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摘要：土石坝是当今世界坝工建设中发展最快的一种坝型，本文着重论述了几种典型地基上土石坝的地基处理措施，为土石坝的建设提供一定的技术参考。
关键字：土石坝地基处理
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
土石坝是土坝、堆石坝和土石混合坝的总称，是人类建造最早的坝型，具有悠久的发展历史，在各国使用都极为普遍。土石坝利用坝址附近土料、石料及砂砾料填筑而成，筑坝材料基本来源于当地，又称“当地材料坝”。土石坝是由散粒状材料填筑而成的，对地基变形的适应性比混凝土坝好。土石坝既可建在岩基上，也可建在土基上。与混凝土坝相比，土石坝的地基处理在强度和变形方面的要求较低，但防渗方面基本相同。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，当坝基中遇到下列情况：深厚或透水性强的砂砾石层；软土；湿陷性黄土；疏松砂土和含黏粒量小于15%的黏性土，易于液化的土层；岩溶；断裂破碎带、透水性强或有不稳定泥化岩石夹层的岩基；含有大量可溶盐的岩基或土基；下游坝址处地基的表层有连续透水性差的覆盖，下卧有透水性强的土层或岩层时，需特别注意研究，并加以处理。合理进行地基处理的主要目的是为了满足渗流控制、动静力稳定以及容许沉降量等方面的要求，以保证坝的安全运行。
一、砂卵石地基的处理
土石坝修建在砂卵石地基上时，一般情况下地基的承载力是足够的，地基因压缩产生的沉降量也不大。总的来说，砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通常采取“上堵”、“下排”相结合的措施达到控制地基渗流的目的。土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗，水平防渗和排水减压等。前两者体现了上堵的原则，后者体现了下排的原则。垂直防渗可采用黏性土截水槽、混凝土截水墙、混凝土防渗墙、水泥黏土灌浆帷幕、高压喷射灌浆等基本形式，水平防渗常用防渗铺盖。
黏性土截水槽
黏土截水槽是均质坝部分坝体或斜墙或心墙向下延伸至不透水层而成的一种坝基垂直防渗措施。适用于透水砂卵石覆盖层深度在10-15m范围内，最多不超过20m，其结构简单、工作可靠、防渗效果好，在我国得到广泛应用。截水槽开挖边坡线约为1:1.5，顶宽应尽量和防渗心墙厚度相协调，底宽根据回填土料的允许渗透坡降而定，两侧边坡应铺设反滤层。
混凝土截水槽
当砂卵石层深度在15-30m时，如采用黏性土截水槽，则开挖工程量太大，施工排水较为困难，或由于砂卵石层中夹有细沙层，边坡难以稳定，可采用人工或机械方法开挖直槽，浇筑混凝土截水墙，或是上部的12-15m厚的透水层进行敞口明槽开挖，填筑土截水墙，往下再开挖直槽，浇筑混凝土截水墙。混凝土截水墙的厚度根据施工需要确定，一般为2-4m，顶部伸入土截水墙的齿墙高度和土截水墙的底部混凝土垫的宽度根据触面的允许渗透坡降确定。
混凝土防渗墙
当坝基砂卵石层深度大于30m时，如仍采用混凝土截水墙，则施工困难，工期较长，造价也高，因而可采用机械造孔的方法，浇筑混凝土防渗墙，以控制坝基渗流。混凝土防渗可利用冲钻机，在透水地基中建造槽孔直达基岩，并以泥浆固壁，采用直升导管，向槽孔内浇注混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗的目的。混凝土防渗墙顶部与坝体防渗体相连接，接触渗径应满足允许渗透坡降的要求；防渗墙底部嵌入弱风化基岩深度0.5～1.0m；防渗墙混凝土要求其抗渗性达到以上。
水泥黏土灌浆帷幕
当砂卵石层很深时，采用上述方法较为困难或不够经济适用，可采用帷幕灌浆防渗，或在深层采用帷幕灌浆，上层采用明挖回填截水槽或混凝土防渗墙等措施。帷幕灌浆最常用的灌浆材料为水泥黏土浆，特殊情况下还可采用化学灌浆或超细水泥浆。帷幕灌浆优点在于灌浆深度大（可达100m以上），当覆盖层内有大孤石时，可不受限制；缺点是对粉砂、细砂地基不易灌进，对透水性太大的地基又因耗浆量过大而不经济。
高压喷射灌浆
高压喷射灌浆是先利用机械在地基内造孔，然后把带有喷头的灌浆管下至土层的预定位置，用高压设备把水以300MPa（或更高）的高压射流从喷嘴中喷射出来，用该射流冲击和破坏地基土体。适用于各种天然松散地层，人工填筑土层，如砂层、砂砾层、砂卵石层等。高压喷射灌浆防渗效果好，适应性强，设备简单，施工速度快，经济适用，有很广阔的发展前景。
防渗铺盖
铺盖是一种由黏性土等防渗材料做成的水平防渗设施，其防渗效果不如铅直防渗好，多用于透水层厚、采用垂直防渗措施有困难的场合，常与下游排水减压设施联合作用，以有效控制渗流，保证渗透稳定。铺盖与地基接触面应大体平整，底部应设置反滤层或垫层，以防止渗透破坏；铺盖上面应设置保护层，以防发生干裂或冲刷破坏；铺盖两边与岸坡不透水层连接处必须密封良好；铺盖与岩石接触时，可加做混凝土齿墙。
坝基排水设施
当坝基中有较大渗透压力存在时，有可能引起坝基发生渗透破坏，影响坝体的稳定，可在下游坝基设置排水设施。坝基排水设施有水平排水层、反滤排水沟、排水减压井和透水盖重等型式。减压井的作用是促使地下水的剩余水头降低，而透水盖重可以平衡剩余水头产生的上托力，从而解决坝址下游的管涌流土问题。
细砂及淤泥地基的处理
细砂地基处理
均匀饱和的细砂坝基在地震等动力荷载作用下极易发生液化，失去抗剪强度而导致工程失事。当细砂层较薄且接近地表面時可将其全部挖除，而下移坝基面于坚实地层；当细砂层较厚，可用上下游截水墙或板桩将其封闭，割断其液化流失的途径，但造价较高。
淤泥地基处理
地基中的淤泥层，天然含水量高、重度小、抗剪强度低、承载力小，影响坝的稳定，一般不宜用作坝基。当淤泥层较薄，能在短时间内固结的，可不必清除；对分布范围大、埋藏较浅的宜全部挖除；当厚度较大和分布较广难以挖除时，可以进行预压以提高强度和承载力，或者通过铺垫透水材料和设置砂井、插塑料排水带等加速土体排水固结，使大部分沉降在施工期发生。
软黏土和黄土地基的处理
软黏土地基处理
软黏土的特点是天然含水量大、压缩性高、透水性差、抗剪强度低、承载能力小，影响坝的稳定性。当软土层分布范围不大，埋藏较浅且层厚较薄时，一般应全部挖除；当软土层埋藏较深，厚度较大或分布较广，挖除及换土有困难时，可在坝基中设置排水砂井，以加速地基排水固结，并控制填土速度，使其有足够时间固结。
黄土地基处理
黄土地基主要分布在我国西北地区，其主要问题是湿陷大，可能引起坝的开裂和失稳。处理方法有：预先浸水使之湿陷；将表层较松软土层挖除，换土、压实；夯实表层土，破坏黄土的天然结构，使其密实。
岩石地基的处理
土石坝修建在岩石地基上时，应进行清基，将表面覆盖层挖除。对1、2级坝坝基应把表面的风化岩层挖除，表面的松散石块也应挖除，把坝建在弱风化层或微风化层上，防渗体应建在微风化或新鲜岩石上；对于3、4、5级坝也可建在较好的强风化层或弱风化层上，防渗体可建在较完整的弱风化基岩上。
进行坝基开挖时，尽量使得坝头岸坡基岩开挖平顺，坡度不宜过陡，不应挖成台阶状。岸坡开挖坡度一般不陡于1:0.5-1:0.7，局部坡度不陡于1:0.3；在防渗体部位，岸坡一般不陡于1:0.75。岸坡应开挖成顺坡，不宜有凸坡，也不允许有倒坡和陡壁。当岩石坝基范围内有断层、破碎带、张开裂等不利地质构造时，应根据其产状、宽度、组成物性质、延伸深度和所在部位等研究其在渗漏、管涌、溶蚀等方面对坝体和坝基的影响。
参考文献：
[1] 沈长松，王世夏.水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社,2008
[2] 王秀萍，于志刚.浅议土石坝的地基处理.企业导报[J],2012(14)
[3] 李兆林，吴金生，史前进.浅议土石坝的地基处理[J].河南水利与南水北调,2007(6)
[4] 丁延超.土石坝的地基处理与裂缝成因及控制[J]. 现代农业科技，2009(15)
作者简介：
第一作者：彭悦，女，出生年月：1983.8 ，学历：硕士研究生， 工作单位：华北水利水电学院，职称：助教，
第二作者：韩熙，女，出生年月：1982.10 ，学历：硕士研究生， 工作单位：华北水利水电学院，职称：助教，
关键字：土石坝地基处理
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
土石坝是土坝、堆石坝和土石混合坝的总称，是人类建造最早的坝型，具有悠久的发展历史，在各国使用都极为普遍。土石坝利用坝址附近土料、石料及砂砾料填筑而成，筑坝材料基本来源于当地，又称“当地材料坝”。土石坝是由散粒状材料填筑而成的，对地基变形的适应性比混凝土坝好。土石坝既可建在岩基上，也可建在土基上。与混凝土坝相比，土石坝的地基处理在强度和变形方面的要求较低，但防渗方面基本相同。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，当坝基中遇到下列情况：深厚或透水性强的砂砾石层；软土；湿陷性黄土；疏松砂土和含黏粒量小于15%的黏性土，易于液化的土层；岩溶；断裂破碎带、透水性强或有不稳定泥化岩石夹层的岩基；含有大量可溶盐的岩基或土基；下游坝址处地基的表层有连续透水性差的覆盖，下卧有透水性强的土层或岩层时，需特别注意研究，并加以处理。合理进行地基处理的主要目的是为了满足渗流控制、动静力稳定以及容许沉降量等方面的要求，以保证坝的安全运行。
一、砂卵石地基的处理
土石坝修建在砂卵石地基上时，一般情况下地基的承载力是足够的，地基因压缩产生的沉降量也不大。总的来说，砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通常采取“上堵”、“下排”相结合的措施达到控制地基渗流的目的。土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗，水平防渗和排水减压等。前两者体现了上堵的原则，后者体现了下排的原则。垂直防渗可采用黏性土截水槽、混凝土截水墙、混凝土防渗墙、水泥黏土灌浆帷幕、高压喷射灌浆等基本形式，水平防渗常用防渗铺盖。
黏性土截水槽
黏土截水槽是均质坝部分坝体或斜墙或心墙向下延伸至不透水层而成的一种坝基垂直防渗措施。适用于透水砂卵石覆盖层深度在10-15m范围内，最多不超过20m，其结构简单、工作可靠、防渗效果好，在我国得到广泛应用。截水槽开挖边坡线约为1:1.5，顶宽应尽量和防渗心墙厚度相协调，底宽根据回填土料的允许渗透坡降而定，两侧边坡应铺设反滤层。
混凝土截水槽
当砂卵石层深度在15-30m时，如采用黏性土截水槽，则开挖工程量太大，施工排水较为困难，或由于砂卵石层中夹有细沙层，边坡难以稳定，可采用人工或机械方法开挖直槽，浇筑混凝土截水墙，或是上部的12-15m厚的透水层进行敞口明槽开挖，填筑土截水墙，往下再开挖直槽，浇筑混凝土截水墙。混凝土截水墙的厚度根据施工需要确定，一般为2-4m，顶部伸入土截水墙的齿墙高度和土截水墙的底部混凝土垫的宽度根据触面的允许渗透坡降确定。
混凝土防渗墙
当坝基砂卵石层深度大于30m时，如仍采用混凝土截水墙，则施工困难，工期较长，造价也高，因而可采用机械造孔的方法，浇筑混凝土防渗墙，以控制坝基渗流。混凝土防渗可利用冲钻机，在透水地基中建造槽孔直达基岩，并以泥浆固壁，采用直升导管，向槽孔内浇注混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗的目的。混凝土防渗墙顶部与坝体防渗体相连接，接触渗径应满足允许渗透坡降的要求；防渗墙底部嵌入弱风化基岩深度0.5～1.0m；防渗墙混凝土要求其抗渗性达到以上。
水泥黏土灌浆帷幕
当砂卵石层很深时，采用上述方法较为困难或不够经济适用，可采用帷幕灌浆防渗，或在深层采用帷幕灌浆，上层采用明挖回填截水槽或混凝土防渗墙等措施。帷幕灌浆最常用的灌浆材料为水泥黏土浆，特殊情况下还可采用化学灌浆或超细水泥浆。帷幕灌浆优点在于灌浆深度大（可达100m以上），当覆盖层内有大孤石时，可不受限制；缺点是对粉砂、细砂地基不易灌进，对透水性太大的地基又因耗浆量过大而不经济。
高压喷射灌浆
高压喷射灌浆是先利用机械在地基内造孔，然后把带有喷头的灌浆管下至土层的预定位置，用高压设备把水以300MPa（或更高）的高压射流从喷嘴中喷射出来，用该射流冲击和破坏地基土体。适用于各种天然松散地层，人工填筑土层，如砂层、砂砾层、砂卵石层等。高压喷射灌浆防渗效果好，适应性强，设备简单，施工速度快，经济适用，有很广阔的发展前景。
防渗铺盖
铺盖是一种由黏性土等防渗材料做成的水平防渗设施，其防渗效果不如铅直防渗好，多用于透水层厚、采用垂直防渗措施有困难的场合，常与下游排水减压设施联合作用，以有效控制渗流，保证渗透稳定。铺盖与地基接触面应大体平整，底部应设置反滤层或垫层，以防止渗透破坏；铺盖上面应设置保护层，以防发生干裂或冲刷破坏；铺盖两边与岸坡不透水层连接处必须密封良好；铺盖与岩石接触时，可加做混凝土齿墙。
坝基排水设施
当坝基中有较大渗透压力存在时，有可能引起坝基发生渗透破坏，影响坝体的稳定，可在下游坝基设置排水设施。坝基排水设施有水平排水层、反滤排水沟、排水减压井和透水盖重等型式。减压井的作用是促使地下水的剩余水头降低，而透水盖重可以平衡剩余水头产生的上托力，从而解决坝址下游的管涌流土问题。
细砂及淤泥地基的处理
细砂地基处理
均匀饱和的细砂坝基在地震等动力荷载作用下极易发生液化，失去抗剪强度而导致工程失事。当细砂层较薄且接近地表面時可将其全部挖除，而下移坝基面于坚实地层；当细砂层较厚，可用上下游截水墙或板桩将其封闭，割断其液化流失的途径，但造价较高。
淤泥地基处理
地基中的淤泥层，天然含水量高、重度小、抗剪强度低、承载力小，影响坝的稳定，一般不宜用作坝基。当淤泥层较薄，能在短时间内固结的，可不必清除；对分布范围大、埋藏较浅的宜全部挖除；当厚度较大和分布较广难以挖除时，可以进行预压以提高强度和承载力，或者通过铺垫透水材料和设置砂井、插塑料排水带等加速土体排水固结，使大部分沉降在施工期发生。
软黏土和黄土地基的处理
软黏土地基处理
软黏土的特点是天然含水量大、压缩性高、透水性差、抗剪强度低、承载能力小，影响坝的稳定性。当软土层分布范围不大，埋藏较浅且层厚较薄时，一般应全部挖除；当软土层埋藏较深，厚度较大或分布较广，挖除及换土有困难时，可在坝基中设置排水砂井，以加速地基排水固结，并控制填土速度，使其有足够时间固结。
黄土地基处理
黄土地基主要分布在我国西北地区，其主要问题是湿陷大，可能引起坝的开裂和失稳。处理方法有：预先浸水使之湿陷；将表层较松软土层挖除，换土、压实；夯实表层土，破坏黄土的天然结构，使其密实。
岩石地基的处理
土石坝修建在岩石地基上时，应进行清基，将表面覆盖层挖除。对1、2级坝坝基应把表面的风化岩层挖除，表面的松散石块也应挖除，把坝建在弱风化层或微风化层上，防渗体应建在微风化或新鲜岩石上；对于3、4、5级坝也可建在较好的强风化层或弱风化层上，防渗体可建在较完整的弱风化基岩上。
进行坝基开挖时，尽量使得坝头岸坡基岩开挖平顺，坡度不宜过陡，不应挖成台阶状。岸坡开挖坡度一般不陡于1:0.5-1:0.7，局部坡度不陡于1:0.3；在防渗体部位，岸坡一般不陡于1:0.75。岸坡应开挖成顺坡，不宜有凸坡，也不允许有倒坡和陡壁。当岩石坝基范围内有断层、破碎带、张开裂等不利地质构造时，应根据其产状、宽度、组成物性质、延伸深度和所在部位等研究其在渗漏、管涌、溶蚀等方面对坝体和坝基的影响。
参考文献：
[1] 沈长松，王世夏.水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社,2008
[2] 王秀萍，于志刚.浅议土石坝的地基处理.企业导报[J],2012(14)
[3] 李兆林，吴金生，史前进.浅议土石坝的地基处理[J].河南水利与南水北调,2007(6)
[4] 丁延超.土石坝的地基处理与裂缝成因及控制[J]. 现代农业科技，2009(15)
作者简介：
第一作者：彭悦，女，出生年月：1983.8 ，学历：硕士研究生， 工作单位：华北水利水电学院，职称：助教，
第二作者：韩熙，女，出生年月：1982.10 ，学历：硕士研究生， 工作单位：华北水利水电学院，职称：助教，