第十一节堆石坝土石坝的坝型选择

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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。
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？
8、结合瑞典圆弧法归纳确定坝坡稳定最小安全系数步骤。
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。
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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（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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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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（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。
的位移。
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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。
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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水 布 垭
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水布垭水库（湖北清江） 6/6/2020
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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。
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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（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。
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。
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；
1.4
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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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。
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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
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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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。
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？
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
14 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。
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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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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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（1）垫层区
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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。