为改善坝基岩(土)体的工程特性,满足建筑物设计要求,对坝基及其影响范围内存在影响建筑物安全的地质缺陷采取的工程措施。常见的坝基地质缺陷有断层破碎带、裂隙密集带、层间剪切带、风化卸荷带及其他软弱(岩)带,岩溶洞穴,液化砂土层,软土层等。 地质缺陷对坝基和上部建筑物的影响(1)坝基产生局部或整体剪切破坏。 (2)坝基的沉陷量过大或不均匀沉陷,造成建筑物严重变形或破坏。 (3)坝基岩(土)体的渗漏量或水力坡降超过容许值,导致水库水大量漏失,扬压力超标或坝基出现管涌与流土等渗透破坏,危及坝基和建筑物安全。 (4)坝基范围内饱和砂性土层因振动(机械振动、地震等)产生液化、震陷;软土地基的过大或不均匀沉陷,导致上部建筑物变形破坏。 处理目的(1)提高坝基岩土体的完整性,改善岩(土)体的整体性能。 (2)提高坝基岩(土)体的承载能力和抗剪强度(刚度)。 (3)减小岩(土)体的渗透性,控制渗流量和降低坝基扬压力。 处理方法的选择要适应地质条件,针对缺陷的类型和特点,因地制宜。常用的处理方法有以下几类(喀斯特洞穴处理参见喀斯特地基处理): (1)挖除法。对位于地表浅部或埋藏不深的全强风化带、强卸荷带、浅埋的软弱夹层(或地层)等地质缺陷,一般是将其全部或部分挖除。 (2)应力转移法。当软弱带物质性状很差,且宽度较大时,可采用跨越地质缺陷修建混凝土拱、梁、桩、塞、板等支承结构物,使上部建筑物荷载传递转移至底部或两侧强度较高的岩(土)层上。 (3)施力加固法。通过预应力锚索(杆)等方法对岩(土)体施加外力,提高岩(土)体抗变形和抗位移的能力,改善岩(土)体应力状态。 (4)局部置换或加筋法。对不能满足建筑物安全要求的地质缺陷,局部挖除并置换以强度较高的材料,形成键、柱、梁,或在岩土层中加入、预埋强度较大的拉筋、拉杆、土工聚合物,或设置各类桩、柱等措施,提高坝基岩土体的承载能力和抗剪强度。 (5)质地改良法。在软弱岩(土)体中掺入水泥、水泥砂浆或化学材料,以提高岩(土)体的整体强度和防渗性能。 (6)截排水法。采用排水孔、集水井、排水廊道等措施,使岩(土)体中的地下水排出;或采用灌浆等措施形成截水墙或防渗帷幕,截断渗透水流或延长渗径,降低地下水对建筑物的渗透压力。 (7)固结法。对于某些特殊土层,通过预压排水固结,提高土体的强度和承载力。 典型地质缺陷的处理方法软弱(岩)带处理 软弱(岩)带泛指在坝基中存在的相对于主要建基岩体其性状差,强度低,不能满足建筑物设计要求的地质体,如断层破碎带,层间剪切带,泥化、破碎软弱夹层,风化夹层或风化卸荷带,软弱矿物富集带,节理、裂隙密集带,软弱岩脉,蚀变带,古风化沉积间断面等,这些都是坝基最常见的地质缺陷。 对软弱(岩)带的处理,要根据其埋深、产状、厚度、充填物的物理化学性质及力学强度,结合工程的具体情况,采用不同的处理原则和方法。通常对中倾和陡倾软弱带的处理与对缓倾软弱带(倾角一般小于30°)的处理,在方法和原则上常有较大的不同,应分别对待。 (1)陡倾角软弱(岩)带处理。①对宽度不大的陡倾角软弱(岩)带,常采用槽挖方法将其挖除,回填混凝土,形成混凝土塞。对混凝土坝或砌石坝开挖深度一般为软弱(岩)带宽度的1~1.5倍;置于岩基上的土坝或心墙,对岩基中存在的软弱(岩)带,为防止渗流淘刷坝身填土,可在清除一定深度的软弱(岩)带后回填混凝土或黏土,形成阻水盖板。②当软弱(岩)带物质性状差,且宽度较大时,可通过计算,结合软弱(岩)带出露的部位、性状和产状,采用混凝土拱、梁等结构物,使上部荷载传递至两侧较完整的岩体上。③当高倾角软弱(岩)带位于坝肩,特别是拱坝坝肩时,需研究其对建筑物危害的性质(抗滑稳定的侧向切割面,引起过大的或不均匀的变形,危及坝肩边坡稳定等),可采用混凝土传力墙、混凝土塞、预应力锚固等方法进行处理。④当坝基裂隙带密集发育时,可适当挖除,浇注混凝土垫板,或采用固结灌浆加固。 (2)缓倾角软弱(岩)带处理。①对于浅埋的缓倾软弱(岩)带,一般采用开挖清除回填混凝土;对埋藏较深、厚度较大的缓倾角软弱(岩)带,全部挖除工作量过大,且上盘岩体尚坚硬完整时,可利用平硐或竖井开挖清除软弱(岩)带,回填混凝土或钢筋混凝土;或沿软弱(岩)带局部掏挖,形成条状、格状的(钢筋)混凝土承载梁,抗剪键或承重阻滑键。②高压喷射清除软弱(岩)带的软弱物质并回填混凝土或搅拌灌注水泥浆、砂浆或化学灌浆,提高软弱(岩)带的强度和抗渗性。③穿过软弱(岩)带施行预应力锚固,锚固可在水库运行的情况下施工,适合于已建工程和有多层软弱夹层的地基加固处理。 (3)防渗处理。对延伸至水库区的软弱(岩)带,在水库水压力作用下,容易形成上、下游连通的渗透通道,产生渗漏,导致扬压力增大或产生渗透破坏。其处理措施一般采用水泥或化学灌浆进行封堵,必要时沿软弱(岩)带开挖竖井或平硐,清除软弱物质,回填混凝土,形成混凝土防渗墙。 淤泥质软土处理 淤泥质软土包括淤泥质土、泥炭以及其他天然含水量高,抗剪强度及承载力低,压缩性大的土层。这类土层在上部建筑物荷载作用下,易产生高压缩变形、侧向膨胀、滑移或挤出,影响建筑物稳定。 常用的处理方法:①开挖清除。②排水固结。③抛石挤淤。④控制加荷速率,使其缓慢排水固结。⑤扩大建筑物基础。⑥预留沉陷量。⑦在地基的适当位置修建压载平台,防止软土挤出。 可液化土层处理 可液化土层系指饱和砂性土在动力作用(包括地震)下,孔隙压力上升,抗剪强度(或剪切刚度)降低并趋于消失的土层。土层的液化可使坝基沉陷、喷水冒砂、丧失承载能力或滑移失稳,危及上部建筑物安全。 可液化土层常用的处理方法:①将可液化土层开挖清除。②掺入其他非液化材料,改善液化土层的性质。③振冲挤密或分层振动压实。④增加可液化土层上覆非液化土层盖层的厚度。⑤穿过可液化土层设置砂桩或灰土桩,或设置砂井。
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