土石坝的地基处理
1.砂砾石地基处理
砂砾石地基的处理主要是控制渗流,其处理原则“上堵下排”。
防渗措施主要有:黏土截水槽、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、水平黏土铺盖等;排水减压设施有:排水沟、减压井、透水盖重等。
(1)黏土截水槽。截水槽是均质坝、斜墙或心墙向透水地基中延伸的部分。当砂砾石深度在15m以内,在坝轴线处或略偏上游的坝基上,平行坝轴线方向开挖一梯形槽,槽深直达不透水层或基岩,槽内回填黏土与坝体防渗体连成整体,见图3-33。

图3-33 透水地基截水槽
(a)截水槽;(b)截水槽(或心墙、斜墙)与基岩的连接
1—黏土斜墙;2—黏土心墙;3—截水槽;4—过渡层;5—垫层;6—固结灌浆
截水槽底宽不应小于3.0m。边坡一般不陡于1∶1~1∶1.5。截水槽两侧设置过渡层或反滤层。对于均质坝,可将截水槽设于距上游坝脚1/3~1/2坝底宽度内。
截水槽底部与不透水层接触面是防渗的薄弱环节。不透水层为岩基时,常在接触面上修建混凝土齿墙。若不透水层为黏土,则将截水槽底部嵌入黏土层0.5~1.0m。截水槽结构简单,工作可靠,防渗效果好,应用广泛。
(2)混凝土防渗墙。当砂砾石深度在15~80m以内,可采用混凝土防渗墙(图3-34)。混凝土防渗墙是在平行坝轴线方向打圆孔或槽孔,在槽中浇筑混凝土,形成一道地下防渗墙。混凝土防渗墙的厚度一般为0.6~0.9m,最大为1.3m,墙底嵌入基岩石0.5~1.0m,墙顶插入坝身防渗体内的深度,宜为坝高的1/10,低坝应不低于2m。

图3-34 混凝土防渗墙示意图
(3)灌浆帷幕。当砂卵石厚度很深或采用其他措施不合理时,可采用灌浆帷幕。一般用钻孔灌浆的办法,将水泥浆或水泥黏土浆压入砂砾石的孔隙中,胶凝成帷幕(图3-35)。灌浆帷幕的适宜深度为30~100m。也可深层采用灌浆帷幕,上部采用黏土截水槽或混凝土防渗墙。

图3-35 灌浆帷幕(https://www.daowen.com)
1—心墙;2—透水坝壳;3—过渡段;4—灌浆帷幕;5—上游护脚;6—下游排水
(4)防渗铺盖。铺盖是一种水平防渗设施,它是从坝体防渗体向上游延伸而成(图3-36)。铺盖不能完全截断渗流,但可增长渗径,减小渗透坡降和渗流量。铺盖的长度一般为设计水头的4~6倍。上游端最小厚度取0.5~1.0m,向下游逐渐加厚,与斜墙连接处长达3~5m。铺盖与地基粗粒土接触时,应设置反滤层或垫层,铺盖表面应设保护层。

图3-36 防渗铺盖
2.细砂及软弱土基的处理
(1)细砂地基。细砂和可能产生液化地基的处理,可采用挖除、人工加密、围封等工程措施。对表层或较浅的细砂层,可采用挖除的方法;当砂层较厚挖除有困难时,可采取爆炸压实、夯击压实、振动水冲等方法进行人工加密;还可采用板桩、截水墙或沉箱等围封法处理,但这些方法造价高,应用较少。
(2)软黏土地基。对于厚度不大的淤泥层,可全部挖除。如淤泥层或软弱土层较厚,分布范围较广时,可采用加荷预压、振冲置换或打砂井法处理。
3.土石坝与地基、岸坡的连接
土石坝与地基的接触面,容易发生集中渗流而造成渗透破坏。因此,对于均质坝,当坝体与土基连接时,应在坝基开挖齿槽,回填坝体土料。齿槽深度不小于1.0m,槽宽2~3m,接合槽沿接触面增加的渗径长度,应为坝底宽的5%~10%。当坝与岩石地基连接时,需先对岩石表面进行清理和缺陷堵塞。为使坝体与基岩紧密结合,可在接合面处设置混凝土齿墙(图3-37)。

图3-37 均质坝与坝基的连接(单位:m)
(a)接合槽;(b)混凝土齿墙
土石坝与岸坡连接时,为防止不均匀沉陷产生裂缝,岸坡的开挖应大致平顺,不得开挖成台阶形,坡度不宜太陡,岩石岸坡应不陡于1∶0.5;土质岸坡不陡于1∶1.5。
土石坝的坝体与混凝土坝、溢洪道、船闸、涵管等建筑物连接时,必须防止接触面的集中渗流、不均匀沉降所产生的裂缝以及下泄水流对下游坝脚的冲刷等。