第十一节 堆石坝、土石坝的坝型选择

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垫层区
垫层上下游之间水平宽度应根据坝高、地 形确定,垫层顶部水平宽度一般可采用 3~4m,向下逐渐加宽。坝高100m以下的 面板堆石坝,为了简化施工也可考虑采用 上下等宽的垫层。
对于周边缝附近的特殊垫层区,可以采用 最大粒径小于40mm且内部稳定的细反滤料, 经薄层碾压密实,以尽量减少周边缝的位 移。
5、坝身不能泄洪,施工导流问题较混 凝土坝难予解决,一般需另设泄洪和导 流设施。
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二、钢筋混凝土面板堆石坝的剖面尺 寸
1.坝顶要求 面板堆石坝一般为梯形剖面,其坝
顶宽度和坝顶高程的确定与土坝类似, 其中坝顶宽度除了应参考土坝的要求外, 还应兼顾面板堆石坝的施工要求(浇筑面 板时有工作面和进行滑模设备的操作), 一般不宜小于5m。
另外,混凝土面板上游铺盖区(1A区)可采
用粉土、粉细砂、粉媒灰或其他材料填筑;上
游盖重区(1B区)可采用渣料填筑;
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2.防渗面板的构造
(1)钢筋混凝土面板
采用钢筋混凝土面板作为防渗体,在堆石 坝中应用较多,少量土坝也有采用。下面介绍 钢筋混凝土面板的构造要求。
钢筋混凝土面板要求下游非粘性土坝体必须具 有很小的变形,而面板本身也应能够适应坝体 的相对变形。为此,钢筋混凝土面板在坝体完 成初始变形后铺筑最为理想。
1.4
3B
1
3C
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2.坝坡
面板堆石坝的坝坡与石料性质、坝高及 地基条件有关,设计时可参考类似工程。
对于采用抗剪强度高的堆石料,上、下 游坝坡在静力条件下均可采用堆石料的天 然休止角对应的坡度;因此一般采用 1:1.3~1:1.4。对于地质条件较差或堆石 体填料抗剪强度较低以及地震区的面板堆 石坝,其坝坡应适当放缓。
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(4)次堆石区
下游次堆石区承受水压力较小,其沉降和变形 对面板变形影响也一般不大,因而对填筑要求 可酌情放宽。石料最大粒径可达1500mm,填筑 层厚1.5~2.0m,用10t振动碾碾压4遍。下游 次堆石区在坝体底部下游水位以下部分,应采 用能自由滤水、抗风化能力较强的石料填筑; 下游水位以上部分,宜使用与主堆石区相同的 材料,但可以采用较低的压实标准,或采用质 量较差的石料,如各种软岩料、风化石料等。
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2、简述土石坝坝顶高程确定与混凝重力坝的区别。
3、影响土石坝坝坡的因素有哪些?为什么均质土坝很少用 于高土石坝?
4、简述土石坝坝体防渗体的型式及适用范围。
5、简述土石坝排水的型式、优缺点和适用范围。
6、简述土石坝渗流分析的目的,渗透变形的型式以及防止 渗透变形的工程措施。
7、简述影响土石坝坝坡失稳的因素;为什么土石坝稳定分 析只进行局部坝坡验算而不进行整体稳定验算?
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为此,了解面板与岸坡的连接,就必须了解趾板与岸 坡的连接。
趾板作为面板与岸坡的不透水连接和灌浆压帽,应置 于坚硬、不冲蚀和可灌浆的弱风化至新鲜基岩上,岸 坡的开挖坡度不宜陡于1:0.5~1:0.7;
趾板基础开挖应做到整体平顺,不带台阶,避免陡 坎和反坡,当有妨碍垫层碾压的台阶、反坡或陡坎时, 应作削坡或回填混凝土处理。
8、结合瑞典圆弧法归纳确定坝坡稳定最小安全系数步骤。
9、 简述砂砾石地基的防渗措施和适用范围。
10、简述面板堆石坝的构造要求。
11、简述土石坝的坝型选择。
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三、钢筋混凝土面板堆石坝的构造
1.堆石体 堆石体是主体部分,其可划分为:垫层区(2A区)、过
渡区(3A区)、主堆石区(3B区)和次堆石区(3C区)。
面板
2A 3A
1A 1B
A 3A
1.4 1
1.4 1
3C 2
1
3B
B
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图5-42 堆石坝分区示意图
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2、施工渡汛问题比土坝较为容易解决,可部分 利用坝面溢流渡汛,但应做好表面保护措施;
3、对地形地质和自然条件适应性较混凝土坝强, 可建在地质条件略差的坝址上,且施工不受雨天 影响,对温度变化的敏感度也比混凝土坝低得多;
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面板堆石坝与其他坝型相比有如下主要特 点
4、方便机械化施工,有利于加快施工工 期和减少沉降,随着重型振动碾等大型 施工机械的应用,克服了过去堆石坝抛 填法沉降量很大的缺点;
(1)垫层区
垫层区应选用质地新鲜、坚硬且耐久性较好的石料, 可采用经筛选加工的砂砾石、人工石料或者由两者混 合掺配。高坝垫层料应具有连续级配,一般最大粒径 为80~100mm,粒径小于5mm的颗粒含量为30%~50%, 小于0.075mm的颗粒含量应少于8%。垫层料经压实后 应具有内部渗透稳定性、低压缩性、抗剪强度高,并 应具有良好的施工质量。垫层施工时每层铺筑厚度一 般为0.4~0.5m,用10t振动碾碾压4遍以上。对垫层 上游坡面,由于重型振动碾难于碾压,因此对上游坡 面还应进行斜坡碾压。
钢筋混凝土面板防渗体主要是由防渗面板 和趾板组成,如图5-43(a)所示。面板是防 渗的主体
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要求面板具有符合设计要求的强度、不透水性和耐久 性。面板底部厚度宜采用最大工作水头的1%,考虑施 工要求,顶部最小厚度不宜小于30cm。
为使面板适应坝体变形、施工要求和温度变化的影响, 面板应设置伸缩缝和施工缝,如图5-43(b)所示。垂 直伸缩缝的间距,应根据面板受力条件和施工要求确 定。位于面板中部一带,垂直伸缩间距可以取大些, 一般以10~18m为宜,靠近岸坡的垂直缝间距则应酌情 减小。垂直缝宜采用平接(图5-43(c)),不使用柔 性填充物,以便最大限度地减少面板的位移。
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(2)趾板(底座)
趾板是面板的底座,其作用是保证面板 与河床及岸坡之间的不透水连接,同时 也作为坝基帷幕灌浆的盖板和滑模施工 的起始工作面。
趾板的截面形式和布置如图5-43(a)所 示,
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沿水流方向的宽度b一般可按b = H/J确定,J 为 坝 基 的 允 许 渗 透 比 降 。 可 取 水 头 的 1/10 ~ 1/20,最小3.0m,低坝最小可取2.0m。对局部 不良岸坡,应加大趾板宽度,增大固结灌浆范 围 。 趾 板 厚 度 一 般 为 0.5 ~ 1.0m , 最 小 厚 度 0.3~0.4m。配筋布置可与面板相同,分缝位 置应与面板分缝(垂直缝)对应。如果地基为 岩基,可设锚筋与岩基固定。
第十一节 堆石坝
Stability Analysis of Earth-Rock Dam
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一、概述
面板堆石坝是以堆石体作为支承,以钢筋混凝 土、沥青混凝土作为防渗体的一种坝型。堆石 体是坝的主体,对坝体的强度和稳定条件起决 定性作用,因而要求由新鲜、完整、耐久、级 配良好的石料填筑。
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在坝顶上游侧设置钢筋混凝土防浪墙。 防浪迎水面高4~6m,背水面高于坝顶 1.0~1.2m,底部与面板间应做好止水连 接,如图5-41所示。对于低坝也可采用 与面板整体连接的低防浪墙结构。
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图5-41 面板堆石坝坝顶构造
防浪墙 面板
1.00~1.20 细部 4
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(3)主堆石区
主堆石区为面板坝堆石的主体,是承受水 压力的主要部分,它将面板承受的水压力 传递到地基和下游次堆石区,该区既应具 有足够的强度和较小的沉降量,同时也应 具有一定的透水性和耐久性。该区石料应 级配良好,以便碾压密实。主堆石区填筑 层 厚 一 般 为 0.8 ~ 1.0m , 最 大 粒 径 应 不 超 过600mm,用10t振动碾碾压4遍以上。
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(3)面板与岩坡的连接
面板与岸坡的连接是整个面板防渗的薄 弱环节,面板常因随坝体产生的位移而 产生变形,使其与岸坡结合不紧密,甚 至出现被拉离岸坡或产生错动的现象, 形成集中渗流。设计中应特别慎重。
面板与岸坡的连接是通过趾板与岸坡连 接的,面板与趾板又通过分缝和止水措 施防渗。
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图5-43 面板与趾板及分缝布置
聚氯乙稀止水带 面板 趾板
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止水钢片
(a)
趾板
周边缝 沥表等防渗粘全剂
起始板块
油毡
W型止水
(c)
垂直伸缩缝
垂直施工缝 水平施工缝 垂直伸缩缝 (b)
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为控制温度裂缝和干缩裂缝: 面板需要 布置双向钢筋,每向配筋率为0.3%~ 0.5%。由于面板内力分布复杂,计算有 一定的难度,故一般将钢筋布在面板中 间部位。周边缝、垂直缝和水平缝附近 配筋应适当加密,以控制局部拉应力和 边角免遭挤压破坏。
为保证趾板与岸坡紧密结合和加大灌浆压重,趾板与
岸坡之间应插锚筋固定。锚筋直径一般为25~35mm,
间距1.0~1.5m,长3~5m。
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趾板范围内的岸坡应满足自身稳定和防 渗要求,为此,应认真做好该处岸坡的 固结灌浆和帷幕灌浆设计。固结灌浆可 布置两排,深3~5m。帷幕灌浆宜布置在 两排固结灌浆之间,一般为一排,深度 按相应水头的(1/3~1/2 )确定。灌浆 孔的间距视岸坡地质条件而定,一般取 2~4m,重要工程应根据现场灌浆试验确 定。
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第十二节 土石坝的坝型选择
地形,地质条件,筑坝材料,坝高,气 候,施工和运行条件。
首选面板堆石坝
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第五章思考题:
1、简述土石坝的工作特点。
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(2)过渡区
过渡区介于垫层与主堆石区之间,起过渡作用, 石料的粒径级配和密实度应介于垫层与主堆石区 两者之间。由于垫层很薄,过渡区实际上是与垫 层共同承担面板传力。此外,当面板开裂和止水 失效而漏水时,过渡区应具有防止垫层内细颗粒 流失的反滤作用,并保持自身的抗渗稳定性。过 渡区石料粒径要求可比垫层材料适当放宽,最大 粒径一般为300~400mm。该区水平宽度可取3~ 5m,分层碾压厚度一般为0.40~0.5m。
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面板接缝设计(包括面板与趾板的周边接缝和 趾板之间接缝)主要是止水布置,周边缝止水 布置最为关键。面板中间部位的伸缩缝,一般 设1~2道止水,底部用止水铜片,上部用聚氯 乙烯止水带。周边缝受力较复杂,一般采用 2~3道止水,在上述止水布置的中部再加-PVC 止水。如布置止水困难,可将周边缝面板局部 加厚。
1970年以后,由于大型振动碾薄层碾压技术的 应用,使堆石坝的密实度得到充分提高,从而 大幅降低了堆石坝的变形,加上钢筋混凝土面 板结构在设计上改进.
目前,面板堆石坝已成为大坝中一种重要坝型。
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面板堆石坝与其他坝型相比有如下主要特 点
1、就地取材,在经济上有较大的优越性,除了 在坝址附近开采石料以外,还可以利用枢纽其他 建筑物开挖的废弃石料;
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