中山建斌职业技校水工建筑物教案：第二章 重力坝08

中山建斌职业技校水工建筑物教案：第二章重力坝08

一．重力坝对地基的要求

坝区天然基岩，不同程度地存在风化、节理、裂隙，甚至断层、破碎带和软弱夹层等缺陷，对这些不利的地质条件必须采取适当的处理措施。处理后的地基应满足下列要求：①应具有足够的抗压和抗剪强度，以承受坝体的压力；②应具有良好的整体性和均匀性，以满足坝基的抗滑稳定要求和减少不均匀沉降；③应具有足够的抗渗性和耐久性，以满足渗透稳定的要求和防止渗水作用下岩体变质恶化。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。

二．坝基的开挖与清理

坝基开挖与清理的最终目的是将坝体座落在坚固、稳定的地基上。开挖的深度根据坝基应力、岩石强度、完整性、工期、费用、上部结构对地基的要求等综合研究确定。高坝需建在新鲜、微风化或弱风化下部的基岩上；中坝可建在微风化至弱风化中部的基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化中部~上部的基岩上。同一工程中的两岸较高部位对岩基要求可适当放宽。

坝段的基础面上、下游高差不宜过大，并开挖成略向上游倾斜的锯齿状。若基础面高差过大或向下游倾斜时，应开挖成带钝角的大台阶状。两岸岸坡坝段基岩面，尽量开挖成有足够宽度的台阶状，以确保坝体的侧向稳定，对于靠近坝基面的缓倾角、软弱夹层，埋藏不深的溶洞、溶蚀面等局部地程地质缺陷应予以挖除。开挖至距利用基岩面0.5～1.0m时，应采用手风钻钻孔，小药量爆破，以免破坏基础岩体，遇到风化的页岩、粘土岩时，应留有0.2～0.3m的保护层，待浇筑混凝土前再挖除。

坝基开挖后，在浇混凝土前，要进行彻底、认真的清理和冲洗：清除松动的岩块、打掉凸出的尖角，封堵原有勘探钻洞、探井、探洞，清洗表面尘土、石粉等。

三．坝基的加固处理

坝基加固的目的：①提高基岩的整体性和弹性模量；②减少基岩受力后的不均匀变形；③提高基岩的抗压、抗剪强度；④降低坝基的渗透性。

1.坝基的固结灌浆

当基岩在较大范围内节理裂隙发育或较破碎而挖除不经济时，可对坝基进行低压浅层灌水浆加固，这种灌浆称为固结灌浆，固结灌浆可提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。工程试验表明，节理裂隙较发育的基岩固结灌浆后，弹性模量可提高2倍以上。一般在坝体浇筑5m左右时，采用较高强度等级的膨胀水泥浆进行固结灌浆。

固结灌浆孔一般用梅花形和方格形布置。

固结灌浆宜在基础部位混凝土浇筑后进行，固结灌浆压力要在不掀动基岩的原则下取较大值，无混凝土盖重时取0.2～0.4MPa；有盖重时为0.4～0.7MPa，视盖重厚度而定。特殊情况应视灌浆压力而定。

2.坝基断层破碎带的处理

断层破碎带的强度低、压缩变形大，易产生不均匀沉降导致坝体开裂，若与水库连通，使渗透压力加大，易产生机械或化学管涌，危及大坝安全。

①垂直河流方向的陡倾角断层破碎带

②顺河流方向的陡倾角断层破碎带

③缓倾角破碎带

3.软弱夹层的处理

岩石层间软弱夹层厚度较小，遇水容易发生软化或泥化，致使抗剪强度低，特别是倾角小于30°的连续软弱夹层更为不利。对浅埋的软弱夹层，将其挖除，回填与坝基强度等级相近的混凝土。对埋藏较深的软弱夹层，应根据埋深、产状、厚度、充填物的性质，结合工程具体情况、采取相应不同的处理措施：

①设置混凝土塞

②设混凝土深齿墙

③预应力锚索加固

④设钢筋混凝土抗滑桩

四．坝基的防渗和排水

1.帷幕灌浆

帷幕灌浆是最好的防渗方法，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。常用的灌浆材料有水泥浆和化学浆，应优先采用膨胀水泥浆。化学浆可灌性好，抗渗性好，但价格昂贵。

防渗帷幕的位置布置在靠近上游坝面的坝轴线附近，自河床向两岸延伸。

防渗帷幕的深度应根据作用水头、工程地质、地下水文特性确定：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3～5m。

防渗帷幕的厚度应当满足抗渗稳定的要求，即帷幕内的渗透坡降应小于容许的渗透坡降[J]。防渗帷幕厚度应以浆液扩散半径组成区域的最小厚度为准，厚度与排数有关，中高坝可设两排以上，低坝设一排，多排灌浆时一排必须达到设计深度，两侧其余各排可取设计深度的1/2～1/3。孔距一般为1.5～4.0m，排距宜比孔距略小。还可以在上游坝踵处加一排补强。

帷幕灌浆的时间，应在坝基固结灌浆后并要求坝体混凝土浇筑到一定的高度（有盖重后）施工。灌浆压力在孔底应大于2～3倍坝前静水头，帷幕表层段应大于1～1.5倍坝前静水头。但应不破坏岩体为原则。

防渗帷幕伸入两岸的范围由河床向两岸延伸一定距离，与两岸不透水层衔接起来，当两岸相对不透水层较深时，可将帷幕伸入原地下水位线与最高库水位交点

2.坝基排水

降低坝基底面的扬压力，可在防渗帷幕后设置主排水孔幕和辅助排水孔幕。

主排水孔幕在防渗帷幕下游一侧，在坝基面处与防渗帷幕的距离应大于2m。主排水孔幕一般向下

游倾斜，与帷幕成10°～15°夹角。主排水孔孔距为2～3m，孔径约为150～200m，孔径过小容易堵塞，孔深可取防渗帷幕深度的0.4～0.6倍，高中坝的排水孔深不宜小于10m。

主排水孔幕在帷幕灌浆后施工。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。渗水通过排水沟汇入集水井，自流或抽排向下游。

辅助排水孔幕高坝一般可设2～3排；中坝可设1～2排，布置在纵向排水廊道内，孔距约3～5m,孔深6～12m。有时还在横向排水廊或在宽缝内设排水孔。纵横交错、相互连通就构成了坝基排水系统。如图2-57。如下游水位较深，历时较长，要在靠近坝趾处增设一道防渗惟幕，坝基排水系统要靠抽排。

实践证明：我国新安江、丹江口、刘家峡等重力坝采用坝基排水系统，减压效果明显，较常规扬压力减小30%。浙江、湖南等地设计中采用了抽水减压，收到了良好的效果。

第十节混凝土重力坝的运用管理

混凝土重力坝在运用过程中，由于设计、施工、运行管理及其他各种原因，所表现出的主要问题包括失稳、风化、磨损、剥蚀、裂缝、渗漏，甚至破坏的现象。因此必须加强混凝土坝的养护和管理。

一、混凝土的检查和养护

混凝土坝的检查与养护与养护分为运用前、运用中和特殊情况，其主要工作内容介绍如下：

（一）运用前的检查与养护

工程竣工验收期间，应了解工程设计施工情况，特别是水下部分和隐蔽工程的情况，在运用前，要根据设计资料和竣工验收规定，全面进行检查。

（二）运用中的检查与养护

应经常检查坝面完整情况；保持排水系统的畅通；定期检查伸缩缝工作情况。防止杂物卡塞、填料流失或止水损坏；做好安全检查与防护；对各种观测设备要做好保护，如有损坏或失效，应及时进行修复或更换。

（三）特殊情况下的检查与养护

当遇到设计水位运行、低水位运行、地震、台风和寒冷冻等特殊情况后，应立即对工程进

行检查，如有缺陷，应及时养护修理；发现异常现象时，要加强观察，并记录发展情况，

研究紧急处理措施。

二、混凝土坝裂缝的处理

裂缝的处理方法，主要有表层涂抹、喷浆修补，表层粘补，凿槽嵌补和灌浆处理等五种，应当根据裂缝的性质和具体条件进行选择。

（1）表面粘补

表面粘补就是运用粘胶剂把橡皮及其他材料粘在裂缝部位的混凝土面上，达到封闭裂缝目的。常用的方法有橡皮粘补、玻璃丝布粘补、紫铜片和橡皮联合粘补等。

（2）凿槽嵌补。

沿裂缝凿槽，槽内嵌填各种防水材料。嵌补材料有沥青砂浆、环氧砂浆、预缩砂浆聚乙烯胶泥等。嵌补时，槽面必须修理平整、清洗干净，除预缩砂浆外，一般要求槽内干燥，否则应采取一定措施，使槽内干燥后再嵌补。