Cutoffs for Dams

289 Pages·2018·19.952 MB·English

by  Cigb Icold

CUTOFFS FOR DAM
MURS PARAFOUILLES
INTERNATIONAL COMMISSION ON LARGE DAMS
COMMISSION INTERNATIONALE DES GRANDS BARRAGES
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1
Cover/Couverture : Cover illustration:
Péribonka Dam – Québec (Canada)/Barrage de Péribonka – Québec (Canada)
Photo Hydro-Québec.
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Original text in English Texte original en anglais
French translation by the CFBR Traduction en français par le CFBR
Layout by Nathalie Schauner Mise en page par Nathalie Schauner
ISBN: 978-1-138-49008-6 (Pbk)
ISBN: 978-1-351-03598-9 (eBook)
2
COMMITTEE ON MATERIALS FOR FILL DAMS
COMITE DES MATÉRIAUX POUR BARRAGES EN REMBLAI
Chairman/Président
Colombia/ Colombie A. MARULANDA
Vice-Chairman/Vice-Président
Russia/ Russie V. G. RADCHENKO
Members/Membres
Australia/ Australie M. MARLEY
Austria/ Autriche P. TSCHERNUTTER
Brazil/ Brésil J. PIMENTO DE AVILA
Bulgaria/ Bulgarie N. I. DIMITROV
Canada J. P. TOURNIER
China/ Chine L. NENGHUI
Finland/ Finlande J. LAASONEN
France J. J. FRY
Germany/ Allemagne D. GODDE
India/ Inde V. K. KAPUR
Iran N. TARKECH DOUZ
Italy/ Italie R. JAPPELLI
Japan/ Japon Y. KOGO
Pakistan A. KHATTAK
Portugal E. MARANHA DAS NEVES
South Africa/ Afrique du Sud H. F. ELGES
Spain/ Espagne C. OLALLA
Switzerland/ Suisse P. BRENNER
United Kingdom/ Royaume Uni R. C. BRIDLE
United States/Etats-Unis D. E. KLEINER
Venezuela G. MARTINEZ
Co-opted (Russia/ Russie) V. A. PEKHTIN-PROFF
3

SOMMAIRE CONTENTS
AVANT- PROPOS FOREWORD
1. INTRODUCTION 1. INTRODUCTION
2. NÉCESSITÉ DES MURS PARAFOUILLES 2. NEED OF CUTOFFS IN DAM
DANS LES FONDATIONS DE BARRAGES FOUNDATIONS
3. PAROIS MOULÉES 3. DIAPHRAGM WALLS
4. PAROIS MINCES 4. VIB WALLS
5. PAROIS DE PIEUX 5. PILE WALL
6. GALERIES EN BÉTON SUPERPOSÉES 6. SUPERPOSED CONCRETED GALLERIES
7. INJECTION À FORTE PRESSION SOUS 7. JET GROUTING
JET DIRIGÉ
8. DEEP MIXING
8. MÉLANGE EN PROFONDEUR
APPENDIX 1 - CASE HISTORIES ON
DIAPHRAGM WALLS
5
TABLE DES MATIÈRES
1. INTRODUCTION ........................................................................................................................... 30
2. NÉCESSITÉ DES MURS PARAFOUILLES DANS LES FONDATIONS DE BARRAGES ............ 34
2.1 CONTRÔLE DE L’INFILTRATION DANS LES FONDATIONS ......................................... 34
2.2 MÉTHODES DE CONTRÔLE DU GRADIENT HYDRAULIQUE ...................................... 36
2.2.1 Principes généraux ............................................................................................... 36
2.2.2 Tapis amont ........................................................................................................... 36
2.2.3 Parafouille partiel .................................................................................................. 38
2.3 MÉTHODE SERVANT À RÉDUIRE LE DÉBIT D’INFILTRATION .................................... 40
2.3.1 Facteurs à considérer durant la conception et la construction .............................. 40
2.3.2 Parois moulées ..................................................................................................... 40
2.3.3 Parois en palplanches ........................................................................................... 44
2.3.4 Parois de pieux ..................................................................................................... 46
2.3.5 Parois minces ....................................................................................................... 46
2.3.6 Galeries en béton superposées ............................................................................ 48
2.3.7 Parois produites par injection à forte pression sous jet dirigé ............................... 48
2.3.8 Parois produites par mélange en profondeur ........................................................ 48
2.4 EFFICACITÉ DU PARAFOUILLE ..................................................................................... 50
3. PAROIS MOULÉES ....................................................................................................................... 54
3.1 UTILITÉ DES PAROIS MOULÉES ................................................................................... 54
3.2 PRINCIPE DE CONSTRUCTION DES PAROIS MOULÉES ............................................ 54
3.3 ÉVOLUTION HISTORIQUE ............................................................................................. 56
3.3.1 Évolution de la méthode de construction des parafouilles .................................... 56
3.3.2 Méthodes d’excavation ......................................................................................... 56
3.4 MÉTHODES ET MATÉRIEL DE CONSTRUCTION ......................................................... 58
3.4.1 Murets guides ....................................................................................................... 58
6
TABLE OF CONTENTS
1. INTRODUCTION ........................................................................................................................... 31
2. NEED OF CUTOFFS IN DAM FOUNDATIONS ............................................................................ 35
2.1 FOUNDATION SEEPAGE CONTROL .............................................................................. 35
2.2 METHODS TO CONTROL THE HYDRAULIC GRADIENT .............................................. 37
2.2.1 General principles ................................................................................................. 37
2.2.2 Upstream blanket .................................................................................................. 37
2.2.3 Partial cutoff .......................................................................................................... 39
2.3 METHODS TO REDUCE THE QUANTITY OF SEEPAGE ............................................... 41
2.3.1 Design and construction considerations ................................................................ 41
2.3.2 Diaphragm walls ................................................................................................... 41
2.3.3 Sheet pile walls ..................................................................................................... 45
2.3.4 Pile walls ............................................................................................................... 47
2.3.5 Vib walls ................................................................................................................ 47
2.3.6 Superposed concreted galleries ............................................................................ 49
2.3.7 Walls produced by jet grouting .............................................................................. 49
2.3.8 Walls produced by deep mixing ............................................................................ 49
2.4 CUTOFF EFFICIENCY .................................................................................................... 51
3. DIAPHRAGM WALLS .................................................................................................................... 55
3.1 PURPOSE OF DIAPHRAGM WALLS .............................................................................. 55
3.2 PRINCIPLE OF DIAPHRAGM WALL CONSTRUCTION .................................................. 55
3.3 HISTORICAL DEVELOPMENT ........................................................................................ 57
3.3.1 Development of the cutoff construction method .................................................... 57
3.3.2 Excavation methods .............................................................................................. 57
3.4 CONSTRUCTION METHODS AND EQUIPMENT ........................................................... 59
3.4.1 Guide walls ........................................................................................................... 59
7
3.4.2 Matériel servant à l’excavation des tranchées ...................................................... 58
3.4.3 Contrôle de la qualité ............................................................................................ 78
3.4.4 Comparaison des parafouilles construits en une étape et en deux étapes ........... 80
3.5 MATÉRIAUX DES FLUIDES STABILISATEURS ............................................................. 82
3.5.1 Propriétés requises des boues bentonitiques à l’état frais et contrôle de la qualité ........ 82
3.5.2 Choix des matériaux de base des boues stabilisatrices ........................................ 88
3.6 MATÉRIAUX DES PAROIS MOULÉES ........................................................................... 90
3.6.1 Exigences générales ............................................................................................. 90
3.6.2 Mélanges pour la méthode en une étape (parois étanches ciment-bentonite) ...... 94
3.6.3 Parois étanches sol-bentonite (tranchées de boue) .............................................. 96
3.6.4 Dosage des constituants dans les parois moulées en béton rigide ....................... 96
3.6.5 Dosage des constituants dans les parois moulées en béton et en mortier
plastiques ............................................................................................................ 100
3.7 MATÉRIEL DE MALAXAGE CONVENANT À LA PRÉPARATION DES BOUES .............. 118
3.8 COMPORTEMENT À LONG TERME DES PAROIS MOULÉES ...................................... 120
3.8.1 Facteurs qui influencent le comportement à long terme ........................................ 120
3.8.2 Influence des conditions de la fondation ............................................................... 122
3.8.3 Fuites observées après la construction dans les parois moulées ......................... 124
4. PAROIS MINCES ......................................................................................................................... 128
4.1 FONCTION ET UTILISATIONS DES PAROIS MINCE ..................................................... 128
4.2 PRINCIPE DE CONSTRUCTION DES PAROIS MINCES ............................................... 128
4.3 ÉVOLUTION HISTORIQUE ............................................................................................. 132
4.4 RECONNAISSANCES GÉOTECHNIQUES PRÉALABLES ............................................. 134
4.4.1 Type de sol............................................................................................................ 134
4.4.2 Densité du sol ....................................................................................................... 134
4.4.3 Gradient hydraulique pendant la construction ....................................................... 136
4.4.4 Encastrement de la paroi ...................................................................................... 136
4.4.5 Caractéristiques des eaux souterraines ................................................................ 136
4.5. CONTRÔLE DE LA QUALITÉ .......................................................................................... 138
8
3.4.2 Equipment for trench excavation ........................................................................... 59
3.4.3 Quality control ....................................................................................................... 79
3.4.4 Single-phase versus twin-phase cutoffs ................................................................ 81
3.5 MATERIALS FOR STABILIZING SLURRIES ................................................................... 83
3.5.1 Required properties of fresh bentonite slurries and quality control........................ 83
3.5.2 Selection of base materials for stabilizing slurries ................................................. 89
3.6 MATERIALS FOR DIAPHRAGM WALLS ......................................................................... 91
3.6.1 General requirements ........................................................................................... 91
3.6.2 Single-phase mixes (Cement-bentonite walls) ...................................................... 95
3.6.3 Soil-bentonite walls (slurry trenches) .................................................................... 97
3.6.4 Mix proportions for rigid concrete diaphragm walls ............................................... 97
3.6.5 Mix proportions for diaphragm walls of plastic concrete and plastic mortar ........ 101
3.7 SUITABLE MIXING EQUIPMENT FOR PREPARATION OF SLURRIES ......................... 119
3.8 LONG-TERM PERFORMANCE OF DIAPHRAGM WALLS.............................................. 121
3.8.1 Factors influencing the long-term performance ..................................................... 121
3.8.2 Influence of foundation conditions ......................................................................... 123
3.8.3 Post-construction leaks in diaphragm walls .......................................................... 125
4. VIB WALLS ................................................................................................................................... 129
4.1 PURPOSE AND USE OF VIB WALLS ............................................................................. 129
4.2 PRINCIPLE OF VIB WALL CONSTRUCTION ................................................................. 129
4.3 HISTORICAL DEVELOPMENT ........................................................................................ 133
4.4 REQUIRED PRE-INVESTIGATIONS ............................................................................... 135
4.4.1 Soil type ................................................................................................................ 135
4.4.2 Soil density............................................................................................................ 135
4.4.3 Hydraulic gradient during construction .................................................................. 137
4.4.4 Wall embedment ................................................................................................... 137
4.4.5 Groundwater characteristics ................................................................................. 137
4.5. QUALITY CONTROL ....................................................................................................... 139
9