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浅议土石坝的地基处理

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浅议土石坝的地基处理

发布日期:2018-10-11 作者: 点击:

河南地基处理摘要】在水利水电工程中,档水建筑物种类繁多,其中土石坝是历史悠久、应用广泛的一种坝型,是当今世界坝工建设发展快的一种坝型。本文根据《碾压式土石坝设计规范》和实践经验,着重论述了土石坝建在不同地基上的处理措施,提出了土石坝建设中需要注意的一些问题,为土石坝的优化设计提供了参考。

  随着大型土石方施工机械、岩石理论和计算技术的发展,缩短了建坝工期,放宽了筑坝材料的使用范围,使土石坝成为当今世界坝工建设发展快的一种坝型。土石坝地基处理的主要目的是为了满足渗流控制、动静力稳定以及容许沉降量等方面的要求,以保障坝的安全运行。

  一、砂卵石地基的处理

  当土石坝修建在砂卵石地基上时,地基的承载力通常是足够的,而且地基因压缩产生的沉降量一般也不大。对砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题,通过采取“上堵”、“下排”相结合的措施达到控制地基渗流的目的。土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗,水平防渗和排水减压等。前两者体现了上堵的原则,后者体现了下排的原则。垂直防渗可采用明挖回填截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕等基本形式。水平防渗常用防渗铺盖。(1)明挖回填截水槽。当透水砂卵石覆盖层深度在10~15m以内时,可在透水坝基上开挖深槽直达不透水层或基岩,向槽内回填与坝体防渗体相同的土料,并与防渗体紧密结合成整体。采用粘性土截水槽防渗,由于其结构简单,工作可靠,防渗效果好,得到广泛的应用。截水槽开挖边坡约为1:1.5,截水槽顶宽应尽量和防渗心墙厚度相协调。为便于施工,槽底宽应≥3m槽底部与基岩连接时应把风化岩挖除,并要求截水槽深入相对不透水的岩层0.5~1m。(2)混凝土防渗墙。当坝基透水层较厚,采用明挖回填截水槽施工有困难时,可采用混凝土防渗墙,其优点是施工快,材料省,防渗效果好,但需要机械设备。混凝土防渗可利用冲钻机,在透水地基中建造槽孔直达基岩,并以泥浆固壁,采用直升导管,向槽孔内浇注混凝土,形成连续的混凝土墙,起到防渗的目的。混凝土防渗墙顶部与坝体相连接,接触渗径应满足允许渗透坡降的要求;防渗墙底部嵌入弱风化基岩深度0.5~1.0m。(3)灌浆帷幕。当砂卵石层很深时,可采用帷幕灌浆防渗,或在深层采用帷幕灌浆,上层采用明挖回填截水槽或混凝土防渗墙等措施。帷幕灌浆常用的灌浆材料为水泥黏土浆,特殊情况下还可采用化学灌浆或超细水泥浆。帷幕灌浆常设一排或几排平行于坝轴线的灌浆孔,布置与防渗体底部中心线偏上游部位。(4)防渗铺盖。铺盖时一种由黏性土等防渗材料做成的水平防渗设施,通过延长渗径的方式起到防渗的作用。多用于透水层厚,采用垂直防渗措施有困难的场合,常与下游排水减压设施联合使用,以保障渗透稳定。铺盖与地基接触面应大体平整,底部应设置反滤层或垫层,以防止发生渗透破坏。铺盖上面应设置保护层,防止发生干裂或冲刷破坏。铺盖两边与岸坡不透水层连接处必须密封良好。(5)坝基排水设施。如果在透水地基层存在有黏性土层时,由于渗流出口中排水不畅,使渗透压力增加,有可能引起坝基发生渗透破坏,影响坝体的稳定,可在下游坝基设置排水设施。当地表黏性土层较薄时,一般只需在坝趾下游附近设置排水沟用以排水减压即可;当地表钻性土层较厚,而强透水层又较深,可采用排水减压井与排水沟相结合的做法。通过排水减压井将深层承压水导出,然后从排水沟排走。

  二、软黏土地基的处理

  地基的软黏土及淤泥层,含水量高,渗透系数小,承载后难以固结,抗剪强度低,承载力小,影响坝的稳定。当厚度较大和分布较广,难以挖除时,必须采取措施予以处理,具体措施有:进行预压排水以提高强度和承载力;通过铺垫透水材料和设施砂井,插塑料排水带等加速土体排水固结,使大部分沉降在施工期发生;调整施工速度,结合坝脚压重,使荷载的增长与地基强度的增长相适应,以保障地基的稳定。用于处理软黏土地基的砂井,呈梅花形网格布置。砂井中填粗砂石作为排水料,砂井顶部的地基面上铺粗砂垫层,与坝趾排水体相连接。

  三、其他地基的处理

  对于湿陷性黄土地基,其主要问题是遇水湿陷,沉陷量较大,可能引起坝体的失稳和开裂。处理方法处理:可全部或部分挖除、翻压、强夯等,也可采用预先浸水的方法处理。对于饱和的疏松砂土及少黏性土,处理的关键是防止土体液化问题。处理方法是尽量采取挖除或换土措施,当挖除比较困难或很不经济时,可采取加密及排水措施。对于浅层疏松砂土及少黏性土宜用表面振动压密;对于深层则采用振冲强夯等方法加密;还可以结合振冲处理设置砂石桩,加强坝基排水,以及采取盖重等防护措施。


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