重力坝拱坝土石坝三种坝体的防渗处理.docx

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3〜6m④ 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8〜15m⑤ 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＞，地下水流木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：矶土水泥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) 的要求坝高(m)单位吸水率(1/iiiin)渗透系数K(cni/s)允许渗透坡Jc>70<0,01<2x10520<0-03<6x10^15<30<0-05<1x10 510② 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：式中=｛为帷幕的厚度（mL “为渗透压力系数，扬压力计算水处的折诚系数；八为容许耘城危H为上下游水位差.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，直到可达到标准为止。

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（~） 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%0m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（2〜3）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1〜2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1~2倍，且不得小于2~4m主排水孔间距一般在 3m左右，辅助排水孔间距一般为3~6m，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1660X104t，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，避免高压水进人坝 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脲及粘贴GB柔性板防渗 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 防渗采用喷涂聚脲+GB密封板防渗方案，其中GB密封板主要起到限制 混凝土裂缝张开后的表面聚脲自由滑动避免聚脲厚度变薄，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、XXX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. 1~ 10. 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Embankment Dam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嵌接触流土：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^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>8~10；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 Reforced Concrete 一般仅用于堆石坝•沥青混凝土 Asphaltic面板• 塑性Plasticity、柔性Flexibilty好；抗渗性能好，10 一7〜10 — 10cm/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。