小型重力坝设计-重力坝地基处理

重力坝的地基处理——重力坝地基处理的目的

由于受长期地质作用，天然的坝基一般都存在风化、节理、裂隙等缺陷，有时也存在断层，破碎带和软弱夹层等。因此，必须进行地基处理。

风化-使岩石发生破坏和改变的各种物理、化学和生物作用。一般可定义为在地表或接近地表的常温条件下，岩石在原地发生的崩解或蚀变。

节理-是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造。

裂隙-坚硬的岩石在各种应力作用下破裂变形而产生的空隙。有一定的张开度。

断层-岩层断裂并沿断裂面发生位移的一致构造变动形成破裂带和软弱夹层等缺陷渗流控制、强度控制、稳定控制1.地基处理的目的经过处理后坝基满足下列要求：具有足够的抗掺性，以满足渗透稳定，控制流量；具有足够的强度，以承受坝体的压力；具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基的抗滑稳定和减少不均匀沉陷；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。

统计资料表明：重力坝的失事有40%是因为地基问题造成的。地基处理对重力坝的经济、安全至关重要，要与工程的规模和坝体的高度相适应。

地基处理，包括下列措施：

开挖与清理、固结灌浆、破碎或软弱夹层的专门处理；

防渗帷幕灌浆；坝基排水等。2.地基处理的措施重力坝的地基处理——重力坝地基的加固处理目录12坝基开挖、清理坝基固结灌浆3坝基软弱破碎带的处理坝基开挖、清理01坝基开挖清理的目的是将坝体坐落在稳定、坚固的地基上。

坝基的开挖深度应根据坝基应力情况、岩石强度及其完整性，结合上部结构对基础的要求研究确定。开挖目的范围：覆盖层、风化层、破碎带。

要求：超过100m的高坝应建在新鲜、微风化或弱风化层下部的基岩上；对一些中、小型工程，坝高100m～50m时，也可考虑建在微风化或弱风化上部～中部基岩上，对两岸较高部位的坝段，其开挖基岩的标准可比河床部位适当放宽。开挖范围和要求坝体横方向（顺水流）分层下挖，尽可能略向上游倾斜。岩基向下倾斜时，开挖成带钝角的大台阶状。开挖坝体纵方向（垂直水流方向），侧向、两岸稳定，开挖成足够宽的台阶状。开挖后，在浇筑混凝土前，需进行彻底的清理（松动的岩层、突出的尖角）和冲洗（表面尘土和石粉），封堵原有的勘探钻孔、井、洞等。三峡左厂房坝段建基岩面清理固结灌浆02混凝土坝工程中，对岩石的节理裂隙采用浅孔低压灌注水泥浆的施工方法对坝基进行加固处理，称为固结灌浆。

灌浆的目的提高基岩强度和整体性，减少基岩受力后不均匀变形，降低地基透水性。三峡固结灌浆2.1固结灌浆概念2.2灌浆范围高坝或岩基裂隙发育，全坝基灌浆；一般情况下在坝踵坝趾处灌浆。一般在帷幕灌浆范围内，先进行固结灌浆，这样可以提高帷幕灌浆的压力。2.3灌浆孔布置灌浆孔深度：一般5-8m；帷幕上游区8-15m灌浆孔的间距：孔距、排距3-4m灌浆孔的排列形式：平面上作梅花形或方格形。灌浆孔的钻孔方向：与主要裂隙面正交。2.4灌浆压力灌浆时，先用稀浆，之后逐渐加大浆的稠度。在不扰动基岩的前提下尽量大。无混凝土盖重时为0.2～0.4MPa；有混凝土盖重时为0.4～0.7MPa。向家坝固结灌浆基础处理软弱破碎带处理03

坝基中存在较大的软弱破碎带（断层、软弱层、泥化层、裂隙等），由于其强度低，弹性模量小，可能引起坝基产生不均匀沉陷和坝体开裂，危及大坝安全。破碎带处理①破碎带倾角较小，采用固结灌浆；②破碎带倾角较大或与地面接近垂直时，在坝基面采用砼塞或混凝土拱。塞深为(1～1.5)破碎带宽度。①对于浅埋的夹层，可采用明挖清除，再回填混凝土加固；②对于深层的夹层，视其对坝体稳定和基础沉降危害的程度，确定是否需要处理。如需要处理，可采用洞挖后回填混凝土的方法进行加固。软弱层处理为了阻止坝体沿软弱夹层滑动，可在下游坝趾处设置深齿、大型钢筋混凝土抗滑桩或预应力锚索等措施进行加固。重力坝的地基处理——重力坝地基的防渗处理目录12帷幕灌浆的定义帷幕灌浆的设计内容

坝基防渗处理目的：为了防止渗透破坏，降低坝基面的渗透压力，减少坝基的渗透量。坝基及两岸：采用水泥帷幕灌浆。

坝基：混凝土齿墙、防渗墙或水平防渗铺面。

两岸岸坡：采用明挖或洞挖后回填混凝土形成防渗墙

岩基表面裂隙发育：可用浅齿墙和帷幕灌浆相结合的办法防渗处理措施：帷幕灌浆的定义01

帷幕灌浆——在靠近上游坝基布设一排或几排深钻孔（帷幕），利用高压灌浆进行充填。帷幕灌浆是坝基防渗最好的方法。

帷幕灌浆可降低渗透水压力，减少渗流量，防止坝基产生机械或化学管涌。常用灌浆材料有水泥浆和化学浆。优先采用水泥浆。要求：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，从河床向两岸，形成从左到右的一道防渗帷幕。帷幕灌浆的设计内容022.1帷幕灌浆的深度根据基岩的透水性、坝体承受水头和渗透压力的要求来确定。当坝基内透水层厚度不大时，帷幕可穿过透水层深入相对隔水层3m～5m。

相对隔水层埋藏较深，帷幕深度通常为坝高的0.3～0.7倍。2.2帷幕灌浆的厚度应当定满足抗渗稳的要求，即帷幕内的渗透坡降不应超过规定的允许值。帷幕厚度与灌浆排数有关。

高坝设两排，中、低坝设一排，对地质条件较差的地段还可适当增加。2.3帷幕灌浆压力帷幕灌浆必须在浇筑一定厚度的坝体混凝土作为盖重后施工。

一般情况下，灌浆压力应通过试验确定。

通常在帷幕表层不宜小于1.0～1.5倍坝前静水头，在孔底不宜小于2～3倍坝前静水头，但以不破坏岩体为原则。

水泥灌浆的水灰比由稀变稠。重力坝的地基处理——重力坝地基的排水处理目的：进一步降低坝底面的渗透压力。

因帷幕不能完全截断渗流，为进一步降低坝底的渗透压力，在帷幕后面设置坝基主副排水孔幕(钻孔和设置基础排水廊道)。

设置：设于防渗帷幕后；有时设有坝基面排水。主排水孔幕渗水排水孔幕排水沟集水井下游（抽排或自流）主排水管组成：排水孔幕一般设在基础灌浆廊道的下游侧。排水孔穿过坝体部分要预埋钢管，穿过坝基部分待帷幕灌浆后才能钻孔。位置：主排水幕可设1排，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。下倾：排水孔幕方向一般略倾向下游，与帷幕成10～15°夹角。1-坝基灌浆排水廊道；2-灌浆孔；3-灌浆帷幕；4-排水孔幕;5-排水钢管；6-三通；7-预埋钢管；8-坝体间距：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。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防渗帷幕和排水孔幕布置

1-坝基灌浆排水廊道；2-灌浆孔；3-灌浆帷幕；4-排水孔幕；5-排水钢管；6-三通；7-预埋钢管；8-坝体副（辅助）排水孔幕渗水-辅助排水孔-纵向排水廊道-集水井-水泵下游。横向排水廊道位置：若基岩裂隙发育，可在主排水幕下游坝基岩表面上设置由纵、横廊道或排水沟、管组成辅助排水系统，增肌排水效果和可靠性。排数：视坝高可定。高坝2-3排，中坝1-2排。排水孔：3-5m，6-12m重力坝的地基处理——重力坝两岸地基处理若岸坡平缓稳定，岸坡坝段可直接建在开挖的岸坡基岩上；

当河岸较陡，又有顺坡剪切裂隙时，要校核岸坡沿裂隙的稳定性，必要时应开挖削坡，若开挖量大，也可采用预应力锚系钢筋固定岸坡。

若岸坡较陡，但基岩