堆石壩土石壩的壩型選擇課件

1、2022/7/171一、概述面板堆石壩是以堆石體作為支承，以鋼筋混凝土、瀝青混凝土作為防滲體的一種壩型。堆石體是壩的主體，對壩體的強(qiáng)度和穩(wěn)定條件起決定性作用，因而要求由新鮮、完整、耐久、級配良好的石料填筑。 1970年以后，由于大型振動碾薄層碾壓技術(shù)的應(yīng)用，使堆石壩的密實度得到充分提高，從而大幅降低了堆石壩的變形，加上鋼筋混凝土面板結(jié)構(gòu)在設(shè)計上改進(jìn).目前，面板堆石壩已成為大壩中一種重要壩型。2022/7/172面板堆石壩與其他壩型相比有如下主要特點1、就地取材，在經(jīng)濟(jì)上有較大的優(yōu)越性，除了在壩址附近開采石料以外，還可以利用樞紐其他建筑物開挖的廢棄石料；2、施工渡汛問題比土壩較為容易解決，可部分

2、利用壩面溢流渡汛，但應(yīng)做好表面保護(hù)措施；3、對地形地質(zhì)和自然條件適應(yīng)性較混凝土壩強(qiáng)，可建在地質(zhì)條件略差的壩址上，且施工不受雨天影響，對溫度變化的敏感度也比混凝土壩低得多；2022/7/173面板堆石壩與其他壩型相比有如下主要特點4、方便機(jī)械化施工，有利于加快施工工期和減少沉降，隨著重型振動碾等大型施工機(jī)械的應(yīng)用，克服了過去堆石壩拋填法沉降量很大的缺點； 5、壩身不能泄洪，施工導(dǎo)流問題較混凝土壩難予解決，一般需另設(shè)泄洪和導(dǎo)流設(shè)施。2022/7/174二、鋼筋混凝土面板堆石壩的剖面尺寸1壩頂要求 面板堆石壩一般為梯形剖面，其壩頂寬度和壩頂高程的確定與土壩類似，其中壩頂寬度除了應(yīng)參考土壩的要求外，還

3、應(yīng)兼顧面板堆石壩的施工要求(澆筑面板時有工作面和進(jìn)行滑模設(shè)備的操作)，一般不宜小于5m。2022/7/175在壩頂上游側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土防浪墻。防浪迎水面高46m，背水面高于壩頂1.01.2m，底部與面板間應(yīng)做好止水連接，如圖5-41所示。對于低壩也可采用與面板整體連接的低防浪墻結(jié)構(gòu)。2022/7/176圖5-41 面板堆石壩壩頂構(gòu)造2022/7/1772壩坡 面板堆石壩的壩坡與石料性質(zhì)、壩高及地基條件有關(guān)，設(shè)計時可參考類似工程。 對于采用抗剪強(qiáng)度高的堆石料，上、下游壩坡在靜力條件下均可采用堆石料的天然休止角對應(yīng)的坡度；因此一般采用1:1.31:1.4。對于地質(zhì)條件較差或堆石體填料抗剪強(qiáng)度較低以

4、及地震區(qū)的面板堆石壩，其壩坡應(yīng)適當(dāng)放緩。2022/7/178三、鋼筋混凝土面板堆石壩的構(gòu)造1堆石體堆石體是主體部分，其可劃分為：墊層區(qū)（2A區(qū)）、過渡區(qū)（3A區(qū)）、主堆石區(qū)（3B區(qū)）和次堆石區(qū)(3C區(qū))。圖5-42 堆石壩分區(qū)示意圖2022/7/179（1）墊層區(qū)墊層區(qū)應(yīng)選用質(zhì)地新鮮、堅硬且耐久性較好的石料，可采用經(jīng)篩選加工的砂礫石、人工石料或者由兩者混合摻配。高壩墊層料應(yīng)具有連續(xù)級配，一般最大粒徑為80100mm，粒徑小于5mm的顆粒含量為3050，小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)少于8。墊層料經(jīng)壓實后應(yīng)具有內(nèi)部滲透穩(wěn)定性、低壓縮性、抗剪強(qiáng)度高，并應(yīng)具有良好的施工質(zhì)量。墊層施工時每層鋪筑厚度一

5、般為0.40.5m，用10t振動碾碾壓4遍以上。對墊層上游坡面，由于重型振動碾難于碾壓，因此對上游坡面還應(yīng)進(jìn)行斜坡碾壓。2022/7/1710墊層區(qū)墊層上下游之間水平寬度應(yīng)根據(jù)壩高、地形確定，墊層頂部水平寬度一般可采用34m，向下逐漸加寬。壩高100m以下的面板堆石壩，為了簡化施工也可考慮采用上下等寬的墊層。對于周邊縫附近的特殊墊層區(qū)，可以采用最大粒徑小于40mm且內(nèi)部穩(wěn)定的細(xì)反濾料，經(jīng)薄層碾壓密實，以盡量減少周邊縫的位移。2022/7/1711（2）過渡區(qū)過渡區(qū)介于墊層與主堆石區(qū)之間，起過渡作用，石料的粒徑級配和密實度應(yīng)介于墊層與主堆石區(qū)兩者之間。由于墊層很薄，過渡區(qū)實際上是與墊層共同承擔(dān)面

6、板傳力。此外，當(dāng)面板開裂和止水失效而漏水時，過渡區(qū)應(yīng)具有防止墊層內(nèi)細(xì)顆粒流失的反濾作用，并保持自身的抗?jié)B穩(wěn)定性。過渡區(qū)石料粒徑要求可比墊層材料適當(dāng)放寬，最大粒徑一般為300400mm。該區(qū)水平寬度可取35m，分層碾壓厚度一般為0.400.5m。2022/7/1712（3）主堆石區(qū)主堆石區(qū)為面板壩堆石的主體，是承受水壓力的主要部分，它將面板承受的水壓力傳遞到地基和下游次堆石區(qū)，該區(qū)既應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和較小的沉降量，同時也應(yīng)具有一定的透水性和耐久性。該區(qū)石料應(yīng)級配良好，以便碾壓密實。主堆石區(qū)填筑層厚一般為0.81.0m，最大粒徑應(yīng)不超過600mm，用10t振動碾碾壓4遍以上。2022/7/1713

7、（4）次堆石區(qū)下游次堆石區(qū)承受水壓力較小，其沉降和變形對面板變形影響也一般不大，因而對填筑要求可酌情放寬。石料最大粒徑可達(dá)1500mm，填筑層厚1.52.0m，用10t振動碾碾壓4遍。下游次堆石區(qū)在壩體底部下游水位以下部分，應(yīng)采用能自由濾水、抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的石料填筑；下游水位以上部分，宜使用與主堆石區(qū)相同的材料，但可以采用較低的壓實標(biāo)準(zhǔn)，或采用質(zhì)量較差的石料，如各種軟巖料、風(fēng)化石料等。 另外，混凝土面板上游鋪蓋區(qū)（1A區(qū)）可采用粉土、粉細(xì)砂、粉媒灰或其他材料填筑；上游蓋重區(qū)（1B區(qū)）可采用渣料填筑；2022/7/17142防滲面板的構(gòu)造（1）鋼筋混凝土面板 采用鋼筋混凝土面板作為防滲體，在堆石

8、壩中應(yīng)用較多，少量土壩也有采用。下面介紹鋼筋混凝土面板的構(gòu)造要求。鋼筋混凝土面板要求下游非粘性土壩體必須具有很小的變形，而面板本身也應(yīng)能夠適應(yīng)壩體的相對變形。為此，鋼筋混凝土面板在壩體完成初始變形后鋪筑最為理想。 鋼筋混凝土面板防滲體主要是由防滲面板和趾板組成，如圖5-43（a）所示。面板是防滲的主體2022/7/1715要求面板具有符合設(shè)計要求的強(qiáng)度、不透水性和耐久性。面板底部厚度宜采用最大工作水頭的1%，考慮施工要求，頂部最小厚度不宜小于30cm。為使面板適應(yīng)壩體變形、施工要求和溫度變化的影響，面板應(yīng)設(shè)置伸縮縫和施工縫，如圖5-43（b）所示。垂直伸縮縫的間距，應(yīng)根據(jù)面板受力條件和施工要求

9、確定。位于面板中部一帶，垂直伸縮間距可以取大些，一般以1018m為宜，靠近岸坡的垂直縫間距則應(yīng)酌情減小。垂直縫宜采用平接（圖5-43（c），不使用柔性填充物，以便最大限度地減少面板的位移。2022/7/1716圖543面板與趾板及分縫布置2022/7/1717為控制溫度裂縫和干縮裂縫: 面板需要布置雙向鋼筋，每向配筋率為0.3%0.5%。由于面板內(nèi)力分布復(fù)雜，計算有一定的難度，故一般將鋼筋布在面板中間部位。周邊縫、垂直縫和水平縫附近配筋應(yīng)適當(dāng)加密，以控制局部拉應(yīng)力和邊角免遭擠壓破壞。2022/7/1718（2）趾板（底座）趾板是面板的底座，其作用是保證面板與河床及岸坡之間的不透水連接，同時也作

10、為壩基帷幕灌漿的蓋板和滑模施工的起始工作面。趾板的截面形式和布置如圖5-43（a）所示，2022/7/1719沿水流方向的寬度b一般可按b = H/J確定，J為壩基的允許滲透比降。可取水頭的1/101/20，最小3.0m，低壩最小可取2.0m。對局部不良岸坡，應(yīng)加大趾板寬度，增大固結(jié)灌漿范圍。趾板厚度一般為0.51.0m，最小厚度0.30.4m。配筋布置可與面板相同，分縫位置應(yīng)與面板分縫（垂直縫）對應(yīng)。如果地基為巖基，可設(shè)錨筋與巖基固定。2022/7/1720面板接縫設(shè)計（包括面板與趾板的周邊接縫和趾板之間接縫）主要是止水布置，周邊縫止水布置最為關(guān)鍵。面板中間部位的伸縮縫，一般設(shè)12道止水，底

11、部用止水銅片，上部用聚氯乙烯止水帶。周邊縫受力較復(fù)雜，一般采用23道止水，在上述止水布置的中部再加-PVC止水。如布置止水困難，可將周邊縫面板局部加厚。2022/7/1721（3）面板與巖坡的連接面板與岸坡的連接是整個面板防滲的薄弱環(huán)節(jié)，面板常因隨壩體產(chǎn)生的位移而產(chǎn)生變形，使其與岸坡結(jié)合不緊密，甚至出現(xiàn)被拉離岸坡或產(chǎn)生錯動的現(xiàn)象，形成集中滲流。設(shè)計中應(yīng)特別慎重。面板與岸坡的連接是通過趾板與岸坡連接的，面板與趾板又通過分縫和止水措施防滲。2022/7/1722為此，了解面板與岸坡的連接，就必須了解趾板與岸坡的連接。趾板作為面板與岸坡的不透水連接和灌漿壓帽，應(yīng)置于堅硬、不沖蝕和可灌漿的弱風(fēng)化至新鮮

12、基巖上，岸坡的開挖坡度不宜陡于1:0.51:0.7； 趾板基礎(chǔ)開挖應(yīng)做到整體平順，不帶臺階，避免陡坎和反坡，當(dāng)有妨礙墊層碾壓的臺階、反坡或陡坎時，應(yīng)作削坡或回填混凝土處理。為保證趾板與岸坡緊密結(jié)合和加大灌漿壓重，趾板與岸坡之間應(yīng)插錨筋固定。錨筋直徑一般為2535mm，間距1.01.5m，長35m。2022/7/1723趾板范圍內(nèi)的岸坡應(yīng)滿足自身穩(wěn)定和防滲要求，為此，應(yīng)認(rèn)真做好該處岸坡的固結(jié)灌漿和帷幕灌漿設(shè)計。固結(jié)灌漿可布置兩排，深35m。帷幕灌漿宜布置在兩排固結(jié)灌漿之間，一般為一排，深度按相應(yīng)水頭的（1/31/2 ）確定。灌漿孔的間距視岸坡地質(zhì)條件而定，一般取24m，重要工程應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗

13、確定。2022/7/1724水布埡 水布埡水庫（湖北清江）2022/7/17252022/7/17262022/7/17272022/7/17282022/7/17292022/7/17302022/7/17312022/7/1732水布埡水庫2022/7/17332022/7/17342022/7/17352022/7/17362022/7/17372022/7/1738第十二節(jié) 土石壩的壩型選擇地形，地質(zhì)條件，筑壩材料，壩高，氣候，施工和運行條件。首選面板堆石壩2022/7/1739第五章思考題： 1、簡述土石壩的工作特點。 2、簡述土石壩壩頂高程確定與混凝重力壩的區(qū)別。 3、影響土石壩壩坡的因素有哪些？為什么均質(zhì)土壩很少用于高土石壩？ 4、簡述