水工建筑物 全套课件.pptx
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水工建筑物 全套课件.pptx
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,项目1水利枢纽及水工建筑物认知,学习内容:
介绍我国的水资源及水利工程建设情况水利枢纽和水工建筑物的概念水利枢纽对环境的影响水利枢纽与水工建筑物的等级划分本课程的内容、性质和学习方法,项目1水利枢纽及水工建筑物认知,项目1水利枢纽及水工建筑物认知,教学方法,课堂教学,现场参观和分组讨论,项目1水利枢纽及水工建筑物认知,分等,分级的意义,对象,依据,讨论题目:
一、我国的水资源年径流总量2.8万亿m3,居世界第六位。
但人均年径流量仅2200m3,低于世界平均值,108位。
水能资源居世界第一位,6.944亿千瓦。
水资源在时间上和地区上分布不均:
“南丰北贫,夏丰冬枯”,任务1了解我国水资源及水利工程建设情况,我国水能资源经济可开发量最丰富的地区(MW,水利工程:
指对自然界地表水和地下水进行控制与调配,以达到兴水利除水害目的而修建的工程。
秦代李冰主持修建的四川都江堰水利工程,堪称中华民族的骄傲之一。
二、我国的水利工程建设,飞沙堰,都江堰工程,四川省灌县都江堰鱼嘴,四川省灌县都江堰,四川省灌县都江堰取水口,四川省灌县都江堰,四川省灌县都江堰,四川省灌县都江堰,我国水利发展取得的的成就,长江三峡:
1820万千瓦(2250万千瓦),世界之最。
二滩拱坝:
双曲薄拱坝240m高。
我国最大高坝。
位于四川省攀枝花雅砻江上。
我省水利发展猫跳河梯级电站:
“世界坝工博物馆”。
乌江流域水电开发:
洪家渡、普定、引子渡、索风营东风、乌江渡、思林、构皮滩、沙沱。
南盘江:
天生桥一、二级,光照。
黔中水利枢纽,乌江干流梯级电站开发情况(贵州境内),长江三峡水电站1,三峡工程大坝坝址宜昌市三斗坪,三峡工程枢纽布置图,1997年11月8日,三峡工程大江截流,三峡二期围堰,三峡工程二期围堰施工导流,三峡工程二期围堰折除,三峡工程双线五级船闸上游,三峡工程双线五级船闸全貌,三峡船闸下游,三峡工程双线五级船闸下游,三峡电站发电机转子吊装转子最大直径18.738米,高3.639米,重达1780吨,三峡水电站发电机定子吊装,三峡电站水轮机转轮吊装,转轮直径10.427米、高5.08米、总重473吨,三峡电站转轮运输中,转轮直径10.427米、高5.08米、总重473吨,三峡电站左岸厂房,三峡电站左岸厂房机组安装,任务2理解水利枢纽和水工建筑物的概念,一、基本概念为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的,需要修建各种不同类型的水工建筑物,用来控制和支配水流。
这些建筑物统称为水工建筑物。
集中建造的几种水工建筑物配合使用,形成一个有机的综合体,称为水利枢纽。
水利枢纽可分为引水枢纽和蓄水枢纽。
二、水工建筑物类型,1.按功能分类,挡水建筑物泄水建筑物输水建筑物取水建筑物整治建筑物专门建筑物,
(1)挡水建筑物用以拦截江河,形成水库或壅高水位。
如各种类型的坝和水闸,以及为防御洪水或阻挡海潮,沿江河海岸修建的堤防、海塘等。
乌江渡电站大坝,
(2)泄水建筑物用以宣泄多余水量,排放泥沙和冰凌,或为人防、检修而放空水库等,以保证坝和其他建筑物的安全。
水库枢纽中的泄水建筑物可以与坝体结合在一起,如各种溢流坝、坝身泄水孔;也可设在坝体以外,如各式岸边溢洪道和泄水隧洞等。
(3)输水建筑物,为灌溉、发电和供水的需要,从上游向下游输水用的建筑物,如引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸等。
(4)取水建筑物取水建筑物是输水建筑物的首部建筑,如引水隧洞的进口段、灌溉渠首和供水用的进水闸、扬水站等。
如下图为洪家渡水电站进水口。
(5)整治建筑物,用以改善河流的水流条件,调整水流对河床及河岸的作用,以及为防护水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡的冲刷。
如丁坝、顺坝、导流堤、护底和护岸等。
(6)专门建筑物为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
如专为发电用的压力前池、调压室、电站厂房,专为渠道或航道设置的沉沙池、冲沙闸,以及专为过坝用的船闸、升船机、鱼道、过木道等。
永久性建筑物和临时性建筑物。
永久性建筑物是指工程长期使用的建筑物。
根据其重要性又分为主要建筑物和次要建筑物。
临时性建筑物指仅在工程施工期使用的建筑物,如堰等。
2.按使用时间分类,三、水工建筑物的特点,工作条件复杂水工建筑物经常承受着水的作用,产生各种作用力,对其工作条件不利。
施工条件复杂在河床中修筑建筑物,需要解决施工导流的问题,避免建筑物基坑及施工设施被洪水淹没。
对国民经济的影响巨大,任务3了解水利枢纽对环境的影响,一、物理影响水库淹没,上、下游地下水位,水量分配,气候,诱发地震,泥沙淤积等。
二、生态影响鱼类生长,大坝对原河鱼的洄游造成障碍等。
所以许多工程建专门的鱼类养殖站,以解决此问题。
如乌江索风云电站、思林电站养殖站。
为减少水电站对乌江上游珍稀鱼类的影响,贵州黔西索风云营电站专门建设了珍稀鱼类增殖场,每年向乌江上游放生近万尾鱼苗。
图为索风营水电站建在乌江上游旁的珍稀鱼类增殖站。
任务4掌握水利枢纽与水工建筑物等级的划分,1.水利工程的分等依据:
根据SL252-2000,工程的规模、效益和在国民经济中的重要性。
水利水电枢纽工程按其规模、效益和在国民经济中的重要性划分为五等;库容、防洪、治涝、供水、灌溉面积、装机容量六项指标。
见表1-1、1-2。
表1-1,水利水电枢纽工程分等指标,2.水工建筑物的分级,表1-2,水工建筑物级别划分,永久性水工建筑物设计洪水标准分正常运用(设计)和非常运用(校核)两种情况,详见表1-5。
临时性水工建筑物设计洪水标准山区坝体施工根据表1-3确定。
3.洪水标准,表1-3山区、丘陵水利水电工程永久性建筑物洪水标准,根据SL252-2000,重现期(年),任务5熟悉本课程的内容、性质和学习方法,一、内容:
我国的水资源及水利工程的发展建设情况,水利枢纽和水工建筑物的基本知识,一般水工建筑物的工作原理、类型、应用情况、尺寸拟定、水力计算、稳定计算、应力分析和渗流分析,一般水工建筑物对建筑材料、构造和地基的要求和水利枢纽布置等。
二、性质:
水工建筑物是水利水电工程类专业的必修专业核心课。
综合性、专业性、实用性较强。
三、本课程的学习方法,学习内容:
掌握重力坝工作原理、特点、类型、适用条件及布置了解非溢流重力坝剖面确定方法了解重力坝的荷载及其组合了解重力坝的抗滑稳定及应力分析了解溢流重力坝和重力坝的泄水孔掌握重力坝的材料及构造要求掌握重力坝的地基处理了解其他型式的重力坝,项目2重力坝认知,教学方法,课堂教学、现场参观和分组讨论。
长江三峡工程大坝全长2309.5m,最大坝高181m,混凝土总量2800万m3,装机容量1820万kw,是世界上最大的水利枢纽工程,标志着中国大坝建设技术的巨大进步。
防洪、发电、航运是三峡工程的三大任务,相应的建筑物规模宏大。
为了避免相互干扰,影响工程效益发挥,枢纽布置研究中,首先将通航建筑物中尺寸规模较大的船闸布置在左岸半山坡中,避免船闸与其他建筑物争前缘。
泄水和发电两大建筑物都置于河槽内。
通航与泄水和发电三大建筑物分开排列布置。
混凝土重力坝,混凝土重力坝,混凝土重力坝,大坝混凝土体积达1600万m3,从1998年开始混凝土浇筑,1999年至2001年连续3年浇筑量均在400万m3以上。
其中2000年创造了混凝土年浇筑强度548万m3、月浇筑强度55.35万m3、日浇筑强度2.2万m3的世界最高纪录。
其施工技术创新表现在以下几个方面:
三峡大坝泄洪场景,任务1掌握重力坝工作原理、特点、类型、适用条件及布置,混凝土重力坝是一种古老坝型,其体型简单、便于布置泄洪建筑物和较能适应地基条件,因而在坝工发展史上起过重要作用。
目前,世界上最高的混凝土重力坝为1961年建成的瑞士大狄克逊坝,坝高285m。
但因混凝土重力坝依靠自重维持稳定,断面偏大,材料强度未能充分利用,造价较贵,施工周期较长,随着坝高的不断增加,已逐渐被其他坝型替代。
瑞士大狄克逊坝,世界最高的混凝土重力坝。
位于瑞士罗讷河支流迪克桑斯河上,控制流域面积357km2,水库总库容4亿m3。
坝址处河谷呈V形。
最大坝高285米,坝顶长695米。
基岩为良好的花岗片麻岩,抗渗性能良好,但仍作了深度为200米的帷幕灌浆。
为适应地形和地质条件,坝轴线呈折线。
由于库容大而来水量小,除坝身仅有一个泄量为10m3s的底孔外,未设其他泄水建筑物。
坝下几座水电站总装机容量为130万千瓦。
工程于1953年开工,1962年建成。
一、重力坝的作用,重力坝属于挡水建筑物,用来拦截江河渠道水流,以抬高水位或调节流量的挡水建筑物。
二、重力坝的工作原理重力坝的工作原理主要是依靠坝体自重在坝基面所产生的摩擦力和筑坝材料与坝基岩石之间化学作用所产生的凝聚力来抵御上游水压力,维持大坝稳定。
泄洪和施工导流容易解决安全可靠结构简单、结构作用受力明确对地形要求相对较低材料强度一般不能充分发挥受扬压力的影响较大水化热严重,三、重力坝的特点,四、重力坝的类型,按坝的高度分:
高坝、中坝(3070m)、低坝按筑坝材料分:
混凝土重力坝和浆砌石重力坝。
按坝体能不能过水泄水条件分:
溢流重力坝和非溢流重力坝。
按施工方法分:
浇筑式混凝土重力坝和碾压式混凝土重力坝,四、重力坝的类型,5.按坝体结型式分:
实体重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝、预应力重力坝和装配式重力坝。
如图2-2。
索风营电站碾压砼重力坝,索风营电站碾压砼坝施工,图2-2,重力坝按结构形式分类,五、重力坝的适用条件及布置,重力坝一般适用于河谷宽阔,地质条件较好,当地有充足的砂卵石或碎石料的场地。
重力坝一般要布置非溢流重力坝段、溢流重力坝段、以及两个坝段之间的中墩、边墩、导墙(边墩向下游延伸形成导墙)、防浪墙、坝顶桥(工作桥、交通桥)、消能设施等。
还有坝体内部的泄水或取水管道(孔)、廊道、闸门、排水管幕等。
如图2-3。
图2-3,重力坝的布置,剖面设计原则:
在确保坝体安全(应力和稳定条件),满足运用要求的前提下,求得一个剖面尺寸最小美观的坝体外形。
一、基本剖面:
满足应力和稳定条件的最小三角形剖面,一般n=00.2、m=0.60.8、T=(0.70.9)H。
二、实用剖面:
坝顶应有一定的宽度,以满足运用、交通要求。
一般坝顶宽可取坝高的8%10%,且不小于2m。
任务2了解非溢流重力坝剖面确定方法,坝顶高程应有一定超高h=hl+hz+hc。
即:
=设计洪水位+h设,坝顶高程,=校核洪水位+取h大校者,任务2了解非溢流重力坝剖面确定方法,图24重力坝的基本剖面,图8,波浪几何要素及吹程图,任务3了解重力坝的荷载及其组合,一、重力坝的荷载重力:
体积容重水压力:
静水压力和动水压力扬压力:
渗透压力+浮托力泥沙压力:
淤沙高程(淤积年限一般2050年)浪压力:
波浪三要素:
波高,波长,波浪中心线到静水位距离。
图7坝体自重和坝面静水压力计算,图5扬压力分布图,冰压力:
静冰压力+动冰压力,北方地区。
地震力:
地震烈度:
地震对建筑物的影响程度,分为12度,烈度越大,对建筑物的影响就越大。
基本烈度:
指该地区今后一定时期内(约100年左右)可能遭遇的最大烈度。
设计烈度:
指设计时采用的地震烈度。
一般采用基本烈度作为设计烈度。
对级建筑物可根据工程的重要性和遭受地震的危害性,在基本烈度基础上提高一度作为设计烈度。
设计烈度为7度和7度以上地震区应考虑地震力;设计烈度超过9度时,应专门研究;,设计烈度在6度及6度以下时,可不考核地震力。
(3)地震动土压力,
(2)地震动水压力,
(1)地震惯性力,二、重力坝的荷载组合,荷载组合的目的:
用可能同时作用的最不利荷载组合在一起,作为设计依据,使工程安全、经济、合理。
分为:
基本荷载组合和特殊荷载组合。
见表28。
表荷载组合,任务4了解重力坝的抗滑稳定及应力分析,一、重力坝的抗滑稳定分析目的:
检验坝体剖面尺寸是否满足稳定要求。
内容:
计算坝体与坝基面或坝体与部分坝基一起滑动的稳定安全系数,并与规范规定的允许安全系数比较。
要求:
kk方法:
抗滑稳定安全系数=阻滑力/滑动力
(一)抗滑稳定计算截面的选择坝基面或坝基软弱夹层、缓倾角结构面等薄弱面。
(二)坝体抗滑稳定计算,1.抗剪强度公式(2-24)式中W接触面以上的总铅直力,kN;P接触面以上的总水平力,kN;U作用在接触面上的扬压力,kN;f接触面间的摩擦系数。
Ks抗滑稳定安全系数。
2.抗剪断强度公式,(2-26)式中:
C为单位面积上的抗剪断凝聚力f为抗剪断摩擦系数。
允许安全系数K见表2-9。
K/基本组合为3,特殊组合
(1)为2.5。
特殊组合
(2)为2.3。
表2-9抗滑稳定安全系数K,(三)深层滑动稳定分析,(四)提高坝体抗滑稳定的工程措施将上游坝面做成倾斜面,利用水重增加大坝稳定。
将坝基面做成倾斜面。
在坝踵下设齿墙。
加强坝基防渗,减小坝基扬压力。
加固地基。
二、重力坝的应力分析,
(一)目的和方法目的:
检验坝体在施工期和运用期各部位应力是否超过坝体材料的容许值,并为坝体材料分区和孔口、廊道、管道配筋提供依据。
方法:
有理论计算和模型试验法,理论计算方法主要有材料力学法和有限元法。
砼重力坝一般采用材料力学法计算。
对于中、低坝,当地质条件简单时,可只按材料力学法计算。
计算工况:
主要有施工期和运用期。
位置:
坝基面、折坡处截面、削弱部位(廊道、孔口等)坝内应力。
(二)材料力学法1.基本假定坝体是由均质、连续、各向同性的弹性材料构成。
不考虑地基变位对坝体应力影响,坝体各水平截面上的垂直正应力呈直线分布,其数值可用偏心受压公式计算。
坝体为固接在地基上的悬臂梁,可取1m坝长按平面问题进行应力计算。
2.不计扬压力时边缘应力计算,
(1)水平截面上的垂直正应力y:
(25a)(25b)式中:
W计算截面上全部荷载的铅直M计算截面上全部荷载对截面形心力矩之和。
坝体应力计算图,
(2)剪应力的计算,(2-26),(2-27)(3)水平正应力x的计算(2-28),3.不计扬压力时坝内应力计算,
(1)水平截面上的正应力y:
呈直线分布y=a+bx(233),(239),
(2)剪应力:
=a1+b1x+c1x2(235)(3)水平正应力x:
近似按直线分布x=a2+b2x(4)主应力:
按公式(241)4.考虑扬压力时的应力计算采用公试(245)(246)(247),5.应力控制标准,对坝基面铅直正应力y的要求运用期:
小于坝基容许应力,大于零。
施工期:
允许不大于0.1MPa的拉应力。
对坝体应力的要求运用期:
不大于坝体材料允许应力,(0.250.40)0H施工期:
小于坝体材料允许应力,允许有不大于0.2MPa的主拉应力。
任务5了解溢流重力坝和重力坝的泄水孔,溢流重力坝既是挡水建筑物,又是泄水建筑物。
因此,设计时既要满足应力和稳定条件,又要满足泄水要求。
一、溢流重力坝的泄水方式坝顶溢流式:
见图19a大孔口溢流式:
见图19b,图19,图20、2-21,图25c长江葛洲坝水利枢纽泄水闸坝,叠梁闸门,弧形闸门,二、溢流坝的剖面设计,溢流重力坝的剖面与非溢流重力坝剖面类似,只是多一个溢流面,溢流面由顶部溢流段、中间直线段和下部反弧段组成。
详如图20所示。
1.溢流面曲线,堰顶曲线:
可采用椭圆曲线或三心圆弧,见图2-28。
溢流曲线:
常用的有幂曲线和克-奥曲线,过去用克-奥曲线,现在大都采用幂曲线。
幂曲线具有流量系数大,坝体较瘦,坐标定位方便的特点。
(2-58)式中:
Hs为定型设计水头,按堰顶最大水头的75%95%计算,K、n为与上游坝坡有关的参数,坝面垂直时,K=2.0,n=1.85;坝面坡度为3:
1时,K=1.936,n=1.836。
直线段:
与非溢流坝下游坝坡适应。
反弧段:
反弧半径R,一般R愈大,反弧段的流速分布愈均匀,动水压强小,与下游的衔接好。
挑流消能,R不小于(56)hc(hc为反弧段最低处水深),一般采用R=(812)hc较好;底流消能,R宜采用10hc。
挑射角一般采用20o25o,深水河槽可采用15o20o。
挑坎高程应高于下游水位12m。
三、溢流孔口布置,溢流坝孔口尺寸包括:
溢流前缘长度、孔数、孔口型式、每孔的尺寸和堰顶高程,应通过调洪演算、水力计算和方案比较确定。
(一)下泄流量的确定Q溢=Q总-Q0(2-48)式中:
Q总为最大下泄流量;Q0为经电站、泄水孔、船闸、隧洞等建筑物下泄流量之和;为安全系数,正常运用时取=0.750.9,非常运用时取=1.0。
溢流坝顶闸门的设置,对于洪水较小,淹没损失不大的中小型工程,溢流坝顶可不设闸门。
优点:
结构简单,管理方便、造价低、工作可靠。
缺点:
兴利库容和防洪库容不能共用,效益不高。
因此,是否在溢流坝顶设置闸门,应通过技术经济比较确定。
(二)单宽流量的选择,单宽流量q是决定孔口尺寸的重要指标,在下泄流量一定时,q大,溢流坝的长度短,交通桥、工作桥等造价低,枢纽布置容易;但闸门、闸墩的高度高,对下游下能防冲要求高。
因此,q应通过技术经济比较确定。
一般,河谷狭窄,下游水深较大,基岩坚硬抗冲能力强时,应选用较大的单宽流量。
反之应选用较小的单宽流量。
一般,对于软弱基础常取q=2050m/(sm),对于较好基岩常取q=5070m/(sm),对于特别坚硬的基岩常取q=100150m/(sm)。
乌江渡,设计流量时q=165m/(sm),校核流量时q=200m/(sm)。
(三)溢流坝段的总长度,不设闸门时,其长度L=Q/q。
设闸门时,其总长度为L0=L+(n+1)d=nb+(n+1)d式中:
L为溢流段净长度,n为溢流孔数,b为溢流孔每孔净宽,d为闸墩厚度。
选择时n和b时,应考虑闸门的型式、制造能力、闸门及启闭机套数、工作桥跨度、闸门宽高比、分坝体缝等因素,最好采用奇数,以便于闸门对称开启泄流。
大、中型工程,常用,弧形闸门适宜宽高比为1.52.0。
平面闸门也有采用窄深式的。
最好采用规范推荐的标准尺寸。
四、溢流重力坝的消能防冲,1.底流消能,通过开挖消力或建消力坎,促使下泄水流产生淹没式水跃消能,见下图。
2.挑流消能,图2-25,图235差动式挑流鼻坎,3.面流式消能见下图,4.消力戽消能见下图,五、溢流重力坝的上部结构及其布置,闸墩和工作桥闸门和启闭机,任务6掌握重力坝的材料及构造,一、混凝土重力坝的材料砼强度指标的采用:
设计强度龄期一般采用90天,最多不超180天。
并规定28天龄期抗压强度不低于7.5MPa。
设计抗拉强度的龄期一般为28天。
正常养护情况下砼各龄期相对强度见有关规范。
对砼耐久性的要求抗渗性:
抗渗等级有W2、W4、W6、W8、W10。
抗冻性:
抗冻等级有F50、F100、F150、F200、F300。
抗磨性:
强度越高,抗磨性越强。
抗侵蚀性:
指砼抵抗环境水侵蚀的性能。
抗裂性:
指大体积砼抵抗开裂性能。
3.混凝土重力坝的材料分区,砼重力坝材料的分区见图248,分为区。
和区:
上、下游水位以上坝体表面区,其控制因素是抗冻性。
标号一般为C15、S48、D150200和区:
上、下游水位以下坝体表面区和靠近地基的基础砼,控制因素有抗渗性。
标号一般为C20、S12、D200区:
坝基和坝内砼,主要有强度和低热性要求区:
溢流面、泄水孔、导流墙和闸墩等部位,主要要求具有:
抗冲刷、抗磨损和抗冻能力。
分区虽然能降低工程造价和水化热,但增加了施工的复杂性。
分区厚度不宜小于23m,尽量采用同一品种水泥,最好使用大坝低热水泥。
图27,砼重力坝材料分区,二、重力坝的构造,
(一)重力坝的防渗与排水设施重力坝的防渗在砼重力坝上、下游坝面水下部分多采用一层具有防渗、抗冻、抗水侵蚀的砼,作为坝体的防渗设施防渗层厚度一般为1/201/10水头,但不小于2m。
重力坝的排水设施减小坝体的渗透压力,靠近上游坝面设置排水管幕。
见图49。
(二)重力坝的坝身廊道,作用:
满足帷幕灌浆、排泄渗漏积水、安装观测仪器、检查维修坝体需要。
1.基础灌浆排水廊道为满足坝基防渗帷幕灌浆,不影响施工而设置。
增加盖重,提高灌浆压力,灌入坝体与基岩接触面,提高坝的抗剪强度和抗渗能力,若达不到防渗要求,便于补灌。
廊道距上游坝面距离不小于作用水头的0.050.1,且不小于45m。
廊道路坝基之距,最好不小于廊道底宽的1.5倍,以免被灌浆压力掀动开裂。
廊道尺寸一般为宽1.53.0m,高3.04.0m。
2.坝体检查和排水廊道,一般沿坝高每隔1530m设置一层,有的用电梯作为垂直交通。
廊道最小尺寸为宽1.2m,高2.2m。
3.廊道周边的配筋廊道及其他孔洞周边的拉应力区,是应力集中区,宜配置钢筋。
有论证时可少配或不配钢筋。
(三)重力坝的分缝与止水,1.分缝目的:
减小温度应力,适应地基不均匀变形、满足砼浇筑能力要求及砼温度控制要求。
分类:
按时间分,分为永久缝和临时缝;按位置分,分为横缝、纵缝、水平缝。
(1)横缝,垂直于坝轴线布置,沿坝体高度将坝体分割成若干个独立的坝段。
其作用是:
减小温度应力,适应地基不均匀变形、满足浇筑能力要求及温度控制。
横缝一般是永久性的,缝内不灌浆,不设链槽,但必须设止水设备。
缝距:
1520m,与地基、坝高、施工、气候因素和机组间距、泄水孔位置有关。
缝宽:
12cm,缝内常用沥青玛蹄脂填充。
(2)纵缝,平行于坝轴线设置,其目的是为了适应砼浇筑能力和施工期砼散热而设置的临时缝。
图231。
(3)水平施工缝砼重力坝是自下而上分层浇筑的,在上下层砼浇筑块之间形成水平施工缝。
此缝为临时缝,如处理不好,可能成为抗渗、抗剪的薄弱面,必须认真处理。
2.止水,坝内排水图,无砂砼管,任务7掌握重力坝的地基处理,重力坝对地基的要求:
具有足够的强度,能承受重力坝的荷载;具有足够的整体性和均匀性,不均匀沉陷要小;具有足够的抗渗性;具有足够的抗侵蚀和抗风化的能力。
显然,天然地基难以达到上述要求,因此常需对地基进行处理。
重力坝对地基要求介于拱坝和土石坝之间。
除少数较低的溢流重力坝可建在土基上外,一般均需建在岩基上。
对地基处理的主要任务是防渗、提高基岩的强度和整体性。
一、地基开挖与清理,地基开挖与清理的目的是使坝体坐落在稳定、坚固的地基。
但坝基开挖的深度,直接影响工程的安全和造价,应结合工程具体情况慎重决定。
高坝应建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上;中坝可建在微风化至弱风化上部基岩上。
靠近坝基面的缓倾角软弱夹层应尽可能清除;顺河流向的基岩面尽可能略向上游倾斜,以增加坝体抗滑稳定性。
基岩面应尽量平顺,避免高差悬殊过大造成应力集中。
基岩开挖到最后0.51.0m,应采用手风钻钻孔,小药量爆破;遇到易风化的页岩、粘土岩等,应留0.20.3m的保护层,待浇筑砼前再挖除。
基岩开挖后,砼浇筑前,应进行彻底的清理和冲洗,清除松动若石,打掉突出的尖角。
封堵基坑中原有的钻孔、井、洞等。
二、坝基的加固处理,
(一)固结灌浆固结灌浆的目的是:
提高基岩的整体性和强度,降低地基的透水性。
固结灌浆就是在坝基面上采用浅孔低压灌浆,灌浆孔呈梅花状或方格状布置。
孔深58m,孔距、排距约34m,采用内插逐渐加密的方法施工,灌浆压力一般为0.20.4MPa,有时可达0.7MPa,以不掀动岩石为限。
(二)局部加固措施,走向大致平行于坝轴线的陡倾角断层破碎带图1-53。
这种破碎带不影响渗漏,只需进行加固处理,一般采用砼塞或砼拱将力传给两边完整基若上。
顺河流向的陡倾角断层破碎带这种破碎带除采用砼塞或砼拱加固处理外,还需进行防渗处理,一般采用较深的砼塞。
(二)局部加固措施,3.缓倾角破碎带这种情况同时存在防渗、强度和滑动问题,一般采用平洞、斜井回填砼的办法,使之形成一组框格形的支承系统,兼备防渗、抗滑和提高承载能力的作用。
三、坝基防渗处理帷幕灌浆,灌浆目的:
降低坝底渗透压力,减少坝基渗流量。
采用深孔高压灌水泥浆或化学浆。
贵州乌江上的东风水电站为防止水库蓄水后喀斯特渗漏,采用混凝土封堵和帷幕灌浆防渗措施,帷幕长3664m,防渗面积为55万m2,帷幕灌浆32.15万m,最大孔深120m,帷幕为1排2排孔,孔距2m3m,灌浆采用孔口封闭自上而下不待凝高压灌浆,最大灌浆压力5MPa。
灌浆深度:
穿过透水层深入相对隔水层35m
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