《漿砌石拱壩》課件

漿砌石拱壩漿砌石拱壩是一種傳統(tǒng)的水利工程建筑形式,結(jié)構(gòu)優(yōu)美,施工難度較大。本課件將介紹漿砌石拱壩的基本特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。課程目標(biāo)掌握拱壩的基本概念了解漿砌石拱壩的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),熟悉其典型結(jié)構(gòu)形式。學(xué)習(xí)拱壩設(shè)計(jì)與施工掌握拱壩的設(shè)計(jì)原理和施工技術(shù),深入了解質(zhì)量控制要點(diǎn)。提高分析與評(píng)估能力掌握拱壩運(yùn)行分析與安全評(píng)估的方法,提升工程管理技能。了解技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)掌握行業(yè)新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,為今后工作奠定基礎(chǔ)。漿砌石拱壩概述漿砌石拱壩是一種常見的水利工程建筑形式。它由石塊和特制的漿料精心砌筑而成的拱形壩體,可以抵抗水壓力并構(gòu)筑水庫(kù)或水渠。這種壩型具有結(jié)構(gòu)牢固、經(jīng)久耐用的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于中小型水利水電工程建設(shè)中。漿砌石拱壩的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)漿砌石拱壩運(yùn)用了拱形結(jié)構(gòu),使其具有較強(qiáng)的抗壓、抗彎、抗震能力,整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高?？?jié)B性能優(yōu)良漿砌石拱壩接縫嚴(yán)密、密實(shí)性好,能有效阻止?jié)B水,保證了工程的防滲穩(wěn)定性。施工簡(jiǎn)單易行漿砌石拱壩的建造無需復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備,施工方法簡(jiǎn)單,減少了時(shí)間和成本投入。維修改造便利漿砌石拱壩受損后可進(jìn)行局部維修,無需整體拆除重建,維護(hù)成本較低。漿砌石拱壩的適用場(chǎng)景河谷地區(qū)漿砌石拱壩適用于狹窄、深陷的河谷地區(qū),利用壩體擋水并發(fā)揮壩形拱承力,能適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件。山區(qū)溪流這種拱壩能充分利用山區(qū)豐富的建筑材料資源,適合小型水利工程項(xiàng)目,如農(nóng)村蓄水壩、發(fā)電站等。海岸地區(qū)漿砌石拱壩抗風(fēng)浪能力強(qiáng),加之美觀大方的外觀,適合在海濱地區(qū)修建防波堤、防潮壩等工程。漿砌石拱壩的主要構(gòu)造漿砌石拱壩主要由拱圈、壩身和基礎(chǔ)三大部分組成。拱圈負(fù)責(zé)承受水壓和自重荷載,壩身為構(gòu)筑和傳力的主體,基礎(chǔ)則為整個(gè)結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定的承載基礎(chǔ)。拱圈采用分塊布置、密集施工的方式,以確保圓潤(rùn)流線型和良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。壩身采用分段分塊的漿砌石塊砌筑,內(nèi)設(shè)引水管道和截流設(shè)施?；A(chǔ)采用良好的地基處理,確保達(dá)到承載力和防滲透的要求。拱壩的基本類型1重力拱壩依靠自身重力和擋水力來抵抗水壓力的拱型壩，通常壩高較低。2薄壁拱壩壩體較薄，主要依靠拱作用來抵抗水壓力，適用于高大壩體。3懸臂拱壩壩體受力通過水平向拱作用傳遞至基礎(chǔ)，壩身呈現(xiàn)懸臂狀。4多拱組合壩由多個(gè)獨(dú)立拱體組成的壩體，適用于地形復(fù)雜的河道。拱圈和拱中線的形狀拱圈的形狀決定了整個(gè)拱壩的外觀和承壓能力。常見的拱圈形狀包括半圓形、拋物線形、橢圓形等。拱中線的形狀也直接影響了拱壩的受力狀態(tài)和施工難度。合理選擇拱圈和拱中線的形狀是漿砌石拱壩設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。不同形狀有其適用的場(chǎng)景和優(yōu)缺點(diǎn),需要根據(jù)具體工程條件進(jìn)行綜合考慮。壩身和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)1基礎(chǔ)處理根據(jù)壩址地質(zhì)條件,進(jìn)行合理的基礎(chǔ)處理,如基礎(chǔ)開挖、處理軟弱地基、加固地基等,確保壩基穩(wěn)定性。2壩身結(jié)構(gòu)壩身可采用單曲面拱、雙曲面拱或多曲面組合拱形式,并根據(jù)水文、地質(zhì)等因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。3尺寸計(jì)算對(duì)壩身厚度、壩高、拱圈半徑等關(guān)鍵尺寸進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算,確保壩體結(jié)構(gòu)安全可靠。拱壩承壓分析5主拱軸力受塔均布荷載和水壓力的作用，主拱上產(chǎn)生巨大軸壓力。2.5拱圈應(yīng)力由于軸壓和彎矩的組合作用，拱圈產(chǎn)生較大的壓縮和拉應(yīng)力。1.2安全系數(shù)必須確保拱圈各部位的應(yīng)力不超過材料的承載能力。溢流部分的設(shè)計(jì)確定溢流高度根據(jù)水文分析和壩體高度合理確定溢流高度,以滿足泄洪要求。選擇溢流形式選擇前傾式、平面式或傾斜式溢流壩,以優(yōu)化水流狀態(tài)和減少能量消耗。設(shè)計(jì)溢流斷面采用流量系數(shù)法或模型試驗(yàn)法,計(jì)算溢流斷面尺寸,滿足泄洪能力。處理溢流底槽在溢流底槽設(shè)置緩沖池、消力塊等結(jié)構(gòu),降低水流沖擊力,防止沖刷。拱壩的抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡卣饎?dòng)特性和環(huán)境條件,制定合理的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)加固采用耐震混凝土、鋼筋混凝土等結(jié)構(gòu)形式,提高壩體的抗震能力?？拐鸱治隼糜邢拊治龅确椒?對(duì)壩體進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué)分析,確保結(jié)構(gòu)安全。漿砌石材料的性能抗壓強(qiáng)度高漿砌石材料具有優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度,可以承受大的外部荷載,確保拱壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?？箖鲂粤己媒?jīng)過特殊處理的漿砌石材料能夠抵抗寒冷氣候的凍融循環(huán),確保拱壩長(zhǎng)期使用?？够詢?yōu)異漿砌石材料可以有效抵抗水環(huán)境中的化學(xué)腐蝕,保證拱壩結(jié)構(gòu)的耐久性?？?jié)B性強(qiáng)漿砌石材料的細(xì)密結(jié)構(gòu)能夠阻止水分滲透,防止水流沖刷和浸泡對(duì)拱壩的破壞?；A(chǔ)處理技術(shù)1基礎(chǔ)勘察對(duì)壩址地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)勘察,了解基礎(chǔ)巖層的性質(zhì)、強(qiáng)度、變形特性等。2基礎(chǔ)處理根據(jù)基礎(chǔ)性質(zhì)采取合適的處理措施,如開挖、注漿、鉆孔注漿等。3基礎(chǔ)加固通過加設(shè)擋坡墻、錨桿等方式增強(qiáng)壩基穩(wěn)定性,確保壩體安全。4基礎(chǔ)防滲實(shí)施防滲墻、注漿等技術(shù),避免基礎(chǔ)滲流對(duì)壩體造成不利影響。壩身漿砌施工工藝1基礎(chǔ)處理對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行規(guī)整、找平和清理,確保良好的基礎(chǔ)承載能力。2漿料配制根據(jù)設(shè)計(jì)要求,配制高強(qiáng)度、低收縮的水泥漿料。3分層漿砌按設(shè)計(jì)要求分層鋪設(shè)漿砌石塊,注漿灌填并壓實(shí)。4養(yǎng)生保護(hù)采取灑水養(yǎng)護(hù)、覆蓋保護(hù)等措施,確保漿砌體達(dá)到所需強(qiáng)度。漿砌石壩身施工工藝包括基礎(chǔ)處理、漿料配制、分層漿砌以及養(yǎng)生保護(hù)等關(guān)鍵步驟。通過精細(xì)的施工管控和嚴(yán)格的質(zhì)量控制,確保壩身承載能力和使用壽命。壩身伸縮縫設(shè)置控制伸縮變形合理設(shè)置伸縮縫,可有效控制壩體受溫度變化和水壓力等作用時(shí)的伸縮變形。防止?jié)B漏合理設(shè)置伸縮縫,并采用可靠的防水措施,可有效阻止壩體滲漏。避免開裂伸縮縫的設(shè)置可以吸收壩體變形,避免因約束而產(chǎn)生的開裂。拱圈砌筑施工技術(shù)1工藝準(zhǔn)備制定詳細(xì)的拱圈施工方案，優(yōu)化施工流程和資源配置。2模板搭設(shè)合理選擇拱圈模板材料和結(jié)構(gòu)，確保拱圈符合設(shè)計(jì)要求。3基石處理對(duì)基石表面進(jìn)行清理并打造平整堅(jiān)固的基礎(chǔ)。4砌筑與澆注嚴(yán)格控制漿料配比和澆筑工藝，確保拱圈的整體質(zhì)量。5養(yǎng)護(hù)與檢測(cè)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施，并進(jìn)行必要的檢測(cè)驗(yàn)收。拱圈砌筑是漿砌石拱壩施工的核心技術(shù)，需要精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格執(zhí)行。從前期的工藝準(zhǔn)備到后期的養(yǎng)護(hù)檢測(cè),每個(gè)環(huán)節(jié)都影響著拱圈的質(zhì)量和穩(wěn)定性,確保拱圈順利完成是確保整個(gè)拱壩安全的關(guān)鍵所在。漿砌石工程質(zhì)量控制嚴(yán)格監(jiān)督管理建立完善的質(zhì)量保證體系,從設(shè)計(jì)、施工到驗(yàn)收全過程嚴(yán)格監(jiān)督管理,確保工程質(zhì)量。材料性能檢測(cè)對(duì)漿砌石材料進(jìn)行嚴(yán)格的品質(zhì)檢測(cè),確保其強(qiáng)度、耐久性等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)場(chǎng)工藝控制對(duì)漿砌石拱壩的砌筑、伸縮縫、防滲等關(guān)鍵工藝進(jìn)行全面質(zhì)量控制,保證工藝水平。拱壩滑坡險(xiǎn)情分析基礎(chǔ)問題分析拱壩基礎(chǔ)穩(wěn)定性是分析滑坡風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。需要評(píng)估基礎(chǔ)承載能力、地質(zhì)條件、地震作用等因素。壩體裂縫監(jiān)測(cè)密切監(jiān)測(cè)壩體的裂縫變形情況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況,分析可能導(dǎo)致滑坡的內(nèi)部應(yīng)力分布。滲流穩(wěn)定性評(píng)估詳細(xì)分析壩體及基礎(chǔ)的滲流狀況,評(píng)估高滲流壓力對(duì)穩(wěn)定性的影響,采取有效的防滲措施。坡面穩(wěn)定性分析對(duì)可能發(fā)生滑坡的壩坡及下游坡面進(jìn)行穩(wěn)定性分析,采取必要的加固措施。拱壩滲流穩(wěn)定性分析拱壩的滲流穩(wěn)定性分析非常重要,因?yàn)闈B流可能導(dǎo)致壩體損壞和壩基失穩(wěn)。這需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算來預(yù)測(cè)滲流壓力和流速,從而確保壩體和壩基結(jié)構(gòu)的安全。根據(jù)滲流分析結(jié)果,拱壩整體滲流穩(wěn)定性滿足要求,但需密切監(jiān)測(cè)關(guān)鍵部位的滲流情況。修繕加固施工技術(shù)1評(píng)估分析對(duì)拱壩病害進(jìn)行全面診斷2方案設(shè)計(jì)制定針對(duì)性的修繕加固方案3施工準(zhǔn)備做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作4現(xiàn)場(chǎng)施工按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行修繕加固針對(duì)拱壩結(jié)構(gòu)損壞、基礎(chǔ)沉降、滲漏等病害情況,需要進(jìn)行全面評(píng)估分析。根據(jù)診斷結(jié)果制定合理的修繕加固方案,做好施工前的準(zhǔn)備工作,采取專業(yè)的施工技術(shù),確保修繕加固工程的質(zhì)量和安全。拱壩病害診斷及加固1病害診斷分析通過實(shí)地勘查和檢測(cè)數(shù)據(jù)分析,系統(tǒng)地診斷拱壩存在的各種病害,如滲漏、裂縫、沉降等。2加固方案設(shè)計(jì)根據(jù)具體的病害類型,制定針對(duì)性的加固方案,如灌漿、鋼筋加固、錨固等技術(shù)。3加固工藝控制嚴(yán)格把控加固施工過程,確保質(zhì)量達(dá)標(biāo),并同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和安全評(píng)估。4后期維護(hù)監(jiān)測(cè)加固完成后,持續(xù)開展監(jiān)測(cè)工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)新的問題并采取措施。拱壩監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估全面監(jiān)測(cè)通過安裝各種檢測(cè)設(shè)備對(duì)拱壩的變形、滲漏、壓力等參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題?？茖W(xué)評(píng)估結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),采用有限元分析等方法對(duì)拱壩的穩(wěn)定性、承載能力等進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警設(shè)立預(yù)警閾值,一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警線,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施,確保拱壩的安全運(yùn)行。漿砌石拱壩的經(jīng)濟(jì)性建設(shè)成本與混凝土壩相比,漿砌石壩材料成本低,施工簡(jiǎn)便,無需大型機(jī)械設(shè)備,整體造價(jià)更經(jīng)濟(jì)。運(yùn)營(yíng)費(fèi)用漿砌石拱壩維修簡(jiǎn)單,需要的人工和機(jī)械較少,運(yùn)行管理費(fèi)用也較低。使用壽命漿砌石拱壩質(zhì)量可靠,經(jīng)久耐用,使用壽命長(zhǎng),即使需要修繕也投入較小。綜合來看,漿砌石拱壩具有良好的經(jīng)濟(jì)性,不僅建設(shè)成本較低,后期運(yùn)營(yíng)和維修費(fèi)用也相對(duì)較少,使用壽命長(zhǎng)。這使其特別適合中小型水利工程的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外漿砌石拱壩工程案例浙江大明山水庫(kù)拱壩是一座典型的漿砌石拱壩,建于上世紀(jì)80年代。壩高55米,利用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)河卵石作為主要建材,施工過程中采用先進(jìn)的層壓注漿技術(shù),保證了結(jié)構(gòu)的整體性和長(zhǎng)期安全。美國(guó)的大紅河拱壩則是一座跨度達(dá)400米的超大型漿砌石拱壩,創(chuàng)造了同類型建筑的世界紀(jì)錄。其獨(dú)特的弧形外觀和穩(wěn)固的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)?shù)刂牡貥?biāo)建筑。漿砌石拱壩技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)創(chuàng)新采用先進(jìn)的3D建模、數(shù)值模擬等技術(shù),不斷提高漿砌石拱壩的設(shè)計(jì)水平?？沙掷m(xù)發(fā)展追求環(huán)境友好、能源節(jié)約、施工安全的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。智能施工利用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備和信息化管理,提高漿砌石拱壩施工效率和質(zhì)量。國(guó)際合作加強(qiáng)與國(guó)外研究機(jī)構(gòu)和工程實(shí)踐的交流合作,促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)共享。漿砌石拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)全面規(guī)范指導(dǎo)專門的漿砌石拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范為工程設(shè)計(jì)提供了全面的技術(shù)指引,涵蓋基坑、基礎(chǔ)、壩身、拱圈等重點(diǎn)部位的詳細(xì)要求。施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范配套的施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范確保