任务1.4 重力坝的材料、细部结构与地基处理
单元任务目标：完成重力坝细部构造与地基处理方案设计。
任务执行过程引导：确定坝体材料分区；确定坝体排水管幕布置；确定基础廊道布置；确定防渗帷幕的位置、深度、厚度、灌浆孔的布置；确定坝基主排水孔幕的布置。
提交成果：坝体材料分区示意图；包含细部构造的溢流坝和非溢流坝剖面图；基础廊道和坝体廊道构造详图；横缝止水结构详图；固结灌浆孔布置图、坝基防渗帷幕与坝基排水布置详图。
1.4.1 重力坝的材料
为使大坝成为安全、经济、实用、耐久的建筑物，筑坝材料要具有足够的强度、耐久性和低热性。同时考虑重力坝施工的特点，应充分利用混凝土的后期强度，并按坝体工作条件进行分区。
1.4.1.1 混凝土强度等级
大坝常态混凝土抗压强度的标准值可采用90d龄期强度，保证率80%；碾压混凝土抗压强度标准值可采用180d龄期强度，保证率80%。常用混凝土强度等级有C15、C20、C25、C30。高于C30的混凝土用于重要构件和部位。
1.4.1.2 混凝土的耐久性
（1）抗渗性。抗渗性指混凝土抵抗压力水渗透的能力。大坝的上游面、基础层和下游水位以下的坝面等部位均有防渗要求。常用抗渗等级“W”表示混凝土抗渗性能的好坏。
大坝混凝土抗渗等级应根据所在部位和水力坡降确定，抗渗等级有W2、W4、W6、W8、W10。
（2）抗冻性。抗冻性能指混凝土在吸水饱和状态下，经多次冻融循环后质量减少不多、强度降低不严重的性能。常用抗冻等级“F”表示混凝土抗冻性能的好坏。
抗冻等级一般应视气候分区、冻融循环次数、表面局部小气候条件、水分饱和程度、结构构件重要性和检修的难易程度等因素合理选取，抗冻等级有F50、F100、F150、F200、F300。
（3）抗冲刷性。抗冲刷性指抵抗高速水流或挟沙水流的冲刷、抗磨损的能力。一般而言，对于有抗磨要求的混凝土，应采用高强度低流态混凝土或高强硅粉混凝土，其抗压强度等级应大于C20，要求高的应大于C30。
（4）抗侵蚀性。抗侵蚀性指抵抗环境水的侵蚀性能。当环境水具有侵蚀性时，应选用适宜的水泥、砂和石，水灰比宜较原定值减小0.05，并尽量提高其密实性。
（5）抗裂性。为防止大体积混凝土结构产生温度裂缝，除合理的分缝、分块和温控措施外，还应选用发热量较低的水泥、掺合料，减少水泥用量并提高混凝土的强度和抗裂性能。在施工时应加强保湿养护措施，以解决早期干缩开裂问题。
1.4.1.3 材料分区
由于坝体各部分的工作条件不同，对混凝土强度、抗掺、抗冻、抗冲刷、抗裂等性能的要求也不同。为了节省和合理使用水泥，通常将坝体按不同部位和不同工作条件进行分区，采用不同性能的混凝土，如图1.36所示。Ⅰ区为上、下游水位以上坝体外部表面混凝土，Ⅱ区为上、下游水位变动区的坝体外部表面混凝土，Ⅲ区为上、下游水位以下坝体外部表面混凝土，Ⅳ区为坝体基础，Ⅴ区为坝体内部，Ⅵ区为抗冲刷部位，如溢洪道溢流面、泄水孔、导墙和闸墩等。
图1.36 坝体分区示意图
（a）非溢流坝；（b）溢流坝；（c）坝身泄水孔
各分区对混凝土性能的要求见表1.17。
表1.17 大坝混凝土分区性能要求表
注 表中有“++”的项目为选择各区等级的主要控制因素，有“+”的项目为需要提出要求的，有“—”的项目为不需提出要求的。
坝体为常态混凝土的强度等级一般不低于C20，碾压混凝土强度等级一般不低于C15。为便于施工，同一浇块中混凝土强度等级不宜超过两种，相邻区的混凝土强度等级不得超过两级，分区厚度尺寸最少为2～3m。
1.4.2 重力坝细部结构
1.4.2.1 坝体的防渗与排水设施
1.坝体防渗
在混凝土重力坝坝体上游面和下游面最高水位以下部分，多采用一层具有防渗、抗冻、抗侵蚀的混凝土作为坝体防渗设施，防渗指标根据水头和防渗要求而定，防渗厚度一般为1/10～1/20水头，但不小于2m。
2.坝体排水设施
为减小坝体渗透压力，常在靠近上游坝面和混凝土防渗体下游侧设置排水管幕。排水管幕距上游坝面的距离一般为坝前水深的0.07～0.1，且不小于2.0m。排水管间距为2～3m，管径为15～25cm。排水管幕沿坝轴线一字排列，管孔铅直，下部应通至纵向排水廊道，上部应通至上层廊道或坝顶（或溢流面以下），以便于检修，如图1.37（a）所示。
图1.37 重力坝内部排水构造（单位：mm）
（a）坝内排水；（b）排水管
排水管可采用拔管、钻孔或预制无砂混凝土管。若采用无砂混凝土管，可预制成圆筒形和空心多棱柱形，如图1.37（b）所示。在浇筑坝体混凝土时，应保护好排水管，防止水泥浆漏入排水管内，阻塞排水管道。
1.4.2.2 重力坝的坝身廊道及泄水孔
1.坝内廊道
为了满足灌浆、排水、观测、检修和交通等要求，常在混凝土坝体内设置不同用途的廊道，这些廊道相互连通，构成坝内廊道系统，如图1.38所示。廊道内必须有良好的排水条件，以及适宜的通风和足够的照明设施。
（1）坝基灌浆廊道。帷幕灌浆需要在坝体浇筑到一定高度后进行，以便利用混凝土压重提高灌浆压力，保证灌浆质量。因此，需在坝踵附近距上游坝面不应小于0.07～0.1倍作用水头且不小于3m以及底距基岩面3～5m处设置灌浆廊道，灌浆廊道需延伸至两岸，如岸坡过陡，则分层设置廊道并用竖井将它们连接。廊道尺寸要满足钻机尺寸，一般最小为2.5m×3.0m（宽×高）。
图1.38 坝内廊道系统图
（a）立面图；（b）水平剖面图；（c）横剖面图
1—坝基灌浆排水廊道；2—基面排水廊道；3—集水井；4—水泵室；5—横向排水廊道；6—检查廊道；7—电梯井；8—交通廊道；9—观测廊道；10—进出口；11—电梯塔
（2）检查和观测廊道。检查和观测廊道用以检查坝身工作性能，并安放观测设备，通常沿坝高每15～30m设一道，廊道最小尺寸为1.2m×2.2m（宽×高）。
（3）交通廊道和竖井。用以交通与器材设备的运输，并将有关的廊道连通起来，各层廊道左右岸各有一个出口，要求与竖井、电梯井连通。
（4）排水廊道。坝基排水孔收集基岩排出的水，经过坝基排水廊道上游侧的排水沟流入集水井，并排至下游。若坝基排水廊道低于下游水位，则应用水泵将水送至下游。坝体排水廊道沿坝高每隔30m布置一道，渗水由坝身排水管进入廊道的排水沟，再沿岸坡排水沟流至最低排水廊道的集水井。廊道最小尺寸为1.2m×2.2m（宽×高）。
坝内廊道的布置应力求一道多用，综合布置，以减少廊道的数目。一般廊道离上游的坝面不应小于2～2.5m。廊道的断面形式，一般采用城门洞形，这种断面应力条件较好。也可采用矩形断面。
此外，还可根据需要设专门性廓道，如操作闸门用的操作廊道、进入钢管的交通廊道等。
（5）廊道的应力和配筋。因廊道的存在，破坏了坝体的连续性，改变了周边应力分布，其中廊道的形状、尺寸大小和位置对应力分布影响较大。
对于距离坝体边界较远的圆形、椭圆形、矩形孔道，可采用弹性理论方法，作为平面问题按无限域中的小孔口计算应力；对于靠近边界的城门洞形廊道，则主要靠试验或有限元法求解。
廊道周边是否配筋，有以下两种处理方法：过去假定混凝土不承担拉应力配受力筋和构造筋；近年来西欧和美国对于坝内受压区的孔洞一般都不配筋，位于受拉区、外形复杂，有较大拉应力的孔洞才配钢筋。
工程实践证明，施工期的温度应力是廊道、孔洞周边产生裂缝的主要原因，施工中采取适当的温控措施十分重要。为防止产生裂缝后向上游坝面贯穿，靠近上游坝面的廊道应进行限裂配筋。
2.坝身泄水孔
在水利枢纽中，为了满足供水、泄洪、灌溉、发电、排沙、放空水库及施工导流等要求，需在重力坝身不同的部位和高程设置多种泄水孔，如图1.39所示。泄水孔按孔内水流状态分为有压或无压泄水孔，按所处高程分为中孔和底孔。
图1.39 坝身泄水孔（单位：m）
1—泄洪孔；2—弧形门；3—检修门槽；4—通气孔；5—锥形阀；6—排水管；7—拦污栅；8—廊道；9—检查井；10—导流底孔
尽管各种泄水孔口用途不同，但在技术允许的条件下，应尽可能一孔多用，如导流与泄洪相结合、放空水库与排沙相结合、放空水库与导流相结合、灌溉与发电相结合等。
1.4.2.3 重力坝的分缝与止水
1.坝体分缝
为防止温度变形和地基不均匀沉降而产生裂缝，适应混凝土浇筑能力和散热的要求，并改善坝体应力，一般要求将混凝土重力坝坝体进行分缝。
按缝的作用可分为沉降缝、温度缝及工作缝。沉降缝是将坝体分成若干段，以适应地基的不均匀沉降，防止产生沉降裂缝，常设在地基岩性突变处。温度缝是将坝体分块，以减小坝体伸缩时地基对坝体的约束，以及新旧混凝土之间的约束，从而防止产生裂缝。工作缝（施工缝）主要是便于分期分块浇筑、装拆模板以及混凝土的散热而设的临时缝。
按缝的位置可分为横缝、纵缝、水平缝。
（1）横缝。横缝是垂直于坝轴线的竖向缝，如图1.40所示，可兼做沉降缝和温度缝，其作用是减小沿坝轴向的温度应力，适应地基不均匀变形，适应施工浇筑能力等。横缝间距（坝段长度）一般可为12～20m，有时可达到24m（温度缝），若作沉降缝考虑间距可达50～60m。一般有永久性和临时性两种。
图1.40 重力坝横缝
永久性横缝是指从坝底至坝顶的贯通缝，将坝体分若干独立的坝段，缝面为平面，不设缝槽，缝内不进行灌浆，以使各坝段独立工作。根据地基及温度变化情况，一般在坝段间预留1～2cm的缝。当坝内设有泄水孔或电站引水管道时，还应考虑泄水孔和电站机组间距；对于溢流坝，可将缝设在闸墩中；地基若为坚硬的基岩，也可将缝布置在闸孔中央。
临时性横缝是因施工和温控所需而临时设置的横缝，待各坝段充分降温收缩后对横缝做灌浆使大坝连成整体。主要用于当岸坡较陡、坝基地质条件较差或强地震区，提高坝体的抗滑稳定性等。
（2）纵缝。当混凝土坝厚度超过40m时，为适应混凝土浇筑能力和减小施工期温度应力而设置的临时缝，可兼作温度缝和施工缝。纵缝布置型式有竖直纵缝、斜缝和错缝。
竖直纵缝将坝体分成柱块状，如图1.41（a）所示，混凝土浇筑施工时干扰小，是应用最多的一种施工缝，间距视混凝土浇筑能力和施工期温度控制而定，一般为15～30m。纵缝须设在水库蓄水运行前，混凝土充分冷却收缩，坝体达到稳定温度的条件下进行灌浆填实，使坝段成为整体。
斜缝是大致沿库满时大主应力方向设置的缝，如图1.41（b）所示，由于缝面剪应力很小，从结构的观点看，斜缝比直缝合理。斜缝缝面的剪应力很小，中低坝可不进行灌浆。但斜缝对相邻坝块施工干扰较大，对施工程序要求严格，加之缝面应力传递不够明确，所以目前已很少采用。
错缝浇筑类似砌砖方式，是采用小块分缝，交错地向上浇筑，如图1.41（c）所示。缝的间距一般为10～15m，浇筑块厚度一般为3～4m，在靠近基岩面附近为1.5～2.0m。采用错缝布置时，可不进行灌浆，但结构整体性较差，由于各浇筑块收缩变形容易带动上、下块张拉而开裂，故此法只在低坝中应用，我国用得极少。
图1.41 重力坝纵缝形式
（a）竖直纵缝；（b）斜缝；（c）错缝
（3）水平缝。水平缝是上、下层新老混凝土浇筑块之间的施工接缝，是临时性的。施工时需先将下块混凝土表面的水泥乳皮及浮渣用风水枪或压力水冲洗并使表面成为干净的麻面，再铺一层2～3cm厚的水泥砂浆，然后再在上面浇混凝土。国内外普遍采用薄层浇筑，每层厚1.5～4.0m，在靠近基岩面附近用1.0～1.5m的薄层浇筑，以便通过表面散热降低混凝土温度，防止产生温度裂缝。
2.止水
重力坝横缝的上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下及坝内廊道和孔洞穿过分缝处的四周等部位应设置止水设施。
止水有金属的、橡胶的、塑料的、沥青的及钢筋的。金属止水片有铜片、铝片和镀锌片，止水片厚一般为1.0～1.6mm，做成可伸缩的“｝”形，两侧插入的深度不小于20～25cm。橡胶止水和塑料止水适应变形能力较强，在气候温和地区可用塑料止水片，在寒冷地区则可采用橡胶止水片，应根据工作水头、气候条件、所在部位等选用标准型号。沥青止水置于沥青井内，井内设有蒸汽或电热设备，加热可使沥青玛
脂熔化，使其与混凝土有良好的接触。钢筋止水是把做成的钢筋塞设置在缝的上游面，钢筋塞与坝体间设有沥青油毛毡层，当受水压时，钢筋塞压紧沥青油毛毡层而起止水作用。
图1.42 横缝止水
1—横缝；2—沥青油毡；3—止水片；4—沥青井；5—加热电极；6—预制块；7—钢筋混凝土塞；8—排水井；9—检查井；10—闸门底槛预埋件
对于高坝的横缝止水常采用两道金属止水片和中间设沥青井，如图1.42（a）所示。当有特殊要求时，可考虑在横缝的第二道止水片与检查之间进行灌浆止水的辅助设施。止水片距上游坝面为1～2m。
对于中、低坝的横缝止水可适当简化。如中坝第二道止水片可采用橡胶或塑料片等。低坝经论证也可采用一道止水片，一般止水片距上游坝面为0.4～0.5m，以后各道止水片设施之间的距离为0.5～1.0m。
在坝底，横缝止水必须与坝基岩石妥善连接。通常在基岩上挖一深30～50cm方槽，将止水片及沥青井崁入，然后用混凝土填实。对于非溢流坝和横缝设在闸墩中间的溢流坝段，止水片必须延伸到最高水位以上，沥青井则需伸到坝顶。
1.4.3 重力坝地基处理
据统计，世界上重力坝的失事有40%是因为地基问题造成的，因此，重力坝的地基处理是一项关系坝体安全、经济和建设速度的至关重要的工作，必须引起足够的重视。
天然地基由于长期受地质作用，一般都存在风化、节理、裂隙等缺陷，有时也存在断层、破碎带和软弱夹层等，这些问题都必须进行地基处理，即经过处理后坝基满足下列要求：①具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定，控制流量；②具有足够的强度，以承受坝体的压力；③具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基的坑滑稳定和减少不均匀沉陷；④具有足够的耐久性，以防止岩体性质在水的长期作用下发生恶化。
地基处理的措施，包括开挖清理、固结灌浆、破碎带或软弱夹层的专门处理，断层防渗帷幕灌浆、钻孔排水等。
1.4.3.1 坝基的开挖与清理
坝基开挖清理的目的是将坝体坐落在稳定、坚固的地基上，开挖的深度应根据坝基应力情况、岩石强度及其完整性，结合上部结构对基础的要求和地基加固的效果、工期、费用等研究确定。
对于超过100m的高坝应建在新鲜、微风化或弱风化层下部的基岩上；坝高50～100m时，可建在微风化或弱风化中部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化的中部至上部的基岩上；对两岸较高部位的坝段，其开挖基岩的标准可比河床部位适当放宽。
坝基开挖的轮廓应尽量平顺，避免有高差悬殊的突变，以免应力集中造成坝体裂缝。在顺河流方向基岩石尽可能略向上游倾斜，以增强坝体的抗滑稳定，必要时可挖成分段平台。坝基开挖的边坡必须保持稳定，两岸岸坡应开挖成台阶以利坝块的侧向稳定。当坝基中有软弱夹层存在，且用其他措施无法解决时，也可挖掉。
坝基开挖应分层进行，避免爆破基岩被震裂，靠近设计开挖线0.5～1.0m的底层，应用小药量爆破，最后0.2～0.3m用风镐开挖，不用爆破。基岩表面应进行修整，使表面起伏不超过0.3m。
坝基开挖后，在浇筑混凝土前，要进行彻底、认真的清理和冲洗，清除松动的岩块，打掉凸出的尖角，封堵原有勘探钻洞、探井、探洞，清洗表面尘土、石粉等。
1.4.3.2 坝基的加固处理
坝基加固的目的：①提高基岩的整体性和弹性模量；②减少基岩受力后的不均匀变形；③提高基岩的抗压、抗剪强度；④降低坝基的渗透性。
1.固结灌浆
混凝土坝工程中，对岩石的节理裂隙采用浅孔低压灌注水泥浆的方法对坝基进行加固处理，称为固结灌浆。
固结灌浆的目的是提高基岩的整体性和弹性模量，降低坝基的渗透性，减少渗流量。现场试验表明，在节理裂隙较发育的基岩内进行固结灌浆后，基岩的弹性模量可提高2倍甚至更多，在防渗帷幕范围内先进行固结灌浆可提高帷幕灌浆的压力和灌浆效果。
固结灌浆的范围主要根据坝基的地质条件、岩石破碎程度及坝基受力情况而定。当基岩较好时，可仅在坝基上、下游应力较大的坝踵和坝趾附近进行，坝基岩石普遍较差而坝又较高的情况下，则多进行坝基全面积固结灌浆。有的工程甚至在坝基以外的一定范围内，也进行固结灌浆。灌浆孔的布置，采用梅花形的排列，孔距、排距随岩石破碎情况而定，一般从8～12m开始作为一序孔，逐步加密孔序，最终为2～4m，孔深一般5～8m，帷幕上游区孔深达到8～15m。灌浆时，先用稀浆，而后逐步加大浆液的稠度，灌浆压力一般为0.2～0.4MPa，在有混凝土盖重时为0.4～0.7MPa，以不掀动岩石为限，如图1.43所示。
图1.43 岩基固结灌浆孔布置示意图（单位：m）
2.坝基软弱破碎带的处理
当坝基中存在较大的软弱破碎带时，如断层破碎带、软弱夹层、泥化层、裂隙密集带等需专门处理，否则，可能由于局部地基承载力低而使坝体应力集中、不均匀沉降或滑动失稳，甚至沿破碎带发生大量漏水、管涌或增加坝基的扬压力，危及大坝安全。岩石层间软弱夹层厚度较小，遇水容易发生软化或泥化，致使抗剪强度低，特别是倾角小于30的连续软弱夹层更为不利。
对于倾角较大或与基面接近垂直的断层破碎带，可采用开挖回填混凝土的措施，如做成混凝土（塞）或混凝土拱进行加固，如图1.44所示。当软弱带的宽度2～3m时，混凝土塞的高度（即开挖深度）一般可采用软弱带宽度的1～1.5 倍，且不小于1m，或根据计算确定。塞的两侧可挖成1：1～1：0.5斜坡，以便将坝体的压力以混凝土塞（拱）传到两侧完整的基岩上。如破碎带延伸至坝体上、下游边界线以外，则混凝土塞也应向外延伸，延伸长度取1.5～2倍混凝土塞的高度。
图1.44 破碎带处理示意图
1—破碎带；2—混凝土梁或混凝土塞；3—混凝土拱；4—回填混凝土；5—坝体荷载
对于软弱的夹层，如浅埋软弱夹层要多用明挖将夹层挖处，回填混凝土。对埋藏较深的，应结合工程情况分别采用坝踵部位做混凝土深齿土墙，切断软弱夹层直达完整基岩，如图1.45所示；在夹层内设置混凝土塞，如图1.45（a）所示；在坝址处开挖建造混凝土深齿墙，如图1.45（b）所示；在坝址下游侧岩体内设钢筋混凝土抗滑桩，切断软弱夹层直达完整基岩，或预应力钢索加固、化学灌浆等，如图1.45（c）所示，以提高坝体和坝基的抗滑稳定性。
在同一工程中，根据具体情况，常采用多种不同的处理方法。
图1.45 软弱夹层处理（单位：m）
1.4.3.3 坝基的防渗和排水
1.帷幕灌浆
帷幕灌浆可降低渗透水压力，减少渗流量，防止坝基产生机械或化学管涌。常用的灌浆材料有水泥浆和化学浆，应优先采用膨胀水泥浆。化学浆可灌性好，抗渗性强，但容易造成环境污染，且价格很高，故使用时应注意。
防渗帷幕一般布置在靠近上游坝面的坝轴线附近，自河床向两岸延伸，如图1.46所示。钻孔和灌浆常在坝体灌浆廊道内，靠近岸坡可以在坝顶、岸坡或平洞内进行。钻孔一般为铅直或向上游不大于10°的斜坡。
图1.46 防渗帷幕沿坝轴线的布置
1—灌浆廊道；2—山坡钻进；3—坝顶钻进；4—灌浆平洞；5—排水孔；6—正常蓄水位；7—原河水位；8—防渗帷幕底线；9—原地下水位线；10—蓄水后地下水位线
防渗帷幕的深度应根据作用水头、工程地质、地下水文特性确定；坝基内透水层厚度不大时，帷幕可穿过透水层，深入相对隔水层3～5m。相对隔水层较深时，帷幕深度可根据防渗要求确定，常用坝高的0.3～0.7倍，形成河床部位深、两岸渐浅的帷幕布置形式。
防渗帷幕伸入两岸的范围由河床向两岸延伸一定距离，与两岸不透水层衔接起来，当两岸相对不透水层较深时，可将帷幕伸入原地下水线与最高库水位交点（图1.46中B点）处为止，在BC以上设置排水，以降低蓄水后库岸的地下水位。
防渗帷幕的厚度应当满足抗渗稳定的要求，即帷幕内的渗透坡降应小于容许的渗透坡降。防渗帷幕厚度应以浆液扩散半径组成区域的最小厚度为准，厚度与排数有关。中高坝可设两排以上，低坝设一排，多排灌浆时一排必须达到设计深度，两侧其余各排可取设计深度的1/2～1/3。孔距一般为1.5～3.0m，排距宜比孔距略小。还可以在上游坝踵处加一排补强。
帷幕灌浆应在坝基固结灌浆后并要求坝体混凝土浇筑到一定的高度（有盖重后）施工。灌浆压力在孔底应大于2～3倍坝前静水头，帷幕表层段应大于1～1.5倍坝前静水头，但不得抬动岩体。
2.坝基排水
为进一步降低坝基底面的扬压力，可在防渗帷幕后设置主排水孔幕和辅助排水孔幕（图1.47）。
主排水孔幕在防渗帷幕下游一侧，在坝基面处与防渗帷幕的距离应大于2m，孔深可取防渗帷幕深度的0.4～0.6倍，并向下游倾斜与帷幕成10°～15°夹角，孔距为2～3m，孔径为150～200mm，孔径过小容易堵塞，50m以上中高坝的孔深不宜小于10m。所有排水孔幕均在固结灌浆和帷幕灌浆后钻孔施工。在廊道下面的混凝土内需预埋水平横向钢管，渗水通过排水钢管汇入集水井，自流或抽排向下游。
辅助排水孔幕，高坝一般可设2～3排，中坝可设1～2排，布置在纵向排水廊道内，孔距为3～5m，孔深为6～12m。有时还在横向排水廊道或在宽缝内设排水孔。纵横交错、相互连通就构成了坝基排水系统，如图1.48所示。如下游尾水较深，历时较长，宜在靠近坝趾处增设一道防渗帷幕。
图1.47 防渗帷幕和排水孔幕布置
1—坝基灌浆排水廊道；2—灌浆孔；3—灌浆帷幕；4—排水孔幕；5—100排水钢管；6—100三通；7—75预埋钢管；8—坝体
图1.48 坝基排水系统
1—灌浆排水廊道；2—灌浆帷幕；3—主排水孔幕；4—纵向排水廊道；5—半圆混凝土管；6—辅助排水孔幕；7—灌浆孔
实践证明：我国新安江、丹江口、刘家峡等重力坝采用坝基排水系统，减压效果明显，较常规扬压力减小30%。浙江、湖南等地设计中采用了抽水减压，收到了良好的效果。
任务案例1-3 重力坝坝体构造和地基处理
1-3-1 项目任务
设计资料如重力坝设计基本资料所示。根据项目资料确定重力坝的细部构造以及地基处理的方法。
1-3-2 坝体构造
1.重力坝的分缝和止水
两岸挡水坝段按20m左右分缝，结合地形，施工开挖后设置横缝；厂房坝段分缝与机组间距相适应。溢流坝段分缝与溢流孔口相适应；因地基较好，设于孔口中间，间距为14.0m。横缝宽度2cm。
横缝止水，上游设置两道止水片和一道防渗沥青井，下游不设止水，缝中填塞沥青玛
脂。止水片材料用紫铜片（或不锈钢片），伸入两边坝体长度20cm，伸入基岩30～50cm，并用混凝土紧密嵌固。在溢流坝顶第一道止水片与闸门底部止水接触（要分叉接在检修门和工作门底止水处）；第二道止水片伸至溢流坝顶后，顺溢流坝延伸至下游鼻坎，如图1.49所示。
图1.49 溢流坝段止水布置图（单位：m）
2.廊道
基础灌浆排水廊道，采用尺寸为2.5m×3.0m（宽×高）上圆下方的标准廊道，廊道底高程143.00+1.5×2.5=146.75m，取147.00m，距上游边缘距离4m，沿坝轴线方向由地形向两岸逐渐抬高，斜坡度不大于40°，在两岸下游洪水位以上均设有进、出口。
3.坝体排水
沿坝轴线方向布置一排预制多孔混凝土竖向排水管，间距3.5m，距上游面2.5m，直径15cm并与廊道连通。横向排水管，i=1/200，管入口与廊道的集水沟相连，出口通向下游，将水排水。管径φ=25cm，间距在与坝的分段相适应的前提下按30～50m进行布置。
1-3-3 基础处理
1.坝基开挖
坝基面在主河槽挖至143.00m高程，挖到微风化层。断层开挖后用混凝土填塞。
2.坝基帷幕灌浆
在坝址地质剖面图上找出相对隔水层，设计深度使防渗帷幕达到单位吸水量ω=0.03～0.05L/（min·m）。按减小渗透压力的要求，帷幕深度到130.00m高程。只设一排防渗帷幕，钻孔斜向上游，倾角控制在5°以内（与垂线夹角）。在廊道内施工，孔距一律为3m，以后达不到要求时再加密，帷幕厚度取0.7～0.8倍孔距，取值为2.1～2.4m。
3.坝基排水
坝基主排水孔设在防渗帷幕下游2m处，间距0.8倍帷幕孔距为2.4m，孔径15cm，深度达133.00m高程（满足中坝不应小于10m的要求）。次排水孔在厂房坝段设置两排，孔距为4m，孔深至137.00m高程，主排水管所排之水直接进入帷幕排水廊道，次排水管的渗水由横向排水沟（管）排向下游。