溢流重力壩課程學(xué)習(xí)

第六節(jié)溢流重力壩二、溢流重力壩的剖面設(shè)計(jì)三、溢流壩斷面設(shè)計(jì)四、溢流重力壩的消能方式一、溢流重力壩特點(diǎn)第1頁(yè)/共60頁(yè)第一頁(yè)，共61頁(yè)。

一、溢流重力壩特點(diǎn)溢流重力壩既能擋水又能通過壩頂溢流,又是泄水建筑物,它主要承擔(dān)泄洪保壩、輸水供水、排沙、放空水庫(kù)、施工導(dǎo)流等任務(wù)。溢流壩除具有非溢流壩相同的工作條件外，同時(shí)又要滿足泄洪要求，因此，壩體設(shè)計(jì)除要滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求外，還要滿足下列要求：①有足夠的泄洪能力②應(yīng)使水流平順地通過壩面，避免產(chǎn)生振動(dòng)和空③應(yīng)使下泄水流對(duì)河床不產(chǎn)生危及壩體安全的局部沖刷④不影響樞紐中其他建筑物的正常運(yùn)行等。第六節(jié)溢流重力壩第2頁(yè)/共60頁(yè)第二頁(yè)，共61頁(yè)。

溢流重力壩既能擋水又能通過壩頂溢流。因此，壩體設(shè)計(jì)除要穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算與非溢流壩相同外，還涉及到泄流的孔口尺寸、溢流堰形態(tài)以及消能方式等的合理選定。第六節(jié)溢流重力壩第3頁(yè)/共60頁(yè)第三頁(yè)，共61頁(yè)。二、溢流重力壩的剖面設(shè)計(jì)(一)溢流重力壩類型及特點(diǎn)溢流重力壩的孔口70型式有開敞式壩頂溢流和大孔口溢流式兩種。

1、開敞式壩頂溢流式

第六節(jié)溢流重力壩①閘門承受的水頭較小，孔口尺寸可以較大。②閘門全開時(shí)，下泄流量與堰頂水頭H03/2成正比，超泄能力強(qiáng)。③閘門在頂部，操作方便，易于維修，安全可靠。④能排水及其他漂浮物。第4頁(yè)/共60頁(yè)第四頁(yè)，共61頁(yè)。2、大孔口溢流式在閘墩上部設(shè)置胸墻，有固定胸墻和活動(dòng)胸墻兩種，既可利用胸墻擋水，又可減少閘門的高度和降低堰頂高程。它可以根據(jù)洪水預(yù)報(bào)提前放水，騰出較大的防洪庫(kù)容，提高水庫(kù)的調(diào)洪能力。當(dāng)庫(kù)水位低于胸墻下緣時(shí),下泄水流流態(tài)與堰頂開敞溢流式相同；當(dāng)庫(kù)水位高于孔口一定高度時(shí),呈大孔口出流。胸墻多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),常固接在閘墩上,也有做成活動(dòng)式的。遇特大洪水時(shí)可將胸墻吊起,以加大泄洪能力，利于排放漂浮物。

優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)洪水預(yù)報(bào)提前放水，提高了調(diào)洪能力?？山档鸵缌餮唔敻叱?，增大單寬流量，減小溢流壩段長(zhǎng)度。

第5頁(yè)/共60頁(yè)第五頁(yè)，共61頁(yè)。

3、壩頂溢流式（開敞式）不設(shè)閘門時(shí)，堰頂高程等于水庫(kù)的正常蓄水位，泄水時(shí)，靠壅高庫(kù)內(nèi)水位增加下泄量，這種情況增加了庫(kù)內(nèi)的淹沒損失和非溢流壩的壩頂高程和壩體工程量。壩頂溢流不僅可以用于排泄洪水，還可以用于排泄其它漂浮物。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可自動(dòng)泄洪，管理方便。適用于洪水流量較小，淹沒損失不大的中、小型水庫(kù)。當(dāng)堰頂設(shè)有閘門時(shí)，閘門頂高程雖高于水庫(kù)正常蓄水位，但堰頂高程較低，可利用閘門不同開啟度調(diào)節(jié)庫(kù)內(nèi)水位和下泄流量，減少上游淹沒損失和非溢流壩的高度及壩體的工程量。與深孔閘門比較，堰頂閘門承受的水頭較小，其孔口尺寸較大，由于閘門安裝在堰頂，操作、檢修均比深孔閘門方便。當(dāng)閘門全開時(shí)，下泄流量與堰上水頭H03/2成正比。隨著庫(kù)水位的升高，下泄流量增加較快，具有較大的超泄能力。在大、中型水庫(kù)工程中得到廣泛的應(yīng)用第6頁(yè)/共60頁(yè)第六頁(yè)，共61頁(yè)。第7頁(yè)/共60頁(yè)第七頁(yè)，共61頁(yè)。（二）孔口尺寸

溢流壩孔口尺寸擬定包括過水前緣總寬度，堰頂高程，孔口數(shù)目、尺寸等其中孔口擬定和布置涉及因素許多如：洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、下游防洪要求、庫(kù)水位雍高有無限制、是否利用洪水預(yù)報(bào)、過水方式以及樞紐地形、地質(zhì)條件等。溢流孔口尺寸主要取決于通過溢流孔口的下泄洪水流量Q溢，根據(jù)設(shè)計(jì)和校核情況下的洪水來量,經(jīng)調(diào)洪演算確定下泄洪水流量Q總，再減去泄水孔和其它建筑物下泄流量之和Q0,即得Q溢:Q溢=Q總----Q0（m3/s）Q0----經(jīng)由電站、船閘及其它泄水孔下泄的流量系數(shù),考慮電站部分運(yùn)行,或由于閘門障礙等因素對(duì)下泄流量的影響.正常運(yùn)用時(shí)取0.75～0.90；校核情況下取1.0。第8頁(yè)/共60頁(yè)第八頁(yè)，共61頁(yè)。1、單寬流量的確定

單寬流量的大小是溢流重力壩設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的控制性指標(biāo)。單寬流量一經(jīng)選定,就可以初步確定溢流壩段的凈寬和堰頂高程。單寬流量愈大,下泄水流的動(dòng)能愈集中,消能問題就愈突出,下游局部沖刷會(huì)愈嚴(yán)重,但溢流前緣短，對(duì)樞紐布置有利。因此,一個(gè)經(jīng)濟(jì)而又安全的單寬流量，必須綜合地質(zhì)條件、下游河道水深、樞紐布置和消能工設(shè)計(jì)多種因素,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選定。工程實(shí)證明對(duì)于軟弱巖石常取q=20～50m3/(s·m)；中等堅(jiān)硬的巖石取q=50～100m3/(s·m)；特別堅(jiān)硬的巖石q=100～150m3/(s·m)；地質(zhì)條件好、堰面鋪鑄石防沖、下游尾水較深和消能效果好的工程,可以選取更大的單寬流量。近年來，隨著消能技術(shù)的進(jìn)步,選用的單寬流量也不斷增大。在我國(guó)已建成的大壩中，龔嘴的單寬流量達(dá)254.2m3/(s·m),目前正在建設(shè)中的安康水電站單寬流量達(dá)282.7m3/(s·m)。而委內(nèi)瑞拉的古里壩其單寬流量已突破了300m3/(s·m)的界限。第9頁(yè)/共60頁(yè)第九頁(yè)，共61頁(yè)。2、單寬流量q確定以后,溢流前緣總寬度LL=Q溢/q（m）

裝有閘門的溢流壩,用閘墩將溢流段分隔為若干個(gè)等寬的孔。設(shè)孔口總數(shù)為n，孔口寬度b=L/n，d為閘墩厚度，則溢流前緣總寬度L0為:L0=n×b+（n-1）d（m）

3、當(dāng)采用開敞式溢流壩泄流時(shí),下泄流量Q溢

Q溢=CmεσSL（2g)0.5HW

3/2(m3

）C----上游面坡度影響系數(shù)對(duì)于鉛直的上游面C=1L----溢流孔凈寬（m）m一流量系數(shù),可從有關(guān)水力計(jì)算手冊(cè)中查得；ε一側(cè)收縮系數(shù),根據(jù)閘墩厚度及閘墩頭部形狀而定。初設(shè)時(shí)可取=0.90～0.95；σS——淹沒系數(shù),視淹沒程度而定；g一重力加速度9.81（m/s2）。第10頁(yè)/共60頁(yè)第十頁(yè)，共61頁(yè)。HW一自由出流時(shí)為孔口中心處的作用水頭(m)；淹沒出流時(shí)為上下游水位差；用設(shè)計(jì)洪水位減去堰頂水頭HW(此時(shí)堰頂水頭應(yīng)扣除流速水頭)即得堰頂高程。4、當(dāng)采用孔口泄流時(shí),下泄流量Q溢

Q溢=μA（2gHW)0.5(m3）式中A一出口處孔口的面積(m2)；HW

——自由出流時(shí)為孔口中心處的作用水頭(m)；淹沒出流時(shí)為上下游水位差；μ——孔口或管道的流量系數(shù),初設(shè)時(shí)對(duì)有胸墻的堰頂孔口,當(dāng)D=2.0～2.4時(shí)（D為孔口高,（m））,取μ=0.74～0.82；對(duì)深孔取μ=0.83～0.93；當(dāng)為有壓流時(shí),μ值必須通過計(jì)算沿程及局部水頭損失來確定。第11頁(yè)/共60頁(yè)第十一頁(yè)，共61頁(yè)。三、溢流壩斷面設(shè)計(jì)溢流壩的基本剖面呈三角形。其實(shí)用斷面是將三角形上部和壩體下游斜面做成溢流面，且溢流面外形應(yīng)具有較大的流量系數(shù)，使泄流順暢，壩面不發(fā)生空蝕。(一)溢流壩的堰面曲線（二）實(shí)用斷面設(shè)計(jì)第12頁(yè)/共60頁(yè)第十二頁(yè)，共61頁(yè)。溢流壩由頂部溢流面曲線段、中間直線段和下部反弧段組成。

1-頂部溢流段；2-直線段；3-反弧段；4-基本剖面5-薄壁堰；6-薄壁堰溢流水舌（一）溢流壩的堰面曲線

1、頂部曲線段溢流壩頂曲線的形狀對(duì)泄流能力及流態(tài)影響很大。當(dāng)采用壩頂溢流孔口時(shí)，其壩頂溢流面曲線常采用非真空剖面曲線。采用較廣泛的非真空剖面曲線有克-奧曲線和冪曲線(或稱WES曲線)兩種第13頁(yè)/共60頁(yè)第十三頁(yè)，共61頁(yè)。1)開敞式溢流堰面曲線WES曲線溢流堰堰頂曲線以堰頂為界，分上游段和下游段兩部堰頂下游堰面曲線方程為第14頁(yè)/共60頁(yè)第十四頁(yè)，共61頁(yè)。

上游壩面為鉛直時(shí)，即為WESⅠ該堰用于高溢流壩，此時(shí)下游堰面曲線議程K=2，n=1.85，上游堰面曲線與堰頂之間原為兩段圓弧相連。上游壩具有倒懸堰頂時(shí)，即為WESⅡ型堰。實(shí)際工程常使M≥0.6Hd(M為懸頂高度)，試驗(yàn)表明，此時(shí)，WESⅡ型曲線可完全沿用WESⅠ型。第15頁(yè)/共60頁(yè)第十五頁(yè)，共61頁(yè)。2)設(shè)胸墻大孔口堰面曲線上述兩種堰面曲線是根據(jù)定型設(shè)計(jì)水頭確定的．當(dāng)宣泄校核洪水時(shí)，堰面出現(xiàn)負(fù)壓值應(yīng)不超過3—6m水柱高。第16頁(yè)/共60頁(yè)第十六頁(yè)，共61頁(yè)。3、溢流面中間直線段

上端與堰頂曲線相切，下端與反弧段相切，公切線構(gòu)成的直線段壩面坡度可以和非溢流壩下游壩面坡度一致

4、溢流壩下游反弧段下部反弧段是使沿溢流壩面下泄的高速水流平順地轉(zhuǎn)向的工程設(shè)施，要求沿程壓力分布均勻，不產(chǎn)生負(fù)壓和不致引起有害的脈動(dòng)壓力。通常采用圓弧曲線，其反弧段半徑應(yīng)視下游消能設(shè)施而定。挑流消能，可按下式求得反孤半徑

H-為校核洪水閘門全開時(shí)反弧最低點(diǎn)的水深。反弧最低點(diǎn)的流速愈大，要求反弧半徑愈大。當(dāng)流速小于16m/s時(shí)，取下限；流速大時(shí)，宜采用較大值。當(dāng)采用底流消能，反弧段與護(hù)坦相連時(shí)，宜采用上限值。挑流圓弧曲線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，但工程實(shí)踐表明容易發(fā)生空蝕破壞，為此，許多人開展了可探求合理新型反弧曲線的研究，如球面，變寬度曲面，差動(dòng)曲面等。第17頁(yè)/共60頁(yè)第十七頁(yè)，共61頁(yè)。（二）實(shí)用斷面設(shè)計(jì)溢流壩的實(shí)用剖面，是由基本剖面修改而成，一般情況下，中間直線段采用非溢流壩的下游壩面直線，要與溢流面曲線段和下游反弧段相切，如圖（a），如果地質(zhì)條件好，溢流面曲線上游超出基本剖面部分可做成挑出的懸臂，如圖（b）所示；如果地質(zhì)條件差，基本剖上部去掉的體積較多，影響了壩段的穩(wěn)定性，可將直線段的下游壩坡放緩,如圖（c）；對(duì)挑流鼻壩超出基本剖面，且L/h>0.5時(shí)，可考慮在a—a′處設(shè)置結(jié)構(gòu)縫與壩體分開。如圖（d）

第18頁(yè)/共60頁(yè)第十八頁(yè)，共61頁(yè)。四、溢流重力壩的消能方式

通過溢流壩下泄的水流具有很大的動(dòng)能,常高達(dá)幾百萬甚至3000萬kW，如此巨大的能量,若不妥善進(jìn)行處理,勢(shì)必導(dǎo)致下游河床被嚴(yán)重沖刷,甚至造成岸坡坍塌和大壩失事。1、消能工的設(shè)計(jì)原則①盡量使下泄水流的大部分動(dòng)能消耗在水流內(nèi)部的紊動(dòng)中,以及水流與空氣的摩擦上;②不產(chǎn)生危及壩體安全的河床或岸坡的局部沖刷;③下泄水流平穩(wěn),不影響樞紐中其他建筑物的正常運(yùn)行;④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠;⑤工程量小，造價(jià)低。第19頁(yè)/共60頁(yè)第十九頁(yè)，共61頁(yè)。2、消能方式底流消能、挑流消能、面流消能和消力戽消能等。底流消能是在壩下設(shè)置消力池，消力坎或綜合式消力池和其它輔助消能設(shè)施,促使下泄水流在限定的范圍內(nèi)產(chǎn)生水躍。主要通過水流內(nèi)部的旋滾、摩擦、摻氣和撞擊達(dá)到消能的目的,以減輕對(duì)下游河床的沖刷。底流消能工作可靠，但工程量較大，多用于低水頭、大流量的溢流重力壩。

3、挑流消能

挑流消能原理：利用溢流壩下游反弧段的鼻坎,將下泄高速水流挑射拋向空中,拋射水流在摻入大量空氣時(shí)消耗部分能量,而后落到距壩較遠(yuǎn)的下游河床水墊中產(chǎn)生強(qiáng)烈的漩滾,并沖刷河床形成沖坑,隨著沖坑逐漸加深,大量能量消耗在水流漩滾的摩擦之中,沖坑也逐漸趨于穩(wěn)定。該消能方式優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、工期短；缺點(diǎn)：尾水活動(dòng)比較大，霧化大，影響電站工作。鼻坎挑流消能一般適用于基巖比較堅(jiān)固的中、高溢流重力壩。第20頁(yè)/共60頁(yè)第二十頁(yè)，共61頁(yè)。（1）鼻坎挑流消能設(shè)計(jì)包括：選擇合適的鼻坎型式、鼻坎高程，挑射角度、反弧半徑、鼻坎構(gòu)造和尺寸、計(jì)算挑射距離和最大沖坑深度。挑流形成的沖坑應(yīng)保證不影響壩體及其它建筑物的安全。（2）常用的挑流鼻坎型式

連續(xù)式、差動(dòng)式、窄縫式和扭曲式等第21頁(yè)/共60頁(yè)第二十一頁(yè)，共61頁(yè)。

連續(xù)式鼻坎主要優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于施工，射程遠(yuǎn)，水流平順，很少產(chǎn)生空蝕，水流霧化較輕。缺點(diǎn)：摻氣作用較差。適用于尾水較深，基巖較為均一、堅(jiān)硬及溢流前沿較長(zhǎng)的泄水建筑物。鼻坎高程：一般高出下游最高水位1~2m，現(xiàn)有低鼻坎挑流低于下游最高水位，如浸窩。鼻坎挑射角一般θ=20～35°，深水河θ=15~20°。(在45°以內(nèi)，角度愈大，挑射距離愈遠(yuǎn)，但入水角度也大，沖刷坑也愈深)，R過小時(shí)，水流轉(zhuǎn)向不平順；過大時(shí)，鼻坎向下游延伸太長(zhǎng)，增大工程量差動(dòng)式挑流鼻坎

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)置高低坎，射流挑離鼻坎時(shí)上下分散，加劇了挑射水舌在空氣中的摻氣和碰撞，，加大空中耗能，減小入水的單位面積上的能量，下游波動(dòng)也小些，可提高消能效果，減小沖刷坑深度。型式：矩形和梯形齒坎；缺點(diǎn)：但沖刷坑最深點(diǎn)距壩底較近，鼻坎上流態(tài)復(fù)雜，特別在高速水流作用下易于空蝕。矩形側(cè)壁易產(chǎn)生較大負(fù)壓；梯形施工復(fù)雜。第22頁(yè)/共60頁(yè)第二十二頁(yè)，共61頁(yè)。挑流鼻坎示意圖第23頁(yè)/共60頁(yè)第二十三頁(yè)，共61頁(yè)。4、面流式消能適用于中小型工程，水頭低，下游水深大且變幅小。消能特點(diǎn):利用鼻坎將主流挑至水面，在鼻坎附近表面主流與河床之間形成逆向旋滾。使高速水流與河床隔開，避免對(duì)壩趾附近河床的沖刷，主流在水面逐漸擴(kuò)散消能，反向旋滾也可消除一部分能量。

優(yōu)點(diǎn):面流消能不需設(shè)護(hù)坦和其他加固措施缺點(diǎn):高速水流在表面、伴有強(qiáng)烈的波浪、綿延數(shù)里，影響電站運(yùn)行及下游通航，易沖刷兩岸第24頁(yè)/共60頁(yè)第二十四頁(yè)，共61頁(yè)。5、消力戽適用：尾水深、變幅小、無航運(yùn)要求，下游河岸有一定抗沖能力。特點(diǎn)：消力戽是以模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)研究成功的一種消能的方式,它是利用一個(gè)較大的反弧半徑和挑角形成的戽斗、在一定尾水深度的作用下，使從溢流壩下游的高速水流在戽斗內(nèi)產(chǎn)生激烈的表面旋滾，并使出戽的高速水股在底部及尾水中均產(chǎn)生旋滾，以達(dá)到較好的消能效果。30年首先在美國(guó)大苦力壩中采用，我國(guó)安康采用。優(yōu)點(diǎn)：工程量較消力池小，沖刷坑比挑流式淺，不存在霧化問題；缺點(diǎn)：下游水面波動(dòng)大，易沖刷岸坡，不利航運(yùn)，戽面磨損率高，增大了維修費(fèi)用。第25頁(yè)/共60頁(yè)第二十五頁(yè)，共61頁(yè)。6、下游折沖水流及其防止發(fā)生原因：開啟部分泄水孔，下游水流不能迅速在平面上擴(kuò)散，在主流兩側(cè)容易形成回流，主流受到壓縮，使水流單寬流量增加，流速在長(zhǎng)距離內(nèi)不能降低，引起河床沖刷。如兩側(cè)回流強(qiáng)度不同，水位不同，還可將主流壓向一側(cè)，形成折沖水流。危害：1、沖刷河床和河岸；2、影響航運(yùn)；3、電站尾水形成回流，抬高尾水，損失電能（落差減小）采取防止措施：①布置上，盡量使溢流壩下游水流與原河床主流位置方向一致；②運(yùn)用管理，閘門均可開啟，或?qū)ΨQ開啟；③布置導(dǎo)流墻第26頁(yè)/共60頁(yè)第二十六頁(yè)，共61頁(yè)。一．重力壩的材料二、壩體混凝土分區(qū)三、壩體排水四、壩身廊道及泄水五、壩體分縫與止水第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造第27頁(yè)/共60頁(yè)第二十七頁(yè)，共61頁(yè)。重力壩的建筑材料主要是混凝土。對(duì)于水工混凝土，除強(qiáng)度外還應(yīng)按其所處的部位和工作條件，在抗?jié)B、抗凍、抗沖刷、抗侵蝕、低熱，抗裂性能方面提出不同的要求。水工混凝土除要求有足夠的強(qiáng)度以外，還有一定的抗?jié)B性、抗侵蝕性、抗凍性、抗磨性和低熱性等。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造一．重力壩的材料第28頁(yè)/共60頁(yè)第二十八頁(yè)，共61頁(yè)。（一）混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)按抗壓強(qiáng)度，水工混凝土分為C10C15C20C25等級(jí)別，C7.5混凝土只能用在某些不重要的、應(yīng)力很小的部位，僅作回填及壓重用;C30或更高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土應(yīng)盡量少用,或僅用于局部。對(duì)于大壩常態(tài)混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度的齡期一般用90d和保證率為80%的軸心抗壓強(qiáng)度,按表1-21采用,對(duì)于大壩碾壓混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值可采用180d,保證率為80%的軸心抗壓強(qiáng)度。同時(shí)還規(guī)定28d齡期的抗壓強(qiáng)度不得低于7.5Mpa。設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度的齡期采用28d，一般不采用后期強(qiáng)度。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造第29頁(yè)/共60頁(yè)第二十九頁(yè)，共61頁(yè)。（二）混凝土的耐久性包括抗?jié)B、抗凍、抗磨和抗侵蝕等。

1）抗?jié)B性對(duì)于大壩的上游面,基礎(chǔ)層和下游水位以下的壩面均為防滲部位,其混凝土應(yīng)具有抵抗壓力水滲透作用而不被破壞的能力.2)抗凍性抗凍性指混凝土在飽和狀態(tài)下，經(jīng)多次凍融循環(huán)作用而不破壞,不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能.3)抗磨性是指抗高速水流或挾沙水流的沖刷、磨損作用的性能

4)抗侵蝕性是指混凝土抵抗環(huán)境水侵蝕的性能第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造第30頁(yè)/共60頁(yè)第三十頁(yè)，共61頁(yè)。

原因：壩體各部分工作條件不同，為了節(jié)約和合理使用水泥，通常將壩體按不同部位和不同工作條件分區(qū)，采用不同標(biāo)號(hào)。為了便于施工，應(yīng)盡量減少標(biāo)號(hào)的類別，相鄰區(qū)的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)不宜超過兩極，避免引起應(yīng)力集中或產(chǎn)生溫度裂縫。分區(qū)的厚度一般不得小于2～3米，以便澆筑。

第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造二、壩體混凝土分區(qū)第31頁(yè)/共60頁(yè)第三十一頁(yè)，共61頁(yè)。

第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造壩體對(duì)各區(qū)混凝土性能的要求如圖所示第32頁(yè)/共60頁(yè)第三十二頁(yè)，共61頁(yè)。

由于壩體各部分的工作條件不同，因而對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗摻、抗凍、抗沖刷、抗裂等性能要求也不同，為了節(jié)省和合理使用水泥，通常將壩體不同部位按不同工作條件分區(qū)，采用不同等級(jí)的混凝土。

Ⅰ區(qū)為上、下游以上壩體外部表面混凝土

Ⅱ區(qū)為上、下游變動(dòng)區(qū)的壩體外部表面混凝土

Ⅲ區(qū)為上、下游以下壩體外部表面混凝土

Ⅳ區(qū)為壩體基礎(chǔ)

Ⅴ區(qū)為壩體內(nèi)部

Ⅵ區(qū)為抗沖刷部位的（例如溢洪道溢流面、泄水孔、導(dǎo)墻和閘墩等）第33頁(yè)/共60頁(yè)第三十三頁(yè)，共61頁(yè)。壩體分區(qū)示意圖(a)非溢流壩；(b)溢流壩；(c)壩身泄水孔第34頁(yè)/共60頁(yè)第三十四頁(yè)，共61頁(yè)。為減小滲水對(duì)壩體的不利影響，在靠近上游面處布設(shè)排水管。距上游面要求小于壩前水深的1/10～1/12，使?jié)B透坡降在允許范圍內(nèi)。管距2～3m。管徑15～

25cm，太小易堵塞。排水管與廊道連接多采用直通式，且多在上游側(cè)（使廊道干燥）。三、壩體排水第35頁(yè)/共60頁(yè)第三十五頁(yè)，共61頁(yè)。

為滿足施工和適用要求（如灌漿、排水、觀測(cè)、檢查交通的需要），須在壩體內(nèi)設(shè)置各種廊道。這些廊道相互連，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。四、壩身廊道及泄水孔（一）基礎(chǔ)灌漿廊道

(二）檢查和壩體排水廊道（三）泄水孔（壩內(nèi)孔口）第36頁(yè)/共60頁(yè)第三十六頁(yè)，共61頁(yè)。壩體廊道布置圖第37頁(yè)/共60頁(yè)第三十七頁(yè)，共61頁(yè)。

（一）基礎(chǔ)灌漿廊道

設(shè)在壩踵部位。利用混凝土壓重、提高灌漿壓力、保證灌漿質(zhì)量。一般采用城門洞形。斷面尺寸應(yīng)滿足灌漿作業(yè)的要求。一般底寬2.5～3.0m，高3.0～

4.0m，距上游面可取0.05～

0.1倍水頭，且布小于4～

5m（滲透坡降問題）。廊道底面距基巖布小于1.5倍廊道寬度。廊道上游側(cè)設(shè)排水溝，下游側(cè)設(shè)排水孔及揚(yáng)壓力觀測(cè)孔。灌漿廊道沿地形向兩岸逐漸升高。坡度不宜大于40～

45度，以便鉆孔、灌漿操作和搬運(yùn)灌漿設(shè)備。

第38頁(yè)/共60頁(yè)第三十八頁(yè)，共61頁(yè)?；A(chǔ)灌漿廊道布置圖第39頁(yè)/共60頁(yè)第三十九頁(yè)，共61頁(yè)。

（二）檢查和壩體排水廊道

常在靠近壩體上游面沿高度方向隔15—20m設(shè)檢查廊道，最小寬度為1.2m，最小高度為2.2m距上游面布小于0.05—0.07倍水頭，且布小于3m（寒冷地區(qū)適當(dāng)加厚）。上游側(cè)設(shè)排水溝。第40頁(yè)/共60頁(yè)第四十頁(yè)，共61頁(yè)。（三）泄水孔（壩內(nèi)孔口）

重力壩泄水孔的進(jìn)口淹沒在水位以下較深處，故又稱深式泄水孔。泄水孔可用來放空水庫(kù)；排放泥沙；向下游放水，預(yù)泄庫(kù)水，加大調(diào)洪庫(kù)容；同時(shí)可兼做施工導(dǎo)流。在不影響深孔正常運(yùn)用條件下，應(yīng)考慮一孔多用，如灌溉與發(fā)電結(jié)合；放空與排沙、導(dǎo)流結(jié)合等。進(jìn)口高程常接近死水位或靠近河床。１、作用及工作條件作用：①預(yù)泄庫(kù)水，增大水庫(kù)的調(diào)蓄能能力；②放空水庫(kù)，以便檢修；③排放淤泥，減少淤積；④隨時(shí)放水，以滿足航運(yùn)和灌溉的要求；⑤施工導(dǎo)流。工作條件：①孔內(nèi)水流流速高，易產(chǎn)生負(fù)壓，空蝕和振動(dòng)；②閘門在水下，承受的壓力大，

檢修困難。第41頁(yè)/共60頁(yè)第四十一頁(yè)，共61頁(yè)。２、型式及布置按水流條件分：有壓的、無壓的；按高程分：中孔、底孔；按布置層數(shù)分：?jiǎn)螌印⒍鄬印?/p>

第42頁(yè)/共60頁(yè)第四十二頁(yè)，共61頁(yè)。（1）有壓泄水孔工作閘門布置在出口，可以部分開啟，出口低，利用的水頭大，斷面尺寸較小。缺點(diǎn)：閘門關(guān)閉時(shí)，孔內(nèi)承受較大的內(nèi)水壓力對(duì)壩體應(yīng)力和防滲都不利，常需鋼板襯砌。為此進(jìn)口處設(shè)置事故檢修閘門、平常用來?yè)跛＃?）無壓泄水孔工作閘門布置在進(jìn)口，為形成無壓水流，需在閘門后將斷面頂部升高。（工作閘門前仍為有壓段）優(yōu)點(diǎn)：閘門可以部分開啟，明流段不用鋼板襯砌，施工簡(jiǎn)便，干擾少，有利于加快速度進(jìn)度。缺點(diǎn)：斷面尺寸較大，削弱壩體。國(guó)內(nèi)重力壩多采用無壓泄水孔。第43頁(yè)/共60頁(yè)第四十三頁(yè)，共61頁(yè)。3、閘門和閘門槽深孔常用的閘門也是平面和弧形閘門。平面閘門槽是最易產(chǎn)生負(fù)壓和空蝕的地方。為減免門槽空蝕，試驗(yàn)結(jié)果表明，矩形收縮型門槽較好。矩形閘門槽適用于流速小于10m/s的情況，其尺寸布置時(shí)，閘門槽寬度Ｗ和深度d應(yīng)根據(jù)閘門尺寸和軌道布置要求確定，其門槽寬深比Ｗ／d＝1.6～1.8，錯(cuò)距，下游收縮邊墻斜率為1:8～1:12，圓角半徑r＝0.1d。

第44頁(yè)/共60頁(yè)第四十四頁(yè)，共61頁(yè)。４、管身有壓泄水孔一般采用圓形斷面，圓形過水能力較大，管周應(yīng)力條件也好，為防滲和滿足應(yīng)力要求：管周需布設(shè)鋼筋，有時(shí)采用鋼板襯砌。無壓泄水孔的明流段,通常采用矩形泄槽,洞頂應(yīng)留有足夠的空間,以滿足摻氣和通氣的要求,以保證形成穩(wěn)定的無壓流。

５、平壓管、通氣孔當(dāng)工作閘門發(fā)生故障或檢修泄水孔時(shí)，要關(guān)閉事故檢修閘門，這時(shí)泄水孔逐漸斷流，孔內(nèi)需要補(bǔ)氣；當(dāng)檢修工作畢后，先關(guān)閉工作閘門，用平壓管（與水庫(kù)相通）向工門與事故檢修閘門之間充水。設(shè)平壓管位置:在檢修門和工作門之間（與水庫(kù)連通）；目的:可使檢修門在靜力中啟門,減小啟門力；通氣孔位置:①檢修門與工作門之間,作用:排氣,補(bǔ)氣；②工作門后,作用:補(bǔ)氣。第45頁(yè)/共60頁(yè)第四十五頁(yè)，共61頁(yè)。五、壩體分縫與止水１、橫縫 橫縫垂直壩軸線，將壩體分成若干壩段。 重力壩橫縫作用：

減小溫度應(yīng)力。適應(yīng)地基不均勻變形。滿足施工要求（如混凝土澆筑能力及溫度控制）間距：12～20米，也有達(dá)20米

（一）分縫第46頁(yè)/共60頁(yè)第四十六頁(yè)，共61頁(yè)。（１）永久性橫縫常做成平面，不設(shè)鍵槽，不進(jìn)行灌漿，各壩段獨(dú)立工作?，F(xiàn)在常是溫度縫、沉降縫合二一，故留成2cm寬的縫。橫縫內(nèi)需設(shè)止水。（２）臨時(shí)性橫縫主要用于下述情況:（1）河谷狹窄，做成整體重力壩可適當(dāng)發(fā)揮兩岸的支撐作用，有利于壩體的強(qiáng)度和穩(wěn)定。（2）岸坡較陡的各壩段連成整體可以改善岸坡的穩(wěn)定性。（3）在軟弱破碎帶上的各壩體，連成整體增加壩體剛度。（4）強(qiáng)地震區(qū)，如壩段連成整體，可提高壩體的抗震性能。

第47頁(yè)/共60頁(yè)第四十七頁(yè)，共61頁(yè)。臨時(shí)橫縫的縫面鍵槽和灌漿系統(tǒng):為增加縫面的水平向抗剪能力時(shí),鍵槽豎向布置。為增加縫面的鉛直向抗剪能力時(shí),鍵槽水平向布置。臨時(shí)豎縫灌漿高度視壩高和傳力的需要而定，可全部灌，也可局部灌。２、縱縫平行于壩軸線方向設(shè)的縫。目的：適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減小施工期的溫度應(yīng)力?？v縫是臨時(shí)縫，待壩體降到穩(wěn)定溫度后進(jìn)行接縫灌漿?？v縫布置形式：鉛直、錯(cuò)縫、斜縫。不設(shè)縱縫——通倉(cāng)澆注第48頁(yè)/共60頁(yè)第四十八頁(yè)，共61頁(yè)。（１）鉛直縱縫

間距15～30m。為了使縫面更好地傳力，設(shè)三角形鍵槽。槽面大致順主應(yīng)力方向。為保證壩面的整體性，鉛縫面布設(shè)灌漿系統(tǒng)。待壩體溫度冷卻到穩(wěn)定溫度，壩塊收縮，縫的張開度達(dá)０.5mm以上時(shí)進(jìn)行灌漿，縫四周設(shè)止水片。灌漿壓力太高會(huì)使壩塊底部產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，使壩體破壞。太低又不能保證灌漿質(zhì)量。一般進(jìn)漿管壓力0.35～.45Mpa(0.35～0.45kg/cm2）出漿管壓力0.20～.25Mpa縱縫兩側(cè)的壩塊可以單獨(dú)上升，但高差不宜太大。若高差太大，后澆混凝土的溫度和干縮變形，造成灌漿面的擠壓和剪切，影響縱縫灌漿，反過來對(duì)后澆混凝土塊鍵槽出現(xiàn)剪切裂縫。第49頁(yè)/共60頁(yè)第四十九頁(yè)，共61頁(yè)。

（２）錯(cuò)縫縫面不作灌漿處理。澆注塊高度在基巖附近1.5～

2m，在壩體上部不大于3～

4m，錯(cuò)縫間距10～

15m，縫的錯(cuò)距不超過澆注塊的一半。錯(cuò)縫施工簡(jiǎn)便，在低壩上使用。

（３）斜縫可大致沿主應(yīng)力方向設(shè)置，因縫面剪應(yīng)力很小，可以不灌漿。斜縫須在離上游面一定距離處終止。為防止斜縫在終止處向上貫穿，須采用并縫措施：布設(shè)并縫鋼筋、設(shè)并縫廊道等。施工最好使上下塊均勻上升。施工復(fù)雜，較少采用。

第50頁(yè)/共60頁(yè)第五十頁(yè)，共61頁(yè)。３、通倉(cāng)澆筑施工簡(jiǎn)便，有利于加快施工進(jìn)度。壩的整體性好，是發(fā)展的方向。但是要注意溫控。

４、施工縫（水平工作縫）澆注塊厚度一般為1.5—4.0m。在基巖表面用0.75—1.0m的層澆注，以利散熱、防止開裂。上下澆注塊之間常間歇3—7天。新混凝土澆注前，須清除縫面渣、灰塵和水泥乳膜，用風(fēng)水槍或壓力水沖洗，使表面成為干凈麻面。再均勻鋪一層2—3cm的水泥砂漿，然后澆注。第51頁(yè)/共60頁(yè)第五十一頁(yè)，共61頁(yè)。重力壩橫縫的上游面、溢流面、下游面最高尾水位以下及壩內(nèi)廊道和孔洞穿過分縫處的四周等部位應(yīng)設(shè)置止水設(shè)施。止水材料有金屬的、橡膠的、塑料的、瀝青的及鋼筋的。金屬止水片有銅片、鋁片和鍍鋅片，止水片厚一般為１～１．６mm，兩端插入的深度不小于２０～２５cm．橡膠止水和塑料止水片適應(yīng)變形能力較強(qiáng)，在氣候條件、所在部位等選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)。瀝青止水置于瀝青井內(nèi)，井內(nèi)設(shè)有蒸汽或電熱設(shè)備，加熱可使瀝青瑪蹄脂熔化，使其與混凝土有良好的接觸．鋼筋止水是把做成的鋼筋塞設(shè)置在縫的上游面，塞與壩體間設(shè)有瀝青油毛氈層，當(dāng)受水壓時(shí)，塞壓緊瀝青油毛氈層而起止水作用．（二）止水第52頁(yè)/共60頁(yè)第五十二頁(yè)，共61頁(yè)。對(duì)于高壩應(yīng)采兩道止水，中間設(shè)瀝青井，中低壩適當(dāng)簡(jiǎn)化，如中壩第二道止水片可采用橡膠或塑料片等，低壩也可采用一道止水片，一般止水片距上游壩面為０.５～２.０m，以后各道止水設(shè)施之間的距離為０.５～１.０m。 止水片及瀝青井需伸入巖基一定深度，約30～50cm，井內(nèi)填滿瀝青沙，止水井延伸到最高水位以上，瀝青井需延伸到壩頂。

第53頁(yè)/共60頁(yè)第五十三頁(yè)，共61頁(yè)。第八節(jié)重力壩的地基處理二．壩基的加固處理三、壩基的防滲處理四．壩基排水一、重力壩的地基處理要求第54頁(yè)/共60頁(yè)第五十四頁(yè)，共61頁(yè)。一、重力壩的地基處理要求天然基巖都有風(fēng)化層、節(jié)理、裂隙等缺陷，有時(shí)也存在斷層破碎帶及軟弱夾層等，因此必須進(jìn)行處理。重力失事有