拱坝渗流分析与防渗处理

知识点：拱坝渗流

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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。

● 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——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881．0×104m ，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1660×104t，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、×××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。

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