅助排水孔。间距：排水孔与防渗帷幕下游侧的距离应不小于帷幕孔中 心距的12倍，且不得小于24m

11、主排水孔间距一般在 3m左右，辅助排水孔间距一般为 36m孔径不宜小于 15cm深度：主排水孔深度在两岸坝肩部位可采用帷幕孔深的 （）倍，河床部位孔深不大于帷幕孔深的倍， 但不应小于固结灌浆孔的深度。排水平洞：对高坝以及两岸地形较陡、地质条件较复杂 的中坝，宜在两岸设置多层排水平洞，加钻排水孔，组成 空间排水孔洞系统。二）、拱坝防渗处理实例A、小湾水电站枢纽工程坝体是混凝土双曲拱坝。小湾拱坝混凝土总 量达881. 0X104m,最大坝高294. 5m,大坝位于高地震烈度区，大 坝建成后总水推力高达1660X 104t,为降低坝踵处的拉应力，防止小 湾高拱坝运行期上游面坝体及坝踵局部开裂漏水，避

12、免高压水进入坝体裂缝或坝踵裂缝导致水力劈裂，需要在拱坝上游面坝踵附近及高应 力区域设置辅助防渗体系。本工程采用喷涂聚月尿及粘贴GB!性板防渗 施工的情况，实践证明，在高拱坝上游坝面采用综合防渗方案及施工 技术可行，大大提高了坝体安全性。小湾水电站拱坝上游面第一阶段 防渗采用喷涂聚月尿+G能封板防渗方案，其中G暗封板主要起到限制 混凝土裂缝张开后的表面聚月尿自由滑动。避免聚月尿厚度变薄，同时起到第二层防水作用。该项目的实施获得阶段性验收及相关专家的认 可，防渗效果良好。B、x x x砌石拱坝中钻孔固结灌浆技术在防渗加固应用中（1）本灌浆工程在298个灌浆段内共灌入水泥干料386. 7t,平均每米

13、耗灰 278kg。无可置疑，这些水泥对填充砌石坝体内的裂隙（或孔穴）， 提高砌石体的强度起积极的作用；（2）所有资料表明，本主坝砌石质量较差，砌石间砂浆不饱满，存 在较多的贯通性裂隙，因此灌浆前钻进及压水均无回水，绝大多数 试段透水率q> 338Lu,属极强透水等级。经过灌浆后，砌石体透水率 q值在0.110. 0Lu 之间，降到微、弱透水等级，检查孔钻取的岩 芯呈长柱状，灰浆充填密实，可见本工程灌浆补强防渗效果显着， 基本上达到工程除险加固的目的。三、土石坝的防渗处理土石坝EmbankmentDam使用当地材料（土料、石料）采用一定的 施工方法（抛填、碾压、水力）填筑的挡水坝。一）、渗

14、透破坏主要形式：a、管涌：指在渗流作用下，土中的细颗粒由骨架孔隙通道中被带 走而流失的现象。无粘性土b、流土：指在向上渗流作用下，表层局部土体被顶起或是粗细颗 粒群发生浮动而流失的现象。前者多发生在表层为黏性土或其他 细粒土组成的土层中，后者多发生在不均匀砂土层中。c、接触流土：指在渗流系数相差悬殊的两种土层交界面上，由于 渗流垂直于层面流动，将渗流系数较小土层中的细颗粒带入渗流 系数较大的土层中的现象。d、接触冲刷：指渗流沿着渗流系数不同的两种土层接触面上或是 建筑物与地基接触面上流动时，将细颗粒沿接触面带走的现象。前两种渗流变形主要出现在单一土层中，后两种渗流变形则 多出现在多种土层中。渗

15、流变形可在小范围内发生，也可发展至 大范围，导致坝体沉降、坝坡塌陷或形成集中的渗流管道等，危 及坝的安全。二）、土石坝防渗处理1.1、 防渗体（指该部位土体比坝壳其他部位更不透水，它的作用是 控制坝体内浸润线的位置，并保持渗流稳定。）土质防渗体（心墙、斜墙）：应用最为广泛的防渗结构。其塑性指数Plastic Index>810 ;渗透梯度不致产生渗透 破坏；下游坝体浸润线和渗透量低于允许值；满足结构和 施工要求沥青混凝土或钢筋混凝土防渗体 ：沥青混凝土 Asphaltic可作心墙 Core或面板 Deck;钢筋混凝土 ReforcedConcrete 一般仅用于堆石坝。沥青混凝土 Asp

16、haltic面板塑性Plasticity 、柔性Flexibilty 好；抗渗性能好，1071010cm/s;注意与防渗墙、廊道、齿墙等的连接水下沥青混凝土一般不老化钢筋混凝土 Reinforced Concrete 面板主要用于堆石坝，重要坝型；工程量小；面板兼作护坡；滑模施工面板快，施工干扰小；面板容易检修；面板的混 凝土耐久性与防渗性；防止裂缝底座的地基一般为新鲜岩 石、排水与地下轮廓排水Drainage :注意反滤Filter棱体、贴坡、褥垫、网状、竖式排水地下轮廓：垂直防渗：截水梢 Cutoff Trench 、混凝土防渗墙Cutoff Wall 、帷幕 Curtain ;水平防渗：

17、铺盖 Blanket2、土石坝的岩基处理II防渗 Seepage Control 处理粘土截水梢或混凝土截水墙：浅透水层帷幕Curtain灌浆Grout:较深透水层普通水泥灌浆：宽度超细水泥灌浆化学灌浆帷幕灌浆孔布置：梅花形；灌浆水泥浆水灰比：6:1,4:1到1:1,:1灌浆压力：倍水头3、土石坝砂砾石地基处理：常见的砂砾石基础，其河床段上部多为近代冲积的透水砾石层，具有明显的成层结构。故做 垂直防渗设施，包括粘性土截水梢、混凝土防渗墙、帷幕灌浆等；上游水平防渗铺盖三）、土石坝防渗实例A、密云白河防渗墙6W南云水廊口种土飒断面（响他 mi墙B加拿 大 马 尼夸克防It e-Bi 国瓢大蚌尼寺比

18、珀三土甘现 （羊这：ejd>-n>±4iM.*. oo-an«* *Tm，e4i卜It庆c 土石坝防渗技术 劈裂灌浆防渗技术：技术机理是在土坝中采用劈裂灌浆， 使用 一定的压力，使坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，并使浆坝 互压，最后形成lOem 50e诟的连续泥墙；同时泥浆使坝体湿化，产 生沉陷，增加坝体的密实度；这项技术不仅起到防渗作用，也加固了 坝体。高压定向喷射灌浆防渗技术：该技术是在以前引进日本高压旋喷 灌浆法的基础上改进而成，用于险库坝基防渗，取得了较好的效果。土工合成材料技术：土工合成材料按水力特性可分为不透水的土 工膜或土工复合膜和透水的土工织物，前者可以代替防渗体，起到 截渗隔水作用；后者可代替反滤料，起到排水反滤作用。坝基岩溶防渗技术：向钻孔抛填级配