重力坝拱坝土石坝三种坝体的防渗处理

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）、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：

①灌浆范围：依坝高和岩基裂隙分布情况而定。

—高坝或者裂隙发育，坝基全部灌浆，并适当加大范围。

—裂隙很不发育，只在坝踵或者坝趾处灌浆

—只在坝踵处固结灌浆，以加大帷幕灌浆的压力

—溶洞、溶槽部位，除回填外，应对顶部及周围进行固结灌浆。

②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。

③间距：根据地质条件，并参照灌浆试验确定，一般为3～6m

④孔深：一般为5～8m，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。

⑤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：

①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：矾土水泥。

②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

①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。

②帷幕深度

●若相对不透水层(water-bearing layer)离基岩面不深，则帷

幕应钻灌到不透水层，深入到该层3～5m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。

③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：

④实际施工的帷幕厚度应大于设计帷幕厚度。

（高坝设2～3排帷幕灌浆孔；中坝设1～2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1/2～1/3。因为只需在上部水力坡降大的部位才需加厚帷幕。

④灌浆孔布置 :灌浆孔孔距和排距应根据地质条件，由试验确

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。

⑤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2～3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——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，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:；为防止砼面板裂缝，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。

B、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C90 10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3～6m，在岩石破碎地区还应适当加密，孔深一般为5～15m。固结灌浆压力，在保证不掀动岩石的情况下，宜采用较大值，一般为~MPa，有混凝土盖重时，可取（~）MPa。

2、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槽、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3～5m；

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6m，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20~50m或更远，待蓄水后根据坝基的渗漏情况决定是否再行延伸。