【水利課件】8 面石壩

1、2021-11-1418 8 面板堆石壩面板堆石壩一、概述二、壩體結(jié)構(gòu) 三、構(gòu)造設(shè)計(jì)四、材料分區(qū)五、研究問題2021-11-142 用堆石或砂礫石分層碾壓填筑成壩體，用混凝土面板作防滲體的壩，簡(jiǎn)稱“面板堆石壩”或“面板壩”。一、概述一、概述19世紀(jì)及20世紀(jì)早期為拋填堆石壩階段； 美國(guó)采礦、淘金 拋石填筑、高壓水槍沖實(shí) 沉降大 面板難以承受大變形1940年后的20年內(nèi)，拋填堆石壩向碾壓堆石壩發(fā)展，出現(xiàn)了土質(zhì)心墻堆石壩、斜墻堆石壩； 太沙基 薄層碾壓1965年后，碾壓堆石壩。2021-11-143西北口面板堆石壩，壩高95m2021-11-144江西東津 88.5m2021-11-145興山古洞

2、口 118m2021-11-146抗滑穩(wěn)定性好。 水荷載面板壩體，整個(gè)堆石壩重量及面板上部分水重抵抗水壓；分層碾壓的堆石密實(shí)度高，抗剪強(qiáng)度大。 壩坡1：1.3或1：1.4，對(duì)應(yīng)坡角37.6或35.5，接近松散拋填堆石的自然休止角，大大低于碾壓堆石的內(nèi)摩擦角（大于45），大多數(shù)堆石壩不做穩(wěn)定分析。壩坡陡，斷面小，樞紐布置緊湊。透水性好，抗震性能強(qiáng)。 排水性好，處于無水狀態(tài)，地震時(shí)不會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，不會(huì)液化或壩坡失穩(wěn)。施工導(dǎo)流方便，壩體可過水。施工受雨季影響小，可分期施工。2021-11-147振動(dòng)碾2021-11-148壩面碾壓2021-11-149二、壩體結(jié)構(gòu)二、壩體結(jié)構(gòu)混凝土面板堆石壩主要

3、由堆石體和防滲系統(tǒng)組成。2021-11-1410名稱名稱位置位置作用作用要求要求墊層區(qū)面板下方平整面板，避免應(yīng)力集中；減少水荷載引起的變形；輔助防滲粒徑不能太大，有較多細(xì)料；良好級(jí)配過渡區(qū)墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間保護(hù)墊層并起過渡作用級(jí)配連續(xù)，最大粒徑300mm，低壓縮性和高抗剪強(qiáng)度，自由排水性能 主 堆石 區(qū)壩體上游是承受水荷載的主要支撐體低壓縮性、高抗剪強(qiáng)度、較好的透水性和耐久性。硬巖堆石料或砂礫料 次 堆石 區(qū)壩體下游與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定，其變形對(duì)面板影響輕微軟巖堆石料 1、堆石體 由墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)組成2021-11-14112、防滲系統(tǒng) 由鋼筋砼面板、趾板、趾板地基

4、的灌漿帷幕、周邊縫和面板間的接縫止水組成。a、面板 位于堆石壩體上游面起防滲作用的混凝土結(jié)構(gòu) 。 應(yīng)根據(jù)壩體變形及施工條件進(jìn)行面板分縫分塊。垂直縫的間距可為1218m。 在兩壩肩附近的面板應(yīng)設(shè)張性垂直縫（a縫），其余部分的面板設(shè)壓性垂直縫（b縫）。張性垂直縫的數(shù)量可根據(jù)地形地質(zhì)條件參照工程經(jīng)驗(yàn)或有限元計(jì)算確定。兩岸垂直縫在距周邊縫法線方向約0.61.0m范圍內(nèi)，應(yīng)垂直于周邊縫布置成折線形式。2021-11-14122021-11-1413 面板水平施工縫的設(shè)置宜考慮施工條件，滿足臨時(shí)擋水或分期蓄水的要求。繼續(xù)澆筑混凝土之前，施工縫的縫面應(yīng)經(jīng)鑿毛處理，清理干凈，縫面用水濕潤(rùn)，鋪一薄層高強(qiáng)度砂漿。

5、面板鋼筋應(yīng)穿過縫面。 分期澆筑的面板，其施工縫應(yīng)低于填筑體頂部高程，高差宜大于5m。如發(fā)現(xiàn)已澆筑面板與墊層間有脫空現(xiàn)象，應(yīng)以低標(biāo)號(hào)、低壓縮性砂漿等灌注密實(shí)后再澆筑面板混凝土，保證其良好結(jié)合。2021-11-1414面板厚度的確定應(yīng)滿足下列要求：便于布置鋼筋和止水，其相應(yīng)最小厚度為0.30m；控制滲透水力梯度不超過200；在達(dá)到上述要求的前提下，應(yīng)選用較薄的面板厚度，以提高面板柔性，降低造價(jià)。 面板的頂部厚度宜取0.30m，并向底部逐漸增加，在相應(yīng)高度處的厚度： t0.30十(0.0020.0035)h式中t面板厚度，m；h計(jì)算斷面至面板頂部的垂直距離，m。 中低壩可采用0.30.4m等厚面板。

6、2021-11-1415b、趾板： 連接地基防滲體與面板的混凝土板。保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時(shí)是基礎(chǔ)帷幕的蓋板和滑模施工的起始工作面 。 巖基上趾板厚度可小于與其連接的面板厚度，最小設(shè)計(jì)厚度應(yīng)不小于0.3m。高壩底部趾板厚度應(yīng)不小于0.5m，可按高程分段采用不同厚度。 趾板下游面垂直于面板底面的高度應(yīng)不小于0.9m。 趾板一般可不作穩(wěn)定分析。厚度超過2m時(shí)，需進(jìn)行穩(wěn)定和應(yīng)力分析。趾板穩(wěn)定分析用剛體極限平衡法。計(jì)算中不計(jì)趾板錨筋作用及面板與趾板之間的傳力。堆石壓力只能考慮堆石的主動(dòng)壓力，或考慮面板下的堆石在面板承受水庫(kù)壓力后產(chǎn)生的側(cè)向壓力。 2021-11-1416c、接縫止水 周

7、邊縫應(yīng)設(shè)置止水。底部止水銅片應(yīng)選為最基本的防滲線，中部pvc或橡膠止水片及頂部止水視情況選用。頂部止水系統(tǒng)一般由柔性填料、粉細(xì)砂(或粉煤灰)等材料構(gòu)成，可以是其中的一種止水材料，也可以是柔性填料和無粘性材料兩種止水材料。低壩和50m以下中壩可以只采用一道底部止水。中壩及100m以下高壩宜設(shè)置底、頂部?jī)傻乐顾?00m以上的高壩宜選用底、頂部?jī)傻乐顾?，或底、中、頂部三道止水?不同壩高的壓性垂直縫均應(yīng)采用硬平縫結(jié)構(gòu)，都只需采用一道底部止水。縫的一側(cè)縫面應(yīng)涂瀝青乳液等防粘劑。止水銅片下應(yīng)設(shè)置pvc墊片并粘合在水泥砂漿墊座上。止水銅片兩側(cè)底角應(yīng)設(shè)置瀝青止?jié){條。高壩張性垂直縫宜采用底、頂部?jī)傻乐顾?，?/p>

8、、低壩可只采用一道底止水，其結(jié)構(gòu)同壓性縫。2021-11-1417 面板水平施工縫須用鋼筋穿過，應(yīng)不設(shè)止水。 趾板伸縮縫可采用銅片、pvc或橡膠片止水，并應(yīng)與周邊縫止水構(gòu)成封閉系統(tǒng)。 防浪墻與面板的水平接縫，宜設(shè)置底、頂部?jī)傻乐顾?中間與頂部止水均應(yīng)與相接縫的底部止水連接形成封閉結(jié)構(gòu)：周邊縫pvc止水帶宜用夾具與垂直縫處的底部止水連接；周邊縫柔性止水可用柔性填料塞與垂直縫的底部止水連接。止水面膜宜粘結(jié)或壓結(jié)，固定在面板上。 寒冷地區(qū)在水位變動(dòng)區(qū)不應(yīng)采用角鋼、膨脹螺栓作為柔性填料面膜的止水固定件，宜采用粘結(jié)材料，以避免遭到凍脹的破壞而失去其固定作用。 混凝土防滲墻與連接板之間的接縫止水，應(yīng)按周

9、邊縫止水設(shè)計(jì)。2021-11-14182021-11-14192021-11-14202021-11-1421三、構(gòu)造設(shè)計(jì)三、構(gòu)造設(shè)計(jì)1、防浪墻 作用：擋水、防浪，減少堆石填筑方量，防浪墻延伸到兩岸與壩頭基巖連接，形成完整的防滲體系。 面板壩壩體穩(wěn)定性能好，壩體沉降量較小，采用高防浪墻可減少填筑方量，降低造價(jià)。多采用“l(fā)”型鋼筋混凝土墻。防浪墻應(yīng)設(shè)伸縮縫，其止水應(yīng)和面板的止水或面板與防浪墻問水平接縫的止水連接。 2、壩頂寬度 壩頂寬度根據(jù)壩高、交通要求、施工場(chǎng)地確定，若不考慮壩高因素，可采用5米。2021-11-14223、壩體坡度 根據(jù)巖基強(qiáng)度和構(gòu)造、壩料性質(zhì)以及坡面滾石的安全性確定。巖基上

10、，材料堅(jiān)硬、級(jí)配良好壩高140m，采用1：1.4；壩高小于110130m，采用1：1.3；材料不夠理想，可放緩壩坡。 上游坡不設(shè)變坡，如無特殊要求，下游一般不設(shè)馬道。高山峽谷區(qū)，設(shè)“之”字形上壩公路。2021-11-1423四、材料分區(qū)四、材料分區(qū)1、目的 在保證大壩可靠運(yùn)行前提下，盡量利用樞紐的開挖料及壩址附近的材料，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。2、原則各區(qū)材料之間滿足水力過渡要求，從上游向下游滲透系數(shù)遞增，下游壩料對(duì)上游相鄰材料有反濾作用；變形模量從上游向下游遞減，保證蓄水后壩體變形小，防止面板和止水系統(tǒng)破壞；充分利用開挖石渣，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)目的。 應(yīng)根據(jù)料源及對(duì)壩料強(qiáng)度、滲透性、壓縮性、施工方便和經(jīng)濟(jì)

11、合理等要求進(jìn)行壩體分區(qū)，并確定相應(yīng)填筑標(biāo)準(zhǔn)。2021-11-1424 從上游向下游宜分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)；在周邊縫下游側(cè)設(shè)置特殊墊層區(qū)；100m以上高壩，宜在面板上游面低部位設(shè)置上游鋪蓋區(qū)及蓋重區(qū)。 墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)及下游堆石區(qū)材料的填筑標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)壩的等級(jí)、高度、河谷形狀、地震烈度及料場(chǎng)特性等因素，并參考同類工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定。 特殊墊層區(qū)：位于周邊縫下游側(cè)墊層區(qū)內(nèi)，對(duì)周邊縫及其附近面板上鋪設(shè)的堵縫材料及水庫(kù)泥沙起反濾作用。 上游鋪蓋區(qū)：用粉土、粉細(xì)砂、粉煤灰或其他材料覆蓋在面板及周邊縫上，起輔助防滲作用。 蓋重區(qū)：覆蓋在上游鋪蓋區(qū)上的渣料，維持上游鋪蓋區(qū)的穩(wěn)定，并

12、起保護(hù)作用。 周邊縫：面板與趾板或趾墻間的接縫。 2021-11-1425壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)料物或分區(qū)孔隙率(%)相對(duì)密度墊層料過渡層細(xì)堆石料主堆石區(qū)堆石料下游區(qū)堆石料砂礫石料1520182220523280.750.85 各區(qū)壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步確定，其值可在上表范圍內(nèi)選用。設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)規(guī)定孔隙率(或相對(duì)密度)、壩料級(jí)配范圍和碾壓參數(shù)。設(shè)計(jì)干密度可用孔隙率和巖石密度換算。 2021-11-1426穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析 砼面板堆石壩壩坡參照已建工程選用，一般可不進(jìn)行穩(wěn)定分析。存在下列情況之一時(shí)，須進(jìn)行穩(wěn)定分析：壩基有軟弱夾層或壩基砂礫石層中存在細(xì)砂層、粉砂層或粘性土夾層；壩址位于地震設(shè)計(jì)

13、烈度8、9度的壩；施工期堆石壩體過水或堆石壩體用墊層擋水度汛、且擋水水深較高時(shí)；壩體用軟巖堆石料填筑；地形條件不利。應(yīng)力和變形應(yīng)力和變形 100m以上高壩或地形地質(zhì)條件復(fù)雜的壩，壩體應(yīng)力和變形宜用有限元法計(jì)算。有限元計(jì)算的參數(shù)宜由試驗(yàn)結(jié)合類似工程分析確定。試驗(yàn)用模擬料、制樣條件及加載方式應(yīng)力求能反映壩料的力學(xué)特性。其它的壩，可用經(jīng)驗(yàn)方法估算壩體變形。2021-11-1427地震區(qū)壩體的抗震措施地震區(qū)壩體的抗震措施 設(shè)計(jì)烈度為8、9時(shí)，宜加寬壩頂，適當(dāng)放緩壩坡和采用上緩下陡的壩坡，并在壩坡變化處設(shè)置馬道。下游坡面頂部宜用大塊石干砌，或用加筋堆石、表面用鋼筋網(wǎng)加固。宜用較低的防浪墻，并采取措施增加

14、防浪墻的穩(wěn)定性 地震區(qū)壩的安全超高，應(yīng)包括地震涌浪高度。設(shè)計(jì)烈度為8、9時(shí)，安全超高應(yīng)計(jì)入壩和地基在地震作用下的附加沉降。 加大墊層區(qū)的寬度，加強(qiáng)和地基及岸坡的連接。 宜在面板中間部分選擇幾條垂直縫，縫內(nèi)填塞瀝青浸漬木板或其它有一定強(qiáng)度的填充板。 宜增加河谷中間頂部面板特別是順坡向的配筋率。 宜增加壩體堆石料特別是在地形突變處的壓實(shí)密度。 壩體用砂礫石料填筑時(shí)，應(yīng)增加排水區(qū)的排水能力。下游壩坡以內(nèi)一定區(qū)域宜采用堆石填筑。2021-11-1428如何確定碾壓堆石體的本構(gòu)關(guān)系、測(cè)定其系數(shù)如何進(jìn)行壩體在施工期和運(yùn)用期中的靜動(dòng)力及變形分析，做好止水設(shè)計(jì)如何快速大面積澆筑面板而防止開裂如何在較軟弱地基上

15、修建面板堆石壩200米以上高面板堆石壩的問題五、研究任務(wù)五、研究任務(wù)2021-11-1429肚松肚松衯衯宸宸&愮鐝愮鐝d)? $?d悡悡!餯怉餯怉 扈鋹扈鋹a 嘬貑嘬貑 d?啃啃?d怉怉?4 癮癮?0?2l豀豀/d 既既 脝脝?窗窗? 兡薊癟兡薊癟鑳鑳 d?兗兗? t 穃穃$0嬅嬅7d胒胒 d恆恆 溓溓?様様?鸙捐鸙捐 賰賰 u:hd j o?3葏蓇葏蓇 3繼傘繼傘銨銨? 3覌耺覌耺 缻缻d?b凓凓du鞁鞁 ?v悏悏鰒鸖鰒鸖 卯嬺嬝卯嬺嬝?cái)@吚憢擛吚憢 塒塒鼢鼢 媀媀 ?塧塧x b ?6?鏃鏃p?塓塓 =?輧棵廤輧棵廤uq嬹嬹?$嬭媇嬭媇- $?痁墢痁墢?頢頢 s ;聈聈 %讖蚩魅讖蚩魅

16、婥婥? f ? ;u ?i7,嬤嬤;雞嶂嬇雞嶂嬇槣郬杽槣郬杽 gz_ 摞摞?跌跌u孄孄?餽餽p嬑嬑 jk萘秣萘秣?k賢賢wb#u 媜媜 7w兀兀?)鱱鱱h秒秒?y? 麐麐z 蟏蟏?=?傉噲傉噲?w+鶋鶋| 渹渹?饓饓s 詐詐?瘙瘙= 氙氙 ;鹵鹵?y%惢惢_?&嬟嬸嬟嬸侢侢 ?s? v鄟鄟?佹饟佹饟 j oh?v 孁孁?3黷黷#嬘胳幥嬘胳幥 i鳻聾茓鳻聾茓 p$ ?荱嬞荱嬞稠稠- j 纉纉 焗豒焗豒m?u馫馫vi)h纞纞潈潈; 矸矸?撳塋撳塋!魄舩魄舩?屗塗屗塗$9鑺鑺 鋰鋰?艍艍)?婋婋q浣浣=鼖鼖s顆顆f嬈嬈 ?2w聟聟f(xié)+w?:脄汄脄汄y賰亥賰亥i?p礪礪?wa飛飛;z厬厬 圪圪

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