1 范围 本标准适用于中小型病险水库大坝防渗工程的设计、施工及质量检查;1级、2级大坝,坝高超过70m的土石坝,坝高超过100m的混凝土坝和浆砌石坝,特别复杂的病险水库大坝防渗工程应进行相关专题研究。 病险水库大坝包括永久性挡水建筑物,以及影响大坝安全的泄水、输水、过船等建筑物及其金属结构、近坝岸坡。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本标准;不注日期的引用文件,其最新版本
1 范围
本标准适用于中小型病险水库大坝防渗工程的设计、施工及质量检查;1级、2级大坝,坝高超过70m的土石坝,坝高超过100m的混凝土坝和浆砌石坝,特别复杂的病险水库大坝防渗工程应进行相关专题研究。
病险水库大坝包括永久性挡水建筑物,以及影响大坝安全的泄水、输水、过船等建筑物及其金属结构、近坝岸坡。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本标准必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本标准;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。
GB 175 通用硅酸盐水泥
GB 50119 混凝土外加剂应用技术规范
GB 50145 土的工程分类标准
GB/T 1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰
GB/T 5005 钻井液材料规范
GB/T 17642 土工合成材料 非织造布复合土工膜
GB/T 17643 土工合成材料 聚乙烯土工膜
GB/T 20973 膨润土
GB/T 50290 土工合成材料应用技术规范
GB/T 51320 建设工程化学灌浆材料应用技术标准
SL 55 中小型水利水电工程地质勘察规范
SL/T 62 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范
SL 174 水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范
SL 210 土石坝养护修理规程
SL 228 混凝土面板堆石坝设计规范
SL 230 混凝土坝养护修理规程
SL 253 溢洪道设计规范
SL 274 碾压式土石坝设计规范
SL 279 水工隧洞设计规范
SL 319 混凝土重力坝设计规范
SL 564 土坝灌浆技术规范
SL 632 水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准-混凝土工程
SL 725 水利水电工程安全监测设计规范
SL 766 大坝安全监测系统鉴定技术规范
DL/T 949 水工建筑物塑性嵌缝密封材料技术标准
DL/T 5100 水工混凝土外加剂技术规程
DL/T 5115 混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范
DL/T 5200 水电水利工程高压喷射灌浆技术规范
DL/T 5215 水工建筑物止水带技术规范
DL/T 5267 水电水利工程覆盖层灌浆技术规范
DL/T 5406 水电水利工程化学灌浆技术规范
JGJ 52 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准
JGJ 63 混凝土用水标准
JGJ/T 211 建筑工程水泥—水玻璃双液注浆技术规程
JC/T 1041 混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料
JC/T 2037 丙烯酸盐灌浆材料
JC/T 2041 聚氨酯灌浆材料
JC/T 2379 地基与基础处理用环氧树脂灌浆材料
T/CSRME 003 岩溶注浆工程技术规范
病险水库大坝防渗工程,除应符合本标准规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1病险水库大坝 dangerous reservoir dam
实际抗御洪水标准低于水利部颁水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准,或者工程存在安全隐患,不能按设计正常运行的大坝。
3.2 脉动灌浆 pulse pressure grouting
灌浆压力随时间围绕某一均值按设定频率跳动变化,并随灌浆进程持续增大,使灌浆浆体对受灌体不断进行劈裂、压密,直至达到给定结束控制标准的灌浆方法。
3.3 脉动灌浆帷幕 pulse pressure grouting curtain
采用脉动灌浆方法形成的由浆液结石体与压密土体相互结合组成的一定厚度的复合防渗体。
3.4 防渗涂料 impermeable dope
具有良好的亲水性、抗渗性、延展性、与混凝土易胶结,用于混凝土表面喷涂施工的高分子聚合物。
3.5 冲抓回填 impact-grab backfill anti-seepage wall technique
利用冲抓机造孔,回填防渗土料,并用夯实锤夯实,形成新的防渗体的施工方法。
3.6 水泥膏状浆液 cement paste-type slurry
以水泥、黏土为基础材料配制的具有较大屈服强度和塑性黏度、良好的触变性能的、状似膏体、平板流动度≤110mm的胶凝性浆液。
3.7 水泥复合浆液 composite cement grout
由水泥浆液为基础,添加黏土或膨润土、粉煤灰、外加剂、化学材料等多种材料混合配制的浆液。
3.8 混合坝 Mixed dam
具有两种以上坝型组成的坝。
4 总则
4.1 为规范中小型病险水库大坝防渗工程设计、施工及质量检查,确保工程防渗质量可靠、技术先进、经济合理,制定本标准。
4.2 病险水库大坝渗漏成因复杂,防渗工程设计及施工应充分考虑各影响因素,在确保大坝安全的前提下,选择防渗技术方法、实施防渗。
4.3 防渗设计应充分利用已有防渗体,实施过程中应注意对其继续利用和保护,保证新旧防渗体系有效搭接;同时应评估新建防渗体与已有防渗体共同作用对大坝的不利影响,并拟定相应的处理方案。
4.4 防渗工程设计应综合考虑坝型、地质条件、施工条件、施工工艺要求、工程重要性等因素,做到安全适用、因地制宜、就地取材、保护环境、节约资源等。
4.5 防渗工程施工过程中应制定环境保护、职业卫生和劳动安全措施。
4.6 防渗工程施工应在水库放空或低水位期进行。
4.7 防渗工程施工过程中及施工完成后,应对防渗措施进行质量检查及效果评价。
4.8 防渗工程完成后,应恢复和完善大坝安全监测系统,加强安全监测和巡视检查,及时掌握渗漏处置效果。
5 基本规定
5.1 病险水库大坝防渗设计应在安全鉴定的基础上进行。
5.2 病险水库大坝防渗工程设计前,应收集下列基本资料:
a) 安全评价资料及批准的安全鉴定报告;
b) 原设计及历次除险加固设计资料、竣工资料;
c) 水文地质、工程地质资料;
d) 历次险情及处理相关资料;
e) 渗漏分布、渗漏量及渗漏安全影响分析资料;
f) 大坝观测设施布置及安全监测资料;
g) 运行管理资料;
h) 其他相关资料。
5.3 病险水库大坝防渗工程设计应开展必要的工程地质勘察工作,查明大坝渗漏病害的分布范围、类型及成因,提供防渗设计所需的勘察成果。
5.4 病险水库大坝防渗宜分为坝体防渗、坝基防渗、绕坝渗漏防渗、其他防渗等。
5.5 大坝防渗工程设计宜按以下类别划分:
a) 坝体:土石坝、重力坝、拱坝、面板坝、闸坝、混合坝、河床式厂房;
b) 坝基:覆盖层坝基、岩石坝基;
c) 其他:绕坝渗漏、输(取)水建筑物、溢洪道、集中渗漏封堵处理;
d) 渗流观测。
5.6 病险水库大坝防渗工程设计应根据建筑物类型、渗漏情况、地质条件、渗漏安全影响、施工难易程度、经济合理性等拟定防渗方案,并经综合比选确定。输水建筑物还可选择拆除重建、封堵并异地新建等方案。
5.7 防渗工程处理应遵循“上截下排,截排结合”的原则,坝基、坝体和绕坝渗漏处理应协调布置,形成完整的防渗体系。渗漏处理宜在上游侧迎水面或近上游侧结构体进行。
5.8 防渗工程所用材料除应满足工程防渗安全要求外,还应符合现状坝体材料的强度与变形力学特性、材料的抗腐蚀性及耐久性要求,且材料自身应符合环保要求。
5.9 大坝防渗工程系统除应满足渗透稳定和控制渗漏量等工程安全要求外,还应满足与大坝结构及其他建筑物的变形、安全稳定相协调的要求。
6 防渗材料
6.1 原材料
用于病险水库大坝的防渗材料,其主要原材料应满足下列要求:
a) 水:应符合JGJ 63的规定。
b) 水泥:应符合GB 175的规定。当有抗侵蚀或其他要求时,应使用相应的特种水泥。
c) 黏性土:大坝防渗处理所用黏性土应不含有杂草、泥沙,有机质含量≤2%,水溶盐含量≤3%。
应用于灌浆的土料,宜经破碎、过筛、水化后使用,土料性能指标应符合SL 564规定要求;应用于均质土坝的土料渗透系数宜不大于1×10-4cm/s;应用于冲抓回填的土料,应为非分散性土料,黏粒含量宜为35%~50%,干密度大于1.5g/cm3,渗透系数小于1×10-5cm/s;应用于斜墙及心墙的土料压实后渗透系数小于1.0×10-5cm/s;应用于铺盖的土料压实后渗透系数应小于坝基土层的1/100,并小于1.0×10-5cm/s,应在等于或略高于最优含水率下压实;应用于塑性混凝土心墙的土料宜经破碎、过筛、水化后使用,黏粒含量不少于50%,塑性指数应不小于35。
d) 膨润土:应符合GB/T 5005的规定。
e) 粉煤灰:应符合GB/T 1596的规定。
f) 砂、石:应符合JGJ 52的规定。
g) 丙烯酸盐灌浆材料:应符合JC/T 2037的规定。
h) 改性环氧树脂灌浆材料:应用于混凝土结构补强的改性环氧树脂灌浆材料,其性能要求应符合JC/T 1041的规定;应用于地基处理的改性环氧树脂灌浆材料,其性能要求应符合JC/T 2379的规定。
i) 聚氨酯灌浆材料:应符合JC/T 2041的规定。
j) 其他化学灌浆材料:应符合DL/T 5406的规定。
k) 外加剂:应符合GB 50119的规定。
l) 土工膜:土工膜分为非织造布复合土工膜及聚乙烯土工膜,应符合GB/T 17642、GB/T 17643的规定。
6.2 浆液
6.2.1 帷幕灌浆、固结灌浆、回填灌浆、接缝灌浆和接触灌浆工艺中宜采用水泥浆液,水固比宜为3:1~0.6:1。
6.2.2 高压喷射灌浆可采用水泥浆液,水固比可为1.5:1~0.6:1,可在浆液中加入膨润土、粉煤灰等材料。
6.2.3 脉动灌浆应采用膏状浆液,膏状浆液可由膨润土、黏性土、粉煤灰、水泥、水、外加剂等材料组成,其固相材料中土的掺量宜为40%~60%,水泥的掺量宜为30%~50%,外加剂的掺合量宜为1%~5%。
6.2.4 土坝充填灌浆浆液可采用粉质黏土或黏土浆液,其性能指标应符合SL 564的规定。浆砌石坝充填灌浆浆液可采用水泥浆液或水泥砂浆,可在浆液中加入外加剂等材料,其性能指标应符合SL/T 62的规定。
6.2.5 化学灌浆浆液宜采用专业厂家的合格产品,如购买原料现场自行配制,应对配制的浆液进行性能测试,各项性能指标应满足设计要求,浆液配制宜遵循“少量多次”原则,当2种或2种以上化学灌浆材料现场混合配制时,应搅拌均匀。浆液及灌浆材料性能指标应符合DL/T 5406及GB/T 51320的规定。
6.2.6 浆液配制应通过现场灌浆试验论证,应符合SL/T 62的规定。
6.2.7 外加剂的品种和掺加率应通过试验确定。
6.3 混凝土防渗墙
6.3.1 用于混凝土防渗墙护壁泥浆的土料或膨润土材料应符合SL 174规定要求。
6.3.2 用于配制混凝土防渗墙体的骨料、胶凝材料、膨润土,应符合SL 174规定要求。
6.4 防渗涂料
6.4.1 防渗涂料可选用环氧树脂类、聚酯树脂类、聚氨酯类、改性沥青类以及其他化学类涂料等。不同涂料性能及适用范围应符合设计要求及SL 230等规范规定。
6.4.2 防渗涂料应符合环保要求。
7 坝体防渗设计
7.1 一般规定
7.1.1 坝体防渗设计宜符合下列规定:
a) 宜结合坝基防渗、坝肩防渗等综合考虑;
b) 防渗应在查明渗漏原因、类型、渗漏量、位置等条件下确定防渗部位修补材料及方法;
c) 加固防渗体防渗标准应满足坝体渗透安全稳定要求。
7.1.2 土石坝防渗方案选择应考虑库水位的影响,宜符合下列规定:
a) 坝高(或深度)≤15m时,材料及施工条件允许时,均质土坝及心墙坝可采用冲抓回填、高压喷射灌浆、多头小直径水泥土防渗墙、塑性混凝土防渗墙、脉动灌浆、套阀管灌浆等。斜墙坝可采用高压喷射灌浆、脉动灌浆、套阀管灌浆、土工膜、高压喷射灌浆+土工膜等;
b) 15m<坝高(或深度)<30m时,可采用高压喷射灌浆、塑性混凝土防渗墙、脉动灌浆、套阀管灌浆。条件允许时,也可采用土工膜、高压喷射灌浆或脉动灌浆或套阀管灌浆+土工膜;
c) 坝高(或深度)≥30m时,宜采用塑性混凝土防渗墙、脉动灌浆、套阀管灌浆,条件允许时,也可采用脉动灌浆或套阀管灌浆或高压喷射灌浆+土工膜,其中高压喷射灌浆深度宜控制在30m以内。
7.1.3 采用塑性混凝土防渗墙防渗结构时,除应符合SL 174规定外,尚应符合以下规定:
a) 防渗墙宜布置在大坝轴线上游侧,且应考虑施工布置要求;
b) 防渗墙墙体材料和墙体厚度应满足抗渗、强度和变形、耐久性、经济性及施工要求;
c) 防渗墙应与周边基岩、岸坡、坝体及其他防渗结构可靠搭接;
d) 防渗墙墙底宜伸入基岩大于0.5m,风化较深或断层破碎带可根据坝高和断层破碎情况加深。
e) 塑性混凝土28d抗压强度宜为1.0MPa~5.0MPa,弹强比150~500;弹性模量为地基弹性模量的1~5倍,宜为500MPa~2000MPa;抗渗系数宜小于10-6cm/s;渗透破坏坡降应大于200。
7.1.4 采用高压喷射灌浆时,除应符合DL/T 5200规定外,尚应符合以下规定:
a) 土坝土层的标准贯入击数N小于10;
b) 高压喷射灌浆轴线宜布置在大坝轴线上游侧,离平台边缘不小于2m;
c) 承受水头较小或深度小于10m的高喷墙,可采用摆喷折接或定喷折接形式;深度小于15m时,可采用摆喷折接或旋摆搭接形式,折接摆角不宜小于30°;深度15m~25m时,可采用单排旋喷套接;当深度大于25m时,宜采用两排或三排旋喷套接形式;
d) 高喷墙应进行渗透稳定计算,对重要工程应进行结构安全计算;
e) 封闭式高喷墙的钻孔宜深入相对不透水层或基岩不小于0.5m;
f) 高压喷射灌浆浆液宜采用普通硅酸盐水泥配制,并应符合GB 175的规定;掺入外加剂时,应通过室内和现场试验确定,单、双管高喷水固比可为1.5:1~1.0:1,三管高喷可为0.8:1~0.6:1;
g) 高压喷射灌浆单管法在防渗施工中施工深度不宜大于10m,双管法施工深度不宜大于15m,三管法施工深度不宜大于30m;
h) 重要的、地层复杂的或深度超过15m的高喷防渗工程,应选择有代表性的地段进行高压喷射灌浆现场试验。试验宜采用单孔和不同孔、排距的群孔进行,以确定高压喷射灌浆的方法及其适用性、有效桩径(或喷射范围)、孔距排距、浆液性能、墙体防渗性能等。
在前期设计未进行试验的情况下,不同施工工艺高喷桩成桩直径可按表7-1选取,N值小时选大值,N值大时选小值:
表7-1 高喷桩成桩直径表
土质 |
单管法(m) |
双管法(m) |
三管法(m) |
0<N<10 |
0.5~1.0 |
0.8~1.2 |
1.2~1.8 |
7.1.5 采用冲抓回填时应符合下列规定:
a) 坝高(或深度)≤15m的均质土坝及心墙坝,冲抓成孔稳定性良好,有合格回填防渗土料,可采用冲抓回填;
b) 冲抓回填宜沿坝轴线上游布置;
c) 套井范围应向大坝坝肩以外适当延伸,延伸长度宜截断坝肩的绕坝渗漏通道;
d) 应选择合适的孔径和孔中心距,确保孔与孔的搭接厚度满足抗渗要求,搭接厚度一般不小于500mm;
e) 回填土压实度应满足大坝坝体压实度要求;
f) 套井底部宜深入相对不透水层或坝基防渗体1.5m左右,顶部高程不应低于校核水位,且正常运用情况下顶部超高不小于0.5m。
7.1.6 采用脉动灌浆时,除应符合SL/T 62-2020《水工建筑物水泥灌浆施工规范》10.5节规定外,尚应符合以下规定:
a) 脉动灌浆宜沿坝轴线布置,孔距可为1.0~2.0m,排距可为0.8~1.5m;
b) 灌浆浆液应采用低流动性黏土水泥膏状浆液,浆液结石强度宜不大于5Mpa,浆液流动度不大于110mm;
c) 坝高(或深度)≤30m时,脉动灌浆帷幕宜布置1~2排,分段终灌脉动峰值压力宜大于3.0MPa且最小灌入量不小于450 L/m;
d) 30m<坝高(或深度)<70m时,脉动灌浆帷幕宜布置2~3排,分段终灌脉动峰值压力宜大于4.0MPa且最小灌入量不小于350 L/m;
e) 坝高(或深度)>70m时,脉动灌浆帷幕宜布置3排以上,分段终灌脉动峰值压力宜大于4.5MPa且最小灌入量不小于300 L/m;
f) 脉动灌浆防渗帷幕顶部上覆盖重厚度不宜小于3.0m;当帷幕顶部坝体不能满足校核洪水位的防渗要求时,可采用挖槽至帷幕顶部,再回填黏土防渗料夯实,形成黏土防渗墙与帷幕搭接的方式处理;
g) 在粘粒含量较少的粉细砂地层及重要工程中,应通过试验确定脉动灌浆帷幕的防渗标准、帷幕布置及工艺参数。
7.1.7 采用套阀管法灌浆时,除应符合SL/T 62规定外,尚应符合以下规定:
a) 防渗灌浆孔距可为1.0~2.0m,排距可为0.8m~1.5m;
b) 坝高(或深度)>15m时,灌浆布置宜不少于2排,分段终灌压力不宜小于1.0MPa;
c) 坝高(或深度)>30m时,灌浆布置宜不少于3排,分段终灌压力不宜小于1.5MPa;
d) 套阀管法灌浆防渗帷幕顶部上覆盖重厚度不宜小于3.0m;当帷幕顶部坝体不能满足校核洪水位的防渗要求时,可按7.1.6款f)条处理;
e) 在粘粒含量较少的粉细砂地层及重要工程中,应通过试验确定套阀管法灌浆帷幕防渗标准、帷幕布置及工艺参数。
7.1.8 采用土工膜防渗除应符合GB/T 50290规定外,尚应符合以下规定:
a) 坝高(或深度)≤30m的均质土坝及斜墙坝,可采用土工膜防渗;
b) 土工膜的类型、材质及厚度的选择应按水头、填料、垫层条件、工作环境和铺设部位等确定;
c) 土工膜自下而上依次包括下部支持层(垫层)、土工膜防渗层、上部防护层(垫层)。应验算斜铺土工膜与保护层和上、下垫层之间的抗滑稳定性,必要时可采取工程措施增大土工膜与其上、下接触面的摩擦力以维持稳定;
d) 土工膜铺盖防渗可采用逆止阀、盲沟、压重等方法或几种方法结合的措施排除铺盖膜下的积水、积气。逆止阀间距一般30m~50m左右;纵、横排水排气盲沟与坝底盲沟及下游排水棱体相连通,盲沟由卵石、碎石外包土工织物滤层组成;
e) 土工膜可采用锚接或粘结的方式与周边建筑物或其他防渗体紧密连接,构成封闭防渗系统。相邻材料的弹性模量不能差别过大,且应平顺过渡,并留足结构物产生位移的余量。
7.1.9 采用坝体充填灌浆,除应符合SL 564规定外,尚应符合以下规定:
a) 因裂缝、洞穴或架空孔隙等原因出现渗漏的中、低土坝,可采用充填灌浆;
b) 灌浆孔应布置在隐患部位,可按梅花形布置多排孔,钻孔孔距可为1~2m,或按试验确定,钻孔深度应超过隐患部位深度l~2m;
c) 灌浆压力可小于50kPa或通过试验确定。
d) 土坝充填灌浆材料宜采用粉质黏土或黏土,其性能指标应满足GB 50145及SL 564要求;
e) 灌浆浆液掺入水玻璃时,掺量宜为干料质量的0.5%~1.0%;掺入水泥时,掺量宜为干料质量的10%~15%。在建筑物接触部位灌浆,水泥掺量可适当增加;
f) 为提高浆液的稳定性,也可掺入适量膨润土或其他外加剂;
g) 对存在生物(如白蚁)危害的坝体,可在浆液中掺入适量的符合环保要求的药物。
7.1.10 土石坝防渗设计应综合考虑坝下游坡脚反滤棱体性能、坝背水坡透水性、坝体厚度、坡度等。
7.1.11 土石坝坝体与混凝土建筑物接触部位,应对土石坝防渗体进行补强,且符合下列要求:
a) 坝体采用防渗帷幕灌浆时,接触部位防渗体搭接长度宜大于帷幕厚度的10倍,厚度宜为帷幕厚度的3~5倍,灌浆材料应适应接触部位的变形要求;
b) 坝体采用塑性混凝土防渗墙时,接触部位应进行补强灌浆,灌浆搭接长度应不少于防渗墙厚度的10倍,厚度应不少于防渗墙厚度的5倍以上。
7.1.12 土石坝现状防渗体系下部完好、上部渗漏时,可采取悬挂式帷幕或防渗墙,帷幕或墙体插入土质防渗体的深度低坝应大于2m,高坝可根据工程类比并经渗流计算确定,一般不小于1/10坝高。
7.1.13 混凝土坝、砌石坝渗漏处理应根据坝体、防渗面板、伸缩缝等的材料特性、渗漏情况、工程条件等确定。
7.1.14 对建筑物裂缝进行灌浆加固处理时,当裂缝宽度大于0.1mm,可采用水泥材料;当裂缝宽度小于0.1mm,可采用高分子化学材料;化学材料宜选择环保、耐久性好、与加固对象变形协调的材料。
7.1.15 混凝土防渗面板防渗除应符合SL 210、SL 230、SL/T 62、DL/T 5406规范要求外,尚应符合以下规定:
a) 大坝面板破损较严重时,宜采用拆除重建的方法;新浇筑的面板混凝土应与原大坝混凝土紧密结合,且应满足抗冻、抗渗要求;
b) 面板混凝土裂缝修补处理可采用水泥灌浆、化学灌浆、预缩砂浆等嵌补或外喷聚脲、氯丁砂浆等高分子材料、土工膜封盖、涂层粘补、凿槽回填进行防渗处理;
c) 当防渗面板存在贯穿性裂缝时,可采用附加钢筋法、外部施加预应力法、碳纤维加固法;
d) 面板结构缝及施工缝渗漏可采取更换止水部分或灌浆、涂层粘补等方法;
7.1.16 大坝伸缩缝防渗除应符合SL 230、SL/T 62及DL/T 5406规定外,尚应符合以下规定:
a) 伸缩缝防渗应根据止水拉裂,缝内混凝土面出现的冷缝、麻面,填缝材料损坏等不同渗漏原因及工程条件采用嵌填、锚固、灌浆、灌化学材料等方法;
b) 不均匀沉降引起的伸缩缝变形,应先采取有效措施控制变形,待变形稳定后再按a)条所述方法进行防渗。
7.1.17 水库水位无法降低至防渗部位高程以下、无法排干防渗部位的充填水,或降低水位与排干充填水措施费用较高时,宜进行水下修补。水下修补前应开展水下调查工作,且应符合SL 230规定。
7.2 均质土坝
7.2.1 坝体防渗结构形式宜符合以下规定:
a) 坝高≤30m,可采用垂直防渗方式或在临水坡面铺设土工膜、加筑黏土斜墙进行防渗;
b) 坝高>30m,可采用垂直防渗或垂直防渗+临水坡面铺设土工膜、加筑黏土斜墙进行防渗。
7.2.2 若上游坝坡不满足稳定要求,附近有合适的黏土料源且具备施工条件的情况下,宜采用临水面加筑黏土斜墙结合基础垂直防渗的方法处理。
7.3 黏土心墙坝
7.3.1 坝体防渗宜采用垂直防渗方式对心墙进行加固,防渗材料应与原心墙黏土结合紧密。
7.3.2 采用塑性混凝土防渗墙进行加固时,防渗墙宜布置在心墙内靠上游侧。
7.3.3 对于黏土心墙堆渣坝的防渗措施,应考虑心墙与坝壳料的反滤问题,不宜采用冲抓回填进行处理。
7.4 黏土斜墙坝
7.4.1 坝体防渗宜采用临水面铺设土工膜或土工膜+垂直防渗的方式;大坝具备放空条件,附近有合适的黏土料源的情况下,可采用黏土斜墙培厚防渗方式。
7.4.2 黏土斜墙厚度应根据水头和土料的允许渗透坡降及施工机械最小宽度确定,与岸坡接头或与其他混凝土建筑物接头处宜适当加大斜墙厚度。斜墙顶部的水平宽度宜大于3m,底部宽度宜大于水头的1/5。斜墙内坡宜不陡于1:2,外坡宜不陡于1:2.5,具体应结合边坡稳定计算确定。
7.4.3 培厚斜墙上游应设置保护层,以防冲刷、冰冻和干裂,保护层可采用砂砾(卵)石、碎石,保护层厚度应不小于该地区的冻结和干裂深度,还应满足施工的需要。与原斜墙结合处,宜开挖成台阶状。
7.5 面板堆石坝
7.5.1 面板堆石坝防渗可分为面板防渗、趾板防渗及周边缝、垂直缝防渗等形式。
7.5.2 面板防渗处理可采用拆除重建混凝土、灌浆或粘补等方法,除应满足SL 228、SL/T 62及DL/T 5115、DL/T 5406规定外,尚应符合以下规定:
a) 重建及修复面板强度、厚度等指标应不低于原设计,并符合现行规范要求;
b) 重建面板底部应设置垫层;
c) 重建面板应对周边缝及垂直缝止水进行封闭;
d) 重建面板新旧混凝土结合处应处理成台阶, 两者之间以双层双向钢筋衔接;
e) 面板裂缝按7.1.15条规定进行修补处理;
f) 面板脱空处及沉降处可采用低强度、低压缩性材料灌注密实,灌浆宜采用充填灌浆。灌浆可采用铅直孔灌浆或斜孔灌浆,灌浆孔不应深入过渡层和堆石层,梅花形布置,孔距和排距可为2m~3m。灌浆参数宜通过现场试验确定,水灰比可采用1:1,0.8:1,和0.5:1三级,由稀到浓逐级变换,灌浆压力宜小于0.2MPa;
g) 对垫层料流失严重部位,可采用原级配垫层料掺入水泥所形成的混合料进行充填,水泥重量比可为垫层料的5%~8%。
7.5.3 趾板防渗可采取拆除重建、灌浆或粘补、重新恢复趾板周边缝止水结构、延长趾板宽度等进行处理。除应满足SL 228、SL/T 62及DL/T 5115、DL/T 5406规定外,尚应符合以下规定:
a) 修复混凝土趾板强度、宽度与厚度等指标应不低于原设计,并符合现行规范要求;
b) 重建趾板应对周边缝及垂直缝止水进行封闭;
c) 重建趾板新旧混凝土结合处应处理成台阶, 两者之间以双层双向钢筋衔接;
d) 重建趾板应注意对下游特殊垫层区的保护,如垫层料流失变形,应结合面板修复一同处理;
e) 重建趾板的宽度应与基础防渗措施一并考虑;
f) 趾板基础置于覆盖层上造成的不均匀沉降渗漏,若基岩面较深应对趾板基础进行固结灌浆处理,基岩面较浅可拆除原趾板,采用混凝土回填至趾板建基面或采用趾墙连接面板重构防渗系统;
g) 趾板裂缝按7.1.15条规定进行修补处理;
7.5.4 面板堆石坝周边缝、垂直缝防渗处理可采取恢复止水结构或对其附近填筑料灌浆加密等措施进行处理,除应满足DL/T 949、DL/T 5115、DL/T 5215规定外,尚应符合如下规定:
a) 重新安装的止水及缝内封填结构及材料宜与原设计一致;需要改变其结构或材料时,应论证并确保可靠性优于原设计;
b) 埋设在混凝土内部的接缝止水更换时,应将更换处两侧混凝土切除后凿毛,并重新浇筑面板,接缝位置不变。重新安装的接缝止水应与原止水可靠连接,连接形式及长度等应满足DL/T 5115规定;
c) 接缝周边垫层料需要灌浆时可按7.5.2条相关规定执行。
7.6 混凝土重力坝
7.6.1 混凝土重力坝坝体防渗除应符合SL 230、SL/T 62、DL/T 5406规定要求外,尚应符合以下规定:
a) 混凝土重力坝防渗应在查明渗漏原因、类型、渗漏量、位置等条件下确定防渗部位修补材料及方法;
b) 因混凝土浇筑不密实产生的集中渗漏区,上游面不具备干地施工条件时,可在坝体内上游侧布置补强防渗灌浆帷幕封堵渗漏通道;具备干地施工条件时,宜在大坝表层渗漏区域进行修复;
c) 坝体混凝土表层裂缝的防渗处理, 当裂缝不影响坝体结构受力条件时,可采取凿槽回填、表面封闭、化学灌浆、表面粘补等方法;对贯穿性裂缝或较大的坝体孔隙的防渗处理应采用与坝体力学性能相符的材料进行灌浆封闭;
d) 混凝土大坝补强防渗帷幕灌浆宜采用普通水泥、细水泥材料进行灌浆,需采用高分子化学材料灌浆时应符合7.1.14条规定,灌浆工艺应符合DL/T 5406规范的相关规定要求;
e) 施工缝及坝体表层裂缝防渗处理可采用凿槽回填、表面封闭、化学灌浆、表面粘补等方法;
f) 采用灌浆法进行防渗时,灌浆孔宜根据拱坝形状布置在坝体上游侧,孔排距应依孔隙与裂缝连通情况确定,可为1~2m。
7.6.2 当坝体单薄、坝体材料性能严重衰减或存在严重结构问题的坝体,应先采取有效措施对坝体结构进行加固,再对裂缝进行防渗处理;
7.6.3 埋石混凝土坝或碾压混凝土坝的防渗面板防渗可按7.1.14条规定执行。
7.6.4 混凝土重力坝伸缩缝防渗可按7.1.16条执行;
7.7 砌石重力坝
7.7.1 砌石坝坝体防渗除应符合SL 230、SL/T 62、DL/T 5406规定外,尚应符合以下规定:
a) 砌石重力坝防渗应在查明渗漏原因、类型、渗漏量、位置等条件下确定防渗部位修补材料及方法;
b) 砌石坝坝体大面积孔隙或裂缝的渗漏,上游面不具备干地施工条件时,可在坝体内上游侧布置补强防渗灌浆帷幕封堵渗漏通道,灌浆应采用与坝体力学性能相符的材料;具备干地施工条件时,宜在大坝防渗面板进行处理;
c) 坝体存在集中渗漏区时宜采用灌浆工艺进行封堵处理;
d) 当裂缝不影响坝体结构受力条件时,可采用防渗膜或其他粘补、涂抹材料在上游面板进行处理。
7.7.2 当坝体单薄、坝体材料性能严重衰减或存在严重结构问题的坝体,应先采取有效措施对坝体结构进行加固,再对裂缝进行防渗处理;
7.7.2 砌石坝面板防渗处理,可按7.1.15条执行。
7.7.3 砌石坝伸缩缝防渗处理,可按7.1.16条执行。
7.8 拱坝
7.8.1 拱坝坝体防渗除应符合SL 230、SL/T 62、DL/T 5406规定要求外,尚应符合以下规定:
a) 拱坝防渗应在查明渗漏原因、类型、渗漏量、位置等条件下确定防渗部位修补材料及方法;
b) 因混凝土浇筑不密实产生的集中渗漏区,上游面不具备干地施工条件时,可在坝体内上游侧布置补强防渗灌浆帷幕封堵渗漏通道;具备干地施工条件时,宜在大坝表层渗漏区域进行修复;
c) 坝体混凝土表层裂缝的防渗处理, 当裂缝不影响坝体结构受力条件时,可采取凿槽回填、表面封闭、化学灌浆、表面粘补等方法;对贯穿性裂缝或较大的坝体孔隙的防渗处理应采用与坝体力学性能相符的材料进行灌浆封闭;
d) 大坝补强防渗帷幕灌浆宜采用普通水泥、细水泥材料进行灌浆,需采用高分子化学材料灌浆时应符合7.1.14条规定,灌浆工艺应符合DL/T 5406规范的相关规定要求;
e) 施工缝及坝体表层裂缝防渗处理可采用凿槽回填、表面封闭、化学灌浆、表面粘补等方法;
f) 混凝土表面碳化可采用凿除碳化层后涂抹丙乳砂浆、环氧砂浆、氟碳等合适材料进行处理;
g) 采用灌浆法进行防渗时,灌浆孔宜根据拱坝形状布置在坝体上游侧,孔排距应依孔隙与裂缝连通情况确定,可为1~2m。
7.8.2 对于坝体材料性能严重衰减或存在严重结构问题的拱坝,应先对坝体结构进行加固,再进行防渗处理。
7.8.3 拱坝接缝防渗处理除应符合SL 230、SL 282、SL/T 62、DL/T 5406规范规定外,尚应满足以下规定:
a) 采用沿缝凿槽、锚固片材并在缝间充填密封材料的防渗方法时。防渗材料可选用原横缝相同的止水铜片或不锈钢片等止水材料,锚固片材应注意与原横缝的止水搭接;
b) 接缝两侧布置灌浆孔对接缝进行补强灌浆时,灌浆时的坝体温度应低于原设计规定值,接缝灌浆压力宜选择0.3~0.6MPa。
7.8.4 砌石拱坝坝体防渗处理按7.7.1条执行。
7.8.5 砌石拱坝面板防渗处理,可按7.1.15条执行。
7.9 闸坝
7.9.1 闸坝坝体防渗可按7.6.1条规定执行。
7.9.2 闸坝伸缩缝防渗可按7.1.16条规定执行。
7.10 混合坝
7.10.1 混合坝坝体防渗应根据不同坝体材料或结构型式、渗漏原因、工程条件,确定相应的防渗措施。
7.10.2 混凝土坝和土石坝组成的混合坝,当接头处存在渗漏问题时,应对接头处土石坝体进行补强,并符合7.1.11规定。
7.10.3 混凝土坝与土石坝接头部位灌浆,宜采用黏土水泥浆或膏状浆液,浆液结石强度可为2.0~5.0MPa。
7.11 河床式厂房
7.11.1 厂房建筑物结构防渗处理应根据墙体、底板、溢流式厂房的顶板、变形缝等不同部位的渗漏情况及程度、施工条件等采取不同的防渗处理方法,按7.6.1条规定执行。
7.11.2 厂房与坝体间结构缝渗漏处理按7.1.16条规定执行。
8 坝基防渗设计
8.1 一般规定
8.1.1 大坝坝基防渗可分为基岩防渗和覆盖层防渗,应符合以下规定:
a) 宜结合坝体防渗、坝肩防渗等综合考虑;
b) 防渗应在查明渗漏原因、类型、渗漏量、位置等条件下确定防渗部位修补材料及方法;
c) 加固防渗体防渗标准应满足坝基渗透安全稳定要求。
8.1.2 大坝坝基防渗可采用垂直防渗及水平防渗:
a) 垂直防渗包括高压喷射灌浆、脉动灌浆、套阀管灌浆及其它帷幕灌浆,多头小直径水泥土防渗墙,塑性混凝土防渗墙等;
b) 水平防渗包括混凝土铺盖、土工膜及黏土铺盖,水平防渗应在水库放空条件下进行,土工膜铺盖应采用复合土工膜,膜厚度不应小于0.5mm。
8.1.3 大坝坝基防渗与坝体防渗的搭接应符合以下规定:
a) 坝基防渗与坝体防渗结构应良好搭接,搭接长度与厚度应满足渗透稳定要求;
b) 坝体采用垂直防渗的大坝,坝基防渗应与大坝坝体防渗结构直接搭接;
c) 坝体土工膜结合坝基垂直防渗时,应设置坝脚混凝土平台,土工膜及垂直防渗应与平台良好连接;
d) 库内基础防渗铺盖,应与大坝斜墙、土工膜、面板等防渗结构采用合适措施进行搭接。
8.1.4 坝基采用多种防渗工艺方法时,应考虑不同防渗方法的有效结合,并与坝体防渗结构、两岸坝肩防渗结构完整搭接。
8.1.5 大坝基础防渗应根据地基的不同地层条件、大坝类型、坝高、防渗标准采用适宜的防渗工艺方法,且宜符合以下规定:
a) 裂隙基岩、中风化基岩宜采用常规水泥灌浆;
b) 全风化基岩、强风化基岩等软弱地层宜采用地下连续防渗墙、高压喷射灌浆、多头小直径水泥土防渗墙、脉动灌浆、套阀管法灌浆等;部分较完整的强风化基岩也可采用常规水泥灌浆;
c) 土层、砂层、砂砾石层等覆盖地层宜采用地下连续防渗墙、高压喷射灌浆、多头小直径水泥土防渗墙、脉动灌浆、套阀管法灌浆等;
d) 具备铺盖防渗条件的,也可采用铺盖防渗。
8.1.6 重力坝、拱坝、水闸坝基的防渗标准和相对隔水层的透水率q宜根据不同坝高采用下列标准控制:坝高100m~50m的,q为3Lu~5Lu;坝高50m以下,q不大于5Lu。土石坝和其他大坝的设计标准应按灌后基岩的透水率控制,q为5 Lu ~10Lu,蓄水水库可采用规定范围内的小值,滞洪水库等可取大值。
8.1.7 喀斯特地区的大坝基础防渗,应根据岩溶发育情况、充填物性质、水文地质条件、水头大小和防渗要求等,采用注浆、铺盖、挖除、回填、混凝土塞、混凝土防渗墙等措施,岩溶注浆可参考T/CSRME 003-2020执行。
8.1.8 坝基与大坝的接触部位应进行专门处理设计,并宜符合以下规定:
a) 坝基防渗结构与土石坝体的接触部位,应根据坝基不同防渗结构与接触部位的渗透稳定要求确定防渗措施。
b) 覆盖层坝基与混凝土坝体接触部位,宜在该部位采用一定灌浆压力的塑性膏状浆液进行防渗补强处理,处理深度及宽度应根据地层条件、渗透坡降及该接触部位的渗透稳定性确定。
8.1.9 河床式厂房基础防渗应根据厂房基础地质条件及对扬压力的控制标准,宜在厂房结构基础上、下游侧布置防渗帷幕,并与坝基防渗帷幕连接。
8.2 覆盖层坝基
8.2.1 大坝坝基采用垂直防渗结构时,其防渗工艺方法的选择,应根据坝基地质条件、工程情况、最大渗透比降、防渗标准等确定,可采用地下连续防渗墙、脉动灌浆、高压喷射灌浆、多头小直径水泥土防渗墙、套阀管法灌浆等;防渗深度大于30m时,不宜采用高压喷射灌浆。
8.2.2 均质土坝坝基防渗宜采用垂直防渗结构;若大坝临水坝坡采用土工膜防渗,坝基防渗可结合工程条件,采用坝前垂直防渗形式或库内铺盖防渗形式。
8.2.3 大坝防渗帷幕布置应与坝体防渗结构形式形成完整防渗体系,并符合以下规定:
a) 土石坝坝体、坝基采用联合垂直防渗结构时,坝体、坝基防渗体宜处于同一轴线,并应复核上游坝坡不同工况条件下的稳定;坝体采用土工膜防渗,坝基采用垂直防渗的联合防渗结构时,垂直防渗帷幕线应布置在土工膜防渗体底部平台位置;
b) 对于坝体不必要采取防渗处理的均质土坝,坝基防渗帷幕轴线宜布置于距上游坝脚1/3~1/2坝底宽度处;
c) 对于心墙坝,坝基防渗帷幕轴线宜布置在距心墙与坝基接触面的上游侧接触线1/3~1/2接触宽度处;
d) 对于坝体不必要采取防渗处理的黏土斜墙坝,帷幕轴线可布置在上游坝坡靠近坝坡脚的平台处,垂直帷幕与斜墙搭接厚度不小于2m;黏土斜墙不满足大坝防渗标准要求时 ,可采用坝基垂直防渗+上游坝坡土工膜铺盖防渗或坝基垂直防渗结合坝体垂直防渗;
e) 重力坝坝基防渗宜为垂直防渗帷幕结构,帷幕轴线宜布置在大坝上游侧廊道内或离大坝上游面2~3m区域或大坝上游防渗齿墙部位,并保证坝基防渗帷幕与大坝坝体的可靠搭接;
f) 采用面板层防渗的重力坝,防渗面板(层)满足防渗标准要求时,坝基防渗帷幕可为垂
g) 面板堆石坝坝基防渗宜为垂直防渗结构,且坝基防渗体结构应与大坝防渗趾板可靠搭接。
8.2.4 覆盖层坝基地下连续防渗墙结构形式可采用槽孔型防渗墙,墙体材料可采用塑性混凝土、普通混凝土。成槽方式可采用抓斗成槽、钻劈法成槽、双轮铣成槽等。
8.2.5 坝基防渗墙设计应根据工程地质条件、工程情况、防渗标准等综合比较确定,具体宜按SL 174规定执行并符合以下规定:
a) 坝基防渗墙厚度应根据幕前水头和防渗标准确定,宜为0.6m~1.0m;
b) 墙底一般宜嵌入弱风化基岩0.5m~1.0m,对风化较深或断层破碎带应根据其性状及坝高予以适当加深;
c) 防渗墙插入土质防渗体高度宜为1/10坝高,高坝可适当降低,或根据渗流计算确定,低坝不应低于2m;
d) 高坝坝基深砂砾石层的塑性混凝土防渗墙,应进行应力应变分析,并据此确定混凝土的强度等级;
e) 防渗墙与顶部防渗体的搭接长度应满足防渗土料本身的渗透稳定要求以及墙体材料与土料之间接触渗径长度的要求;
f) 塑性混凝土防渗墙除应具有所要求的强度外,还应有足够的抗渗性和耐久性。
8.2.6 坝基脉动灌浆防渗帷幕设计按7.1.6规定执行。
8.2.7 坝基高压喷射灌浆防渗帷幕设计按7.1.4规定执行。
8.2.8 坝基套阀管法灌浆防渗帷幕设计按7.1.7规定执行。
8.2.9 水库具备放空条件时,坝基防渗可选择铺盖防渗,铺盖宜与下游排水设施联合作用,与坝体防渗体接触面应平整、压实。当铺盖和基土之间不满足反滤原则时,应设反滤层;对高坝、复杂地层、渗透系数较大和防渗要求较高的工程应通过专门研究经论证确定。
8.2.12 黏土铺盖应符合下列规定:
a) 铺盖长度、厚度、压实标准应根据水头、透水层厚度,铺盖和坝基渗透系数通过试验确定;
b) 铺盖应由上游向下游逐渐加厚,前缘最小厚度可取0.5m~1m,末端与坝体防渗体连接处厚度由渗流计算确定,且应满足结构和施工要求;
c) 当利用天然土层作铺盖时,应查明天然土层及下卧地层的分布、厚度、级配、渗透系数和允许渗透比降等情况,并核算层间关系是否满足反滤要求。必要时可辅以人工压实、局部补充填土、利用水库淤积等措施。
d) 铺盖应有适宜的保护措施,避免施工和运用期间发生裂缝、冰冻和水流淘刷、穿洞等。
8.3 岩石坝基
8.3.1 岩石坝基防渗帷幕的深度,应根据坝基下相对隔水层埋深、地层的抗渗性能、防渗标准等确定,相对隔水层埋深较浅时,防渗帷幕应伸入到相对隔水岩层内3m~5m;相对隔水层埋藏较深或分布无规律时,帷幕深度应按渗流计算,结合工程地质条件和坝基扬压力等,宜不小于0.3~0.7倍水头,且应符合以下规定:
a) 坝基及坝肩渗漏应满足抗渗透稳定要求;
b) 坝基扬压力和渗漏量应在允许值范围内。
8.3.2 岩石坝基宜采用垂直防渗结构形式;若大坝临水坡采用土工膜铺盖防渗,坝基防渗可结合工程条件,采用坝前垂直防渗或库内铺盖防渗。
8.3.3 岩石坝基垂直防渗工艺一般采用水泥帷幕灌浆,必要时可采用化学材料灌浆。对于因坝基局部裂隙或破碎带引起的渗漏,可采用固结灌浆防渗,并应符合SL/T 62规范要求。
8.3.4 不同坝型坝基防渗帷幕轴线布置应符合8.2.3规定。
8.3.5 当坝肩及两岸帷幕深度较深时,宜分层设置灌浆隧洞,灌浆隧洞的布置应根据地形地质条件、钻孔灌浆技术水平、施工通风和排水等因素确定,岩溶地区还应根据岩溶分布高程确定。隧洞层间高差可取 60m~90m。上、下层帷幕的搭接型式可采用斜接式、直接式及错列式等,应保证搭接部位连续封闭和密实。
8.3.6 防渗帷幕的排数、排距及孔距,应根据工程水文地质条件、大坝类型、作用水头、防渗标准及灌浆试验等选定。
考虑帷幕上游区的固结灌浆对浅层基础的防渗加强作用后,坝高70m以上的坝可采用2~3排帷幕,坝高70m以下可采用1~2排帷幕。对地质条件较差、岩体裂隙特别发育或可能发生渗透变形的地段,可适当增加帷幕排数。
当采用多排帷幕时,宜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1/2~2/3。
帷幕孔距可为1.5m~3m,排距宜比孔距略小。钻孔宜穿过岩体的主要裂隙和层理。
8.3.7 帷幕灌浆压力宜通过生产性试验及坝体结构、浆液性能、工艺方法确定,通常在第1段取1.0~1.5倍坝前静水头,以下各段逐渐增加,最大压力不得使坝基产生致裂抬动。
知识点:中小型病险水库大坝防渗技术规范