重力壩的材料及構(gòu)造課件

第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造一、壩體混凝土的特性混凝土的強度《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/T191－96）將混凝土強度等級劃定為C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等十一級?；炷恋膹姸入S著齡期而增長，因此，在選用設(shè)計強度等級時應(yīng)同時規(guī)定設(shè)計齡期。由于重力壩為大體積混凝土，施工期較長，故而，對壩體混凝土，抗壓設(shè)計齡期一般可取90d，采用保證率為80%的抗壓強度。

第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造一、壩體混凝土的特性1混凝土的耐久性混凝土的耐久性一般包括抗?jié)B、抗凍、抗沖耐磨、抗侵蝕性能等。大壩混凝土抗?jié)B等級的最小允許值項次部位水力坡降抗?jié)B等級1壩體內(nèi)部W22壩體其他部位按水力坡降考慮時i<10W410≤i<30W630≤i<50W8i≥50W10混凝土的耐久性大壩混凝土抗?jié)B等級的最小允許值部位水力坡降抗?jié)B2（2）抗凍性抗凍性是指混凝土在飽和狀態(tài)下，經(jīng)多次凍融循環(huán)而不破壞，同時也不嚴重降低強度的性能，通常以抗凍等級表示?？箖龅燃壏譃镕50、F100、F150、F200、F300五級

（3）抗沖耐磨性（4）抗侵蝕性（5）抗裂性（2）抗凍性3第五講重力壩的材料及構(gòu)造課件4二、壩體混凝土分區(qū)重力壩各部位的工作條件不同，對上述混凝土材料性能指標(biāo)的要求也不同。為了節(jié)約與合理使用水泥，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

二、壩體混凝土分區(qū)重力壩各部位的工作條件不同，對上述混凝土材5第五講重力壩的材料及構(gòu)造課件6（一）橫縫1）

永久性橫縫常做成平面，不設(shè)鍵槽，不進行灌漿，各壩段獨立工作?，F(xiàn)在常是溫度縫、沉降縫合二為一，故留成-2cm寬的縫。橫縫內(nèi)需設(shè)止水。止水材料：紫銅片，橡膠、塑料及瀝青等。對于高壩應(yīng)采兩道止水，中間設(shè)瀝青井，中低壩適當(dāng)簡化。 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。三、壩體分縫與止水（一）橫縫三、壩體分縫與止水72）

臨時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）強地震區(qū)，如壩段連成整體，可提高壩體的抗震性能。

臨時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,鍵槽豎向布置。為增加縫面的鉛直向抗剪能力時,鍵槽水平向布置。臨時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）

臨時性橫縫臨時橫縫的縫面鍵槽和灌漿系統(tǒng):8二）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縫是臨時縫，待壩體降到穩(wěn)定溫度后進行接縫灌漿?？v縫布置形式：鉛直、錯縫、斜縫。不設(shè)縱縫——通倉澆注第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造（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。二）縱縫平行于壩軸線方向設(shè)的縫。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造（9（2）錯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，錯縫間距10—15m，縫的錯距不超過澆注塊的一半。錯縫施工簡便，在低壩上使用。（3）斜縫可大段沿主應(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。（2）錯縫10（4）通倉澆筑（不設(shè)縱縫）施工簡便，有利于加快施工進度。壩的整體性好，是發(fā)展的方向。但是要注意溫控。三）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的薄層澆注，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的水泥沙漿，然后澆注。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造（4）通倉澆筑（不設(shè)縱縫）第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造11四、壩體排水 為減小滲水對壩體的不利影響，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）。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造四、壩體排水 為減小滲水對壩體的不利影響，在靠近上游面處12五、廊道系統(tǒng)為滿足施工和適用要求（如灌漿、排水、觀測、檢查、交通的需要），須在壩體內(nèi)設(shè)置各種廊道。這些廊道相互連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。五、廊道系統(tǒng)為滿足施工和適用要求（如灌漿、排水、觀測、檢查、13一）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)排水孔及揚壓力觀測孔。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、灌漿操作和搬運灌漿設(shè)備。

第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造一）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14二）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，且不小于3m（寒冷地區(qū)適當(dāng)加厚）。上游側(cè)設(shè)排水溝。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造廊道應(yīng)力計算和配筋（不講）

大孔口應(yīng)力分析比較復(fù)雜，須采用有限元法電算求解，或用結(jié)構(gòu)試算求應(yīng)力。小孔口時，用彈性力學(xué)中平面問題（無限平板中孔口的應(yīng)力計算）求解。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—15六）壩頂構(gòu)造1—防浪墻；2—路面；3—起重機軌道；4—人行道；5—壩頂排水管；6—壩體排水管第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造懸臂結(jié)構(gòu)拱橋結(jié)構(gòu)六）壩頂構(gòu)造第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造懸臂拱橋16第八節(jié)重力壩的地基處理天然基巖都有風(fēng)化層、節(jié)理、裂隙、斷層破碎帶及軟弱夾層等方面的缺陷，因此必須進行處理重力壩失事有40%是因為地基問題造成的。地基處理主要包含兩個方面的工作：一是防滲，二是提高基巖強度。一．壩基的開挖與清理目的：使壩體坐落在穩(wěn)定堅固的地基上。規(guī)范規(guī)定： >70m的高壩，必須建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化的巖石上。 30—70m的中壩，必須建在微風(fēng)化或弱風(fēng)化的巖石上。 同一工程中，兩岸較高部位的壩段，可比河床段適當(dāng)放寬。第八節(jié)重力壩的地基處理天然基巖都有風(fēng)化層、節(jié)理、裂隙、斷層17

二．壩基的固結(jié)灌漿目的：提高基巖的強度和整體性，降低地基的透水性。固結(jié)灌漿設(shè)計內(nèi)容：１．決定灌漿范圍：高壩或巖基裂隙發(fā)育，全壩基灌漿；一般情況下在壩踵壩趾處灌漿（為什么？）。２．灌漿孔的深度：一般5—8m；帷幕上游區(qū)8—15m３．灌漿孔的間距：孔距、排距3—6m４．灌漿孔的排列形式：平面上作梅花形或方格形。第八節(jié)重力壩的地基處理二．壩基的固結(jié)灌漿目的：提高基巖的強度和整體性，降低地基的18５．灌漿孔的鉆孔方向：與主要裂隙面正交。６．灌漿的壓力：在不擾動基巖的前提下盡量大。無混凝土蓋重時為0.2—0.4MPa有混凝土蓋重時為0.4—0.7MPa三．帷幕灌漿

壩基防滲處理目的是：減少壩基及繞壩滲漏；防止較大滲流對壩基產(chǎn)生滲透破壞；減小作用在壩基底面上的揚壓力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。

壩基防滲處理方法：降低滲水壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學(xué)管涌，減小壩基滲透水量。

灌漿材料：水泥漿、化學(xué)灌漿第八節(jié)重力壩的地基處理５．灌漿孔的鉆孔方向：與主要裂隙面正交。第八節(jié)重力壩的地基19帷幕灌漿設(shè)計：1）防滲帷幕的深度：根據(jù)水頭大小，透水層的深度和降低壩基滲透壓力的要求來確定當(dāng)壩基下相對隔水層且較淺時，其應(yīng)伸入到隔水巖層內(nèi)3m～5m；一般情況下，帷幕深度常為0.3～0.7倍水頭。2）帷幕的布置：防滲帷幕灌漿孔的排數(shù)、排距及孔距，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，作用水頭及灌漿試驗資料確定。壩高在100m以下時，可布置一排。對地質(zhì)條件較差，巖體裂隙發(fā)育或可能發(fā)生滲透變形的地段可采用兩排，但壩高在50m以下時，仍可采用一排。兩岸壩頭部位，防滲帷幕宜延伸到相對隔水層或正常蓄水位與地下水位相交處

帷幕灌漿設(shè)計：1）防滲帷幕的深度：根據(jù)水頭大小，透水層的深度203）灌漿壓力：帷幕灌漿必須在澆筑一定厚度的壩體混凝土后進行，一般情況下，灌漿壓力應(yīng)通過試驗確定。通常在帷幕表層不宜小于1.0～1.5倍壩前靜水頭，在孔底不宜小于2～3倍壩前靜水頭，但以不破壞巖體為原則。防滲帷幕沿軸線的部置1—灌漿廊道；2—山坡鉆進；3—壩頂鉆進；4—灌漿平洞；5—排水孔；6—正常蓄水位；7—原水位；

8—帷幕底線；9—原地下水位；10—蓄后地下水位

3）灌漿壓力：帷幕灌漿必須在澆筑一定厚度的壩體混凝土后21四．壩基排水目的：進一步降低壩底面的滲透壓力。設(shè)置：1.設(shè)于防滲帷幕后

2.有時設(shè)有壩基面排水。四．壩基排水目的：進一步降低壩底面的滲透壓力。22五．?dāng)鄬?、軟弱夾層和溶洞的處理第八節(jié)重力壩的地基處理(1)傾角較陡的斷層破碎帶處理：在壩基范圍內(nèi)單獨出露的斷層破碎帶，可將適當(dāng)深度內(nèi)的斷層、破碎帶及其兩側(cè)風(fēng)化巖石挖除或挖至較完整的巖體。五．?dāng)鄬?、軟弱夾層和溶洞的處理第八節(jié)重力壩的地基處理(1)23（a）深齒坎（b）抗滑樁（c）預(yù)應(yīng)力錨索第八節(jié)重力壩的地基處理(2)軟弱夾層的處理：對于淺埋的夾層，可采用明挖清除，再回填混凝土加固；對于深層的夾層，視其對壩體穩(wěn)定和基礎(chǔ)沉降危害的程度，確定是否需要處理。如需要處理，可采用洞挖后回填混凝土的方法進行加固。為了阻止壩體沿軟弱夾層滑動，可在下游壩趾處設(shè)置深齒、大型鋼筋混凝土抗滑樁或預(yù)應(yīng)力錨索等措施進行加固（a）深齒坎（b）抗滑樁24當(dāng)河岸較陡，又有順坡剪切裂隙時，要校核岸坡沿裂隙的穩(wěn)定性，必要時應(yīng)開挖削坡，若開挖量大，也可采用預(yù)應(yīng)力錨系鋼筋固定岸坡若岸坡平緩穩(wěn)定，岸坡壩段可直接建在開挖的岸坡基巖上；若岸坡較陡，但基巖穩(wěn)定，為使岸坡壩段穩(wěn)定，可考慮把岸坡開挖成梯級，利用基巖和混凝土的抗剪強度增加壩段的抗滑穩(wěn)定，但應(yīng)避免把岸坡挖成大梯級，以防在梯級突變處引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂縫六、兩岸處理當(dāng)河岸較陡，又有順坡剪切裂隙時，要校核岸坡沿裂隙的穩(wěn)定性，必25第九節(jié)碾壓混凝土壩碾壓混凝土壩：利用高效振動碾分層碾壓干貧性混凝土而筑成的大壩碾壓混凝土最早用于水利工程是1961年我國臺灣省石門壩的圍堰心墻。到20世紀80年代進入正式筑壩階段，1980年日本建成世界上第一座壩高89米的島地川碾壓混凝土壩。此后，在全世界范圍迅速發(fā)展。我國碾壓混凝土筑壩技術(shù)起步較晚，但發(fā)展很快。自1986年建成第一座56.8m高的坑口碾壓混凝土壩以后，我國碾壓混凝土壩建設(shè)進入高潮。到2019年為止，在短短的十幾年中，建設(shè)碾壓混凝土壩40多座，高度超過100m的9座，碾壓混凝土拱壩8座。其中200米級高的龍灘重力壩和132米高的沙牌拱壩在高度上、技術(shù)上均處于國際領(lǐng)先水平第九節(jié)碾壓混凝土壩碾壓混凝土壩：利用高效振動碾分層碾26一、碾壓混凝土壩的特點1．施工工藝簡單，施工速度快通倉薄層澆筑，施工工作面大，可交錯薄層連續(xù)上升，無需間歇養(yǎng)護；最大日上升高度1.2m；巴基斯坦的塔貝拉水電站采用碾壓混凝土壩，澆筑強度達18000m3/d2．大量節(jié)約水泥，降低工程造價普通混凝土壩中的單方水泥用量約為180—280kg/m3，如新安江大壩為180kg/m3，丹江口大壩高達270kg/m3。碾壓混凝土壩中單方水泥用量僅為90—50kg/m33．簡化溫控措施，減少壩體縱縫水泥用量較少，壩體采用薄層交替澆筑，表面散熱條件良好，使壩體內(nèi)部混凝土溫度升幅大大降低。日本島地川壩的實測資料表明，壩內(nèi)最大溫升僅8~10℃?？梢圆徊扇ｉT的降溫散熱措施4．簡化施工導(dǎo)流設(shè)施，節(jié)約臨時工程費用施工強度高、速度快；省略了施工圍堰等設(shè)施。我國巖灘工程中的碾壓混凝土圍堰，曾多次通過洪水，堰頂最大過水深達2.2米。但仍能正常運用，對施工基本無不利影響。一、碾壓混凝土壩的特點1．施工工藝簡單，施工速度快27二、碾壓混凝土壩的構(gòu)筑型式1．外包常態(tài)混凝土碾壓混凝土壩（金包銀）壩體內(nèi)部用干貧性碾壓混凝土填筑，上、下游和壩基面用2~3m厚的常態(tài)混凝土，形成一種包裹剖面型式，俗稱金包銀。壩體按常規(guī)分橫縫，采用切縫技術(shù)成縫，縫內(nèi)止水和排水系統(tǒng)與常態(tài)混凝土壩相同，并放在常態(tài)混凝土層內(nèi)二、碾壓混凝土壩的構(gòu)筑型式1．外包常態(tài)混凝土碾壓混凝土壩（金282．富膠凝材料碾壓混凝土壩將礦渣或粉煤灰作為摻合料，加入到混凝土中，拌合成高膠凝材料的無坍落度混凝土，其膠凝材料約為150~230kg/m3，粉煤灰摻用量占60~70%特點：具有強度高、凝聚力強、抗?jié)B性好3．低膠凝材料干貧混凝土碾壓壩

特點：造價低，混凝土方量較大，施工速度快，滲漏較嚴重，抗凍性能差2．富膠凝材料碾壓混凝土壩294．采用專門防滲設(shè)施的全斷面碾壓混凝土壩上游面采用專門的人工防滲材料或高膠凝材料克服了滲漏嚴重和抗凍性差的缺點，又能快速施工，加快施工進度，目前各國應(yīng)用的較多溫泉堡碾壓混凝土拱壩貼復(fù)合土工膜防滲

4．采用專門防滲設(shè)施的全斷面碾壓混凝土壩上游面采用專門的人工30三、碾壓混凝土壩的構(gòu)造（不講）1．碾壓混凝土壩的防滲體、排水設(shè)計為減小壩體內(nèi)的滲透壓力，在碾壓混凝土重力壩上均需布置壩體排水設(shè)施。

2．碾壓混凝土壩的分縫及廊道設(shè)置三、碾壓混凝土壩的構(gòu)造（不講）1．碾壓混凝土壩的防滲體、排水31四、碾壓混凝土材料及配比設(shè)計1．碾壓混凝土材料要求碾壓混凝土材料應(yīng)包括水泥、砂子、石子、外加劑及粉煤灰等活性摻合料。改善混凝土的可碾性，減少用水量降低水化熱，需用減水劑。為防止出現(xiàn)冷縫，有效發(fā)揮快速連續(xù)施工特點，需用緩凝劑。工程上一般均摻用具有緩凝和減水雙重作用的外加劑。如木質(zhì)素黃酸鈣、奈系列、糖蜜復(fù)合劑等2．碾壓混凝土配合比（1）混凝土的強度、抗?jié)B、抗凍性能等滿足壩體設(shè)計要求，具有一定的拉伸應(yīng)變能力。（2）工作度適當(dāng)，拌合物較易碾壓密實，使混凝土重度較大。（3）混凝土質(zhì)量均勻，施工過程中不易發(fā)生分離現(xiàn)象。（4）拌合物初凝時間較長，易于保證碾壓混凝土施工層面良好粘結(jié)，層面物理力學(xué)性能良好。四、碾壓混凝土材料及配比設(shè)計1．碾壓混凝土材料要求32一般碾壓混凝土的配比及具體參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）大體積碾壓混凝土的膠凝材料用量不宜低于130kg/m3，其中水泥熟料不宜低于45kg/m3。摻和量的摻量應(yīng)綜合考慮水泥、摻合料和砂子的質(zhì)量等因素，宜取30~65%。超過65%時應(yīng)做專門的試驗論證。（2）混凝土的水膠比應(yīng)根據(jù)混凝土的強度，耐久性要求確定，其值一般為0.5~0.7?；炷辽奥蕬?yīng)通過試驗選取最優(yōu)砂率值。使用天然骨料時，三級配碾壓率宜取28%~32%，二級配宜取32%~37%，使用人工骨料時，砂率需增加3%~6%。（3）碾壓混凝土拌合熟料的VC值，一般在機口處宜在5~15S范圍內(nèi)。并應(yīng)根據(jù)VC值、骨料的種類、級配情況、砂率等確定。一般單位用水量宜為80~15kg/m3。一般碾壓混凝土的配比及具體參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)如下：33第十節(jié)其他形式的重力壩一、漿砌石重力壩

是用膠結(jié)材料和塊石砌筑而成的。其特點如下：①就地取材；②水泥用量少（比混凝土重力壩可節(jié)省50%左右），因而發(fā)熱量低，可不采取溫控措施，不設(shè)縱縫，可增加壩段寬度；③不需立模，施工干擾少；④施工技術(shù)易為群眾掌握，便于組織人工進行施工。⑤人工砌筑，施工質(zhì)量難于控制；⑥砌體孔隙率較大，需另設(shè)防滲設(shè)備。

第十節(jié)其他形式的重力壩一、漿砌石重力壩341．漿砌石重力壩的材料

(1)石料一般要求上壩石料為質(zhì)地均勻、無裂縫、不易風(fēng)化、堅硬密實、表面清潔的新鮮巖石?？箟簭姸葹?×104kPa～4×104kPa。塊石最小邊長不小于20～30cm，長邊尺寸不得大于短邊的三倍。漿砌石壩的上、下游表面多用條石砌筑，條石長度一般約為高、寬的2～3倍。(2)膠結(jié)材料常用的膠結(jié)材料有水泥砂漿、細石混凝土和混合砂漿。1）水泥砂漿常用于砌筑條石，砂漿強度等級有M7.5、M10等，2)細石混凝土是由水泥、砂、細石和水，按一定配合比拌和而成的。一級配細石混凝土，石料粒徑為0.5cm～2.0cm，細石用量約為砂石總量的30%～50%；3)混合砂漿是在水泥砂漿中摻入一定比例的石灰或粘土等?；旌仙皾{一般用于壩體的水上部分和次要部位。常用的混合砂漿有水泥石灰砂漿、水泥燒粘土砂漿、水泥粘土砂漿等。2.漿砌石重力壩的壩體防滲應(yīng)采取專門的防滲措施。1．漿砌石重力壩的材料35二、寬縫重力壩

（1）寬縫重力壩的特點①揚壓力減小，抗滑穩(wěn)定性相好；②工程量節(jié)省約10%～20%；③壩體混凝土的散熱快；④寬縫部位的模板用量大和寬縫倒坡部位的立模復(fù)雜；⑤分期導(dǎo)流不便。（2）寬縫尺寸布置壩體上游坡通常取n=0.15～0.35，下游坡取m=0.5～0.7，在強度容許條件下，可適當(dāng)加大縫寬比，放緩上游坡。

二、寬縫重力壩（1）寬縫重力壩的特點36三、空腹重力壩在壩內(nèi)沿壩軸線方向開設(shè)連續(xù)的大尺寸空腔時稱空腹重力壩；較實體重力壩可節(jié)省20%～30%空腔部位不用清基，可減少壩基開挖量；空腔有利于壩體混凝土散熱；腔內(nèi)可布置水電站廠房，這時空腔底部需設(shè)置底板?？崭怪亓蔚闹饕秉c是：腹拱（腹孔頂部的拱）設(shè)計及腹拱施工復(fù)雜，有倒懸模板，鋼筋用量較多。

三、空腹重力壩在壩內(nèi)沿壩軸線方向開設(shè)連續(xù)的大尺寸空腔時稱空腹37四、支墩壩概述支墩壩是由一系列順?biāo)鞣较虻闹Ф蘸椭С性诙兆由?、支墩壩的類型按擋水面板的型式，支墩壩可分為平板壩、連拱壩和大頭壩

四、支墩壩概述支墩壩是由一系列順?biāo)鞣较虻闹Ф蘸椭С性诙兆由?82.支墩壩的特點1）節(jié)省混凝土量

增加了水重、減小揚壓力，大頭壩可節(jié)約混凝土20%～40%，平板壩和連拱壩可節(jié)省混凝土30%～60%。2）能充分利用材料的強度

支墩可隨受力情況調(diào)整厚度，充分利用混凝土材料的受壓強度，對于平板則對其抗?jié)B和抗裂要求較高。3）部分型式的支墩壩對地質(zhì)和氣候條件要求高

4）施工條件不同

減少了地基的開挖量，便于布置底孔和施工導(dǎo)流、壩體溫控措施簡易、施工時立模復(fù)雜，且模板用量多，施工難度大。5）側(cè)向穩(wěn)定性2.支墩壩的特點1）節(jié)省混凝土量393.支墩壩的現(xiàn)狀支墩壩是一種性能良好的壩型，我國自50年代以來相繼建成佛子嶺、梅山連拱壩，磨子潭、拓溪等不同形式的支墩壩。其中梅山連拱壩高達88m，拓溪大頭壩高昂104m。巴西與巴拉圭合建的伊泰普大頭壩高達196m，加拿大的丹尼爾約翰遜連拱壩高達215m。佛子嶺連拱壩佛子嶺水庫的連拱壩是一座鋼金混凝土結(jié)構(gòu)的水壩，有21個半圓形的拱，有一里多長，22丈高，能攔5億

立方公尺的洪水，是我國最大最高的空心壩，只用了2年多的時間，就建成了。連拱壩的特點是它有21個拱，有13.5米的直徑。3.支墩壩的現(xiàn)狀支墩壩是一種性能良好的壩型，我國自50年代以40磨子潭梅山連拱壩湖南鎮(zhèn)梅山水庫坐落在史河上游梅山城區(qū)，是淮河流域重點工程，是由我國自行設(shè)計自行施工的當(dāng)時世界上最高的連拱壩，壩高88.24米,全長443.5米。

磨子潭梅山連拱壩湖南鎮(zhèn)梅山水庫坐落在史河上游梅山城區(qū)，是淮河41萬家寨水電站鳥瞰圖萬家寨水電站鳥瞰圖42朱莊水庫砌石重力壩朱莊水庫砌石重力壩43第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造一、壩體混凝土的特性混凝土的強度《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL/T191－96）將混凝土強度等級劃定為C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等十一級。混凝土的強度隨著齡期而增長，因此，在選用設(shè)計強度等級時應(yīng)同時規(guī)定設(shè)計齡期。由于重力壩為大體積混凝土，施工期較長，故而，對壩體混凝土，抗壓設(shè)計齡期一般可取90d，采用保證率為80%的抗壓強度。

第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造一、壩體混凝土的特性44混凝土的耐久性混凝土的耐久性一般包括抗?jié)B、抗凍、抗沖耐磨、抗侵蝕性能等。大壩混凝土抗?jié)B等級的最小允許值項次部位水力坡降抗?jié)B等級1壩體內(nèi)部W22壩體其他部位按水力坡降考慮時i<10W410≤i<30W630≤i<50W8i≥50W10混凝土的耐久性大壩混凝土抗?jié)B等級的最小允許值部位水力坡降抗?jié)B45（2）抗凍性抗凍性是指混凝土在飽和狀態(tài)下，經(jīng)多次凍融循環(huán)而不破壞，同時也不嚴重降低強度的性能，通常以抗凍等級表示?？箖龅燃壏譃镕50、F100、F150、F200、F300五級

（3）抗沖耐磨性（4）抗侵蝕性（5）抗裂性（2）抗凍性46第五講重力壩的材料及構(gòu)造課件47二、壩體混凝土分區(qū)重力壩各部位的工作條件不同，對上述混凝土材料性能指標(biāo)的要求也不同。為了節(jié)約與合理使用水泥，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

二、壩體混凝土分區(qū)重力壩各部位的工作條件不同，對上述混凝土材48第五講重力壩的材料及構(gòu)造課件49（一）橫縫1）

永久性橫縫常做成平面，不設(shè)鍵槽，不進行灌漿，各壩段獨立工作。現(xiàn)在常是溫度縫、沉降縫合二為一，故留成-2cm寬的縫。橫縫內(nèi)需設(shè)止水。止水材料：紫銅片，橡膠、塑料及瀝青等。對于高壩應(yīng)采兩道止水，中間設(shè)瀝青井，中低壩適當(dāng)簡化。 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。三、壩體分縫與止水（一）橫縫三、壩體分縫與止水502）

臨時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）強地震區(qū)，如壩段連成整體，可提高壩體的抗震性能。

臨時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,鍵槽豎向布置。為增加縫面的鉛直向抗剪能力時,鍵槽水平向布置。臨時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）

臨時性橫縫臨時橫縫的縫面鍵槽和灌漿系統(tǒng):51二）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縫是臨時縫，待壩體降到穩(wěn)定溫度后進行接縫灌漿?？v縫布置形式：鉛直、錯縫、斜縫。不設(shè)縱縫——通倉澆注第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造（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。二）縱縫平行于壩軸線方向設(shè)的縫。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造（52（2）錯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，錯縫間距10—15m，縫的錯距不超過澆注塊的一半。錯縫施工簡便，在低壩上使用。（3）斜縫可大段沿主應(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。（2）錯縫53（4）通倉澆筑（不設(shè)縱縫）施工簡便，有利于加快施工進度。壩的整體性好，是發(fā)展的方向。但是要注意溫控。三）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的薄層澆注，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的水泥沙漿，然后澆注。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造（4）通倉澆筑（不設(shè)縱縫）第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造54四、壩體排水 為減小滲水對壩體的不利影響，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）。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造四、壩體排水 為減小滲水對壩體的不利影響，在靠近上游面處55五、廊道系統(tǒng)為滿足施工和適用要求（如灌漿、排水、觀測、檢查、交通的需要），須在壩體內(nèi)設(shè)置各種廊道。這些廊道相互連通，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。五、廊道系統(tǒng)為滿足施工和適用要求（如灌漿、排水、觀測、檢查、56一）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)排水孔及揚壓力觀測孔。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、灌漿操作和搬運灌漿設(shè)備。

第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造一）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57二）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，且不小于3m（寒冷地區(qū)適當(dāng)加厚）。上游側(cè)設(shè)排水溝。第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造廊道應(yīng)力計算和配筋（不講）

大孔口應(yīng)力分析比較復(fù)雜，須采用有限元法電算求解，或用結(jié)構(gòu)試算求應(yīng)力。小孔口時，用彈性力學(xué)中平面問題（無限平板中孔口的應(yīng)力計算）求解。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—58六）壩頂構(gòu)造1—防浪墻；2—路面；3—起重機軌道；4—人行道；5—壩頂排水管；6—壩體排水管第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造懸臂結(jié)構(gòu)拱橋結(jié)構(gòu)六）壩頂構(gòu)造第七節(jié)重力壩的材料及構(gòu)造懸臂拱橋59第八節(jié)重力壩的地基處理天然基巖都有風(fēng)化層、節(jié)理、裂隙、斷層破碎帶及軟弱夾層等方面的缺陷，因此必須進行處理重力壩失事有40%是因為地基問題造成的。地基處理主要包含兩個方面的工作：一是防滲，二是提高基巖強度。一．壩基的開挖與清理目的：使壩體坐落在穩(wěn)定堅固的地基上。規(guī)范規(guī)定： >70m的高壩，必須建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化的巖石上。 30—70m的中壩，必須建在微風(fēng)化或弱風(fēng)化的巖石上。 同一工程中，兩岸較高部位的壩段，可比河床段適當(dāng)放寬。第八節(jié)重力壩的地基處理天然基巖都有風(fēng)化層、節(jié)理、裂隙、斷層60

二．壩基的固結(jié)灌漿目的：提高基巖的強度和整體性，降低地基的透水性。固結(jié)灌漿設(shè)計內(nèi)容：１．決定灌漿范圍：高壩或巖基裂隙發(fā)育，全壩基灌漿；一般情況下在壩踵壩趾處灌漿（為什么？）。２．灌漿孔的深度：一般5—8m；帷幕上游區(qū)8—15m３．灌漿孔的間距：孔距、排距3—6m４．灌漿孔的排列形式：平面上作梅花形或方格形。第八節(jié)重力壩的地基處理二．壩基的固結(jié)灌漿目的：提高基巖的強度和整體性，降低地基的61５．灌漿孔的鉆孔方向：與主要裂隙面正交。６．灌漿的壓力：在不擾動基巖的前提下盡量大。無混凝土蓋重時為0.2—0.4MPa有混凝土蓋重時為0.4—0.7MPa三．帷幕灌漿

壩基防滲處理目的是：減少壩基及繞壩滲漏；防止較大滲流對壩基產(chǎn)生滲透破壞；減小作用在壩基底面上的揚壓力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。

壩基防滲處理方法：降低滲水壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機械或化學(xué)管涌，減小壩基滲透水量。

灌漿材料：水泥漿、化學(xué)灌漿第八節(jié)重力壩的地基處理５．灌漿孔的鉆孔方向：與主要裂隙面正交。第八節(jié)重力壩的地基62帷幕灌漿設(shè)計：1）防滲帷幕的深度：根據(jù)水頭大小，透水層的深度和降低壩基滲透壓力的要求來確定當(dāng)壩基下相對隔水層且較淺時，其應(yīng)伸入到隔水巖層內(nèi)3m～5m；一般情況下，帷幕深度常為0.3～0.7倍水頭。2）帷幕的布置：防滲帷幕灌漿孔的排數(shù)、排距及孔距，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，作用水頭及灌漿試驗資料確定。壩高在100m以下時，可布置一排。對地質(zhì)條件較差，巖體裂隙發(fā)育或可能發(fā)生滲透變形的地段可采用兩排，但壩高在50m以下時，仍可采用一排。兩岸壩頭部位，防滲帷幕宜延伸到相對隔水層或正常蓄水位與地下水位相交處

帷幕灌漿設(shè)計：1）防滲帷幕的深度：根據(jù)水頭大小，透水層的深度633）灌漿壓力：帷幕灌漿必須在澆筑一定厚度的壩體混凝土后進行，一般情況下，灌漿壓力應(yīng)通過試驗確定。通常在帷幕表層不宜小于1.0～1.5倍壩前靜水頭，在孔底不宜小于2～3倍壩前靜水頭，但以不破壞巖體為原則。防滲帷幕沿軸線的部置1—灌漿廊道；2—山坡鉆進；3—壩頂鉆進；4—灌漿平洞；5—排水孔；6—正常蓄水位；7—原水位；

8—帷幕底線；9—原地下水位；10—蓄后地下水位

3）灌漿壓力：帷幕灌漿必須在澆筑一定厚度的壩體混凝土后64四．壩基排水目的：進一步降低壩底面的滲透壓力。設(shè)置：1.設(shè)于防滲帷幕后

2.有時設(shè)有壩基面排水。四．壩基排水目的：進一步降低壩底面的滲透壓力。65五．?dāng)鄬?、軟弱夾層和溶洞的處理第八節(jié)重力壩的地基處理(1)傾角較陡的斷層破碎帶處理：在壩基范圍內(nèi)單獨出露的斷層破碎帶，可將適當(dāng)深度內(nèi)的斷層、破碎帶及其兩側(cè)風(fēng)化巖石挖除或挖至較完整的巖體。五．?dāng)鄬印④浫鯅A層和溶洞的處理第八節(jié)重力壩的地基處理(1)66（a）深齒坎（b）抗滑樁（c）預(yù)應(yīng)力錨索第八節(jié)重力壩的地基處理(2)軟弱夾層的處理：對于淺埋的夾層，可采用明挖清除，再回填混凝土加固；對于深層的夾層，視其對壩體穩(wěn)定和基礎(chǔ)沉降危害的程度，確定是否需要處理。如需要處理，可采用洞挖后回填混凝土的方法進行加固。為了阻止壩體沿軟弱夾層滑動，可在下游壩趾處設(shè)置深齒、大型鋼筋混凝土抗滑樁或預(yù)應(yīng)力錨索等措施進行加固（a）深齒坎（b）抗滑樁67當(dāng)河岸較陡，又有順坡剪切裂隙時，要校核岸坡沿裂隙的穩(wěn)定性，必要時應(yīng)開挖削坡，若開挖量大，也可采用預(yù)應(yīng)力錨系鋼筋固定岸坡若岸坡平緩穩(wěn)定，岸坡壩段可直接建在開挖的岸坡基巖上；若岸坡較陡，但基巖穩(wěn)定，為使岸坡壩段穩(wěn)定，可考慮把岸坡開挖成梯級，利用基巖和混凝土的抗剪強度增加壩段的抗滑穩(wěn)定，但應(yīng)避免把岸坡挖成大梯級，以防在梯級突變處引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂縫六、兩岸處理當(dāng)河岸較陡，又有順坡剪切裂隙時，要校核岸坡沿裂隙的穩(wěn)定性，必68第九節(jié)碾壓混凝土壩碾壓混凝土壩：利用高效振動碾分層碾壓干貧性混凝土而筑成的大壩碾壓混凝土最早用于水利工程是1961年我國臺灣省石門壩的圍堰心墻。到20世紀80年代進入正式筑壩階段，1980年日本建成世界上第一座壩高89米的島地川碾壓混凝土壩。此后，在全世界范圍迅速發(fā)展。我國碾壓混凝土筑壩技術(shù)起步較晚，但發(fā)展很快。自1986年建成第一座56.8m高的坑口碾壓混凝土壩以后，我國碾壓混凝土壩建設(shè)進入高潮。到2019年為止，在短短的十幾年中，建設(shè)碾壓混凝土壩40多座，高度超過100m的9座，碾壓混凝土拱壩8座。其中200米級高的龍灘重力壩和132米高的沙牌拱壩在高度上、技術(shù)上均處于國際領(lǐng)先水平第九節(jié)碾壓混凝土壩碾壓混凝土壩：利用高效振動碾分層碾69一、碾壓混凝土壩的特點1．施工工藝簡單，施工速度快通倉薄層澆筑，施工工作面大，可交錯薄層連續(xù)上升，無需間歇養(yǎng)護；最大日上升高度1.2m；巴基斯坦的塔貝拉水電站采用碾壓混凝土壩，澆筑強度達18000m3/d2．大量節(jié)約水泥，降低工程造價普通混凝土壩中的單方水泥用量約為180—280kg/m3，如新安江大壩為180kg/m3，丹江口大壩高達270kg/m3。碾壓混凝土壩中單方水泥用量僅為90—50kg/m33．簡化溫控措施，減少壩體縱縫水泥用量較少，壩體采用薄層交替澆筑，表面散熱條件良好，使壩體內(nèi)部混凝土溫度升幅大大降低。日本島地川壩的實測資料表明，壩內(nèi)最大溫升僅8~10℃?？梢圆徊扇ｉT的降溫散熱措施4．簡化施工導(dǎo)流設(shè)施，節(jié)約臨時工程費用施工強度高、速度快；省略了施工圍堰等設(shè)施。我國巖灘工程中的碾壓混凝土圍堰，曾多次通過洪水，堰頂最大過水深達2.2米。但仍能正常運用，對施工基本無不利影響。一、碾壓混凝土壩的特點1．施工工藝簡單，施工速度快70二、碾壓混凝土壩的構(gòu)筑型式1．外包常態(tài)混凝土碾壓混凝土壩（金包銀）壩體內(nèi)部用干貧性碾壓混凝土填筑，上、下游和壩基面用2~3m厚的常態(tài)混凝土，形成一種包裹剖面型式，俗稱金包銀。壩體按常規(guī)分橫縫，采用切縫技術(shù)成縫，縫內(nèi)止水和排水系統(tǒng)與常態(tài)混凝土壩相同，并放在常態(tài)混凝土層內(nèi)二、碾壓混凝土壩的構(gòu)筑型式1．外包常態(tài)混凝土碾壓混凝土壩（金712．富膠凝材料碾壓混凝土壩將礦渣或粉煤灰作為摻合料，加入到混凝土中，拌合成高膠凝材料的無坍落度混凝土，其膠凝材料約為150~230kg/m3，粉煤灰摻用量占60~70%特點：具有強度高、凝聚力強、抗?jié)B性好3．低膠凝材料干貧混凝土碾壓壩

特點：造價低，混凝土方量較大，施工速度快，滲漏較嚴重，抗凍性能差2．富膠凝材料碾壓混凝土壩724．采用專門防滲設(shè)施的全斷面碾壓混凝土壩上游面采用專門的人工防滲材料或高膠凝材料克服了滲漏嚴重和抗凍性差的缺點，又能快速施工，加快施工進度，目前各國應(yīng)用的較多溫泉堡碾壓混凝土拱壩貼復(fù)合土工膜防滲

4．采用專門防滲設(shè)施的全斷面碾壓混凝土壩上游面采用專門的人工73三、碾壓混凝土壩的構(gòu)造（不講）1．碾壓混凝土壩的防滲體、排水設(shè)計為減小壩體內(nèi)的滲透壓力，在碾壓混凝土重力壩上均需布置壩體排水設(shè)施。

2．碾壓混凝土壩的分縫及廊道設(shè)置三、碾壓混凝土壩的構(gòu)造（不講）1．碾壓混凝土壩的防滲體、排水74四、碾壓混凝土材料及配比設(shè)計1．碾壓混凝土材料要求碾壓混凝土材料應(yīng)包括水泥、砂子、石子、外加劑及粉煤灰等活性摻合料。改善混凝土的可碾性，減少用水量降低水化熱，需用減水劑。為防止出現(xiàn)冷縫，有效發(fā)揮快速連續(xù)施工特點，需用緩凝劑。工程上一般均摻用具有緩凝和減水雙重作用的外加劑。如木質(zhì)素黃酸鈣、奈系列、糖蜜復(fù)合劑等2．碾壓混凝土配合比（1）混凝土的強度、抗?jié)B、抗凍性能等滿足壩體設(shè)計要求，具有一定的拉伸應(yīng)變能力。（2）工作度適當(dāng)，拌合物較易碾壓密實，使混凝土重度較大。（3）混凝土質(zhì)量均勻，施工過程中不易發(fā)生分離現(xiàn)象。（4）拌合物初凝時間較長，易于保證碾壓混凝土施工層面良好粘結(jié)，層面物理力學(xué)性能良好。四、碾壓混凝土材料及配比設(shè)計1．碾壓混凝土材料要求75一般碾壓混凝土的配比及具體參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）大體積碾壓混凝土的膠凝材料用量不宜低于130kg/m3，其中水泥熟料不宜低于45kg/m3。摻和量的摻量應(yīng)綜合考慮水泥、摻合料和砂子的質(zhì)量等因素，宜取30~65%。超過65%時應(yīng)做專門的試驗論證。（2）混凝土的水膠比應(yīng)根據(jù)混凝土的強度，耐久性要求確定，其值一般為0.5~0.7?；炷辽奥蕬?yīng)通過試驗選取最優(yōu)砂率值。使用天然骨料時，三級配碾壓率宜取28%~32%，二級配宜取32%~37%，使用人工骨料時，砂率需增加3%~6%。（3）碾壓混凝土拌合熟料的VC值，一般在機口處宜在5~15S范圍內(nèi)。并應(yīng)根據(jù)VC值、骨料的種類、級配情況、砂率等確定。一般單位用水量宜為80~15kg/m3。一般碾壓混凝土的配比及具體參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)如下：76第十節(jié)其他形式的重力壩一、漿砌石重力壩

是用膠結(jié)材料和塊石砌筑而成的。其特點如下：①就地取材；②水泥用量少（比混凝土重力壩可節(jié)省50%左右），因而發(fā)熱量低，可不采取溫控措