重力坝材料构造及地基处理.pptx

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1、按抗压强度，水工混凝土分为75、100、150、200、250、300及400等标号，75#混凝土只能用在某些不重要的、应力很小的部位，仅作回填及压重用。坝体混凝土的抗压龄期一般可取为90天，最多不超过180天。坝体混凝土的抗拉龄期一般可取为28天，一般不采用后期强度。（一）混凝土的强度指标第1页/共62页（二）混凝土的耐久性抗渗性：抗渗性：混凝土抵抗压力水渗透作用的能力。混凝土抵抗压力水渗透作用的能力。抗冻性：抗冻性：混凝土在饱和状态下，经受多次冻融循环作用而混凝土在饱和状态下，经受多次冻融循环作用而不被破坏，也不严重降低强度的性能。不被破坏，也不严重降低强度的性能。抗磨性：抗磨性：高速水流

2、或挟沙水流的冲刷、磨损作用的性能。高速水流或挟沙水流的冲刷、磨损作用的性能。抗侵蚀性：抗侵蚀性：混凝土抵抗环境水侵蚀的能力。混凝土抵抗环境水侵蚀的能力。包括抗渗、抗冻、抗磨和抗侵蚀等。第2页/共62页 原因：坝体各部分工作条件不同，为了节约和合理使用水泥，通常将坝体按不同部位和不同工作条件分区，采用不同标号。二、坝体混凝土分区 为了便于施工，应尽量减少标号的类别，相邻区的强度标号不宜超过两极，免引起应力集中或产生温度裂缝。分区的厚度一般不得小于2-3米，以便浇筑。第3页/共62页第4页/共62页I 抗冻II 抗侵蚀III、IV 抗渗、低热、强度V 低热VI 抗冲第5页/共62页三、坝体防渗、排

3、水 重力坝坝体上游面和下游面水位以下部分，多采用一层具有防渗、抗冻和抗水侵蚀的混凝土，作为坝体防渗设施。第6页/共62页 为减小渗水对坝体的不利影响，在靠近上游面处布设排水管。距上游面要求小于坝前水深的1/151/25，且不小于2m。管距23m。管径1525cm，太小易堵塞。排水管与廊道连接多采用直通式，且多在上游侧（使廊道干燥）。第7页/共62页第8页/共62页第9页/共62页1、横缝 横缝垂直垂直坝轴线，将坝体分成若干坝段。间距：1520米，也有达20米。横缝有永久性横缝和临时性横缝两种。四、分缝、止水分缝目的：防止坝在运行期间由于温度变化和地基不均匀沉降导致的坝体裂缝。第10页/共62页

4、重力坝的横缝及纵缝重力坝的横缝及纵缝(a)横缝及纵缝布置；(b)竖直纵缝；(c)斜缝 第11页/共62页第12页/共62页 常做成平面，不设键槽，不灌浆，各坝段独立工作。现在常是温度缝、沉降缝合二为一，故留成12cm宽的缝。横缝内需设止水。止水材料：紫铜片，橡胶、塑料及沥青等。对于高坝应采两道止水，中间设沥青井，中低坝适当简化。（一）永久性横缝第13页/共62页 止水片及沥青井需伸入岩基约3050cm，井内填满沥青沙，止水井延伸到最高水位以上，沥青井需延伸到坝顶。沿溢流面，坝体下游最高水位以下和穿越横缝的廊道和孔洞周边均需设止水井。（一）永久性横缝第14页/共62页横缝止水构造示意横缝止水构造

5、示意 l一第一道止水铜片；2一沥青井；3一第二道止水片；4一廊道止水；5一横缝；6一沥青麻片；7一电加热器；8一预制混凝土块 第15页/共62页第16页/共62页 主要用于下述情况:（1）河谷狭窄河谷狭窄河谷狭窄河谷狭窄，做成整体重力坝可适当发挥两岸的支撑作用，有利于坝体的强度和稳定强度和稳定。（2）岸坡较陡岸坡较陡岸坡较陡岸坡较陡的各坝段连成整体可以改善岸坡的稳定性改善岸坡的稳定性。（3在软弱破碎带软弱破碎带软弱破碎带软弱破碎带上的各坝体，连成整体增加坝体刚度增加坝体刚度。（4）强地震区强地震区强地震区强地震区，如坝段连成整体，可提高坝体的抗震性能提高坝体的抗震性能。（二）临时性横缝第17页

6、/共62页临时横缝的缝面键槽和灌浆键槽和灌浆系统:为增加缝面的水平水平向抗剪能力时,键槽竖向竖向布置。为增加缝面的铅直铅直向抗剪能力时,键槽水平水平向布置。临时竖缝灌浆高度视坝高和传力的需要而定，可全部灌，也可局部灌。第18页/共62页 意义：连接必须紧密，以以免免发发生生渗渗漏漏，影响坝体稳定稳定。作法：基岩横向坡（对岸方向）缓于1:2时，坝体浇筑后利用帷幕灌浆对接触灌浆封实；当横向坡陡于1:2时，设接触面止水，在基岩中挖槽嵌入止水片；当横向坡陡于1:1时，按临时横缝处理，在接触面上布设灌浆系统，沿周围嵌入止水片，待混凝土冷却后进行接缝灌浆。（三）坝体与基岩面的连接第19页/共62页 平行平

7、行于坝轴线方向设的缝。目的：适应混凝土的浇筑能力浇筑能力和减小施工期的温度应力温度应力。纵缝是临时缝临时缝，待坝体降到稳定温度后 进行接缝灌浆接缝灌浆。纵缝布置形式：铅直、错缝、斜缝。不设纵缝通仓浇注2、纵缝第20页/共62页 间距1530m。为了使缝面更好地传力，设三角形键槽。槽面大致顺主应力方向。为保证坝面的整体性，铅缝面布设灌浆系统。待坝体温度冷却到稳定温度，坝块收缩，缝的张开度达到0.5mm以上时进行灌浆，缝四周设止水片。（一）铅直纵缝第21页/共62页第22页/共62页第23页/共62页 灌浆压力太高会使坝块底部产生过大的拉应力，使坝体破坏。太低又 不 能 保 证 灌 浆 质 量。一

8、 般 进 浆 管 压 力 0.350.45Mpa(0.350.45kg/cm2)，出浆管压力0.200.25Mpa。第24页/共62页 纵缝两侧的坝块可以单独上升，高差不宜太大。若高差太大，后浇混凝土的温度和干缩变形，造成灌浆面的挤压和剪切，影响纵缝灌浆，反过来对后浇混凝土块键槽出现剪切裂缝。第25页/共62页 浇 注 块 高 度 在 基 岩 附 近 1.52.0m，在 坝 体 上 部 不 大 于 34m，错 缝 间 距1015m。缝的错距不超过浇注块的一半，以免沿竖缝开裂。错缝施工简便，不作灌浆不作灌浆处理，在低坝上使用。（二）错缝第26页/共62页第27页/共62页 可沿主应力方向设置，因

9、缝面剪应力很小，可以不灌浆不灌浆。斜缝须在离斜缝须在离上游面一定距离处终止上游面一定距离处终止。为防止斜缝在终止处向上贯穿，须采用并缝措施：布设并缝钢筋、设并缝廊道等。施工最好使上下块均匀上升。施工复杂，较少采用。（三）斜缝第28页/共62页第29页/共62页 施工简便，有利于加快施工进度。坝的整体性好，是发展的方向。但是要注意温控。（四）通仓浇筑第30页/共62页 浇注块厚度一般为1.54.0m。在基岩表面用0.751.0m的薄层浇注，以利散热、防止开裂。上下浇注块之间常间歇37天。新混凝土浇注前，须清除缝面渣、灰尘和水泥乳膜，用风水枪或压力水冲洗，使表面成为干净麻面。再均匀铺一层23cm的

10、水泥沙浆，然后浇注。3、施工缝（水平工作缝）第31页/共62页 为满足施工和适用要求（如灌浆、排水、观测、检查、交通的需要），须在坝体内设置各种廊道。这些廊道相互连通，构成廊道系统。五、廊道系统第32页/共62页第33页/共62页第34页/共62页第35页/共62页 设在坝踵部位。利用混凝土压重、提高灌浆压力、保证灌浆质量。一般采用城门洞形。断面尺寸应满足灌浆作业的要求。一般底宽2.53.0m，高3.04.0m，距上游面可取0.050.1倍水头，且布小于45m（渗透坡降问题）。廊道底面距基岩布小于1.5倍廊道宽度。廊道上游侧设排水沟，下游侧设排水孔及扬压力观测孔。灌浆廊道沿地形向两岸逐渐升高。

11、坡度不宜大于4045度，以便钻孔、灌浆操作和搬运灌浆设备。（一）基础灌浆廊道第36页/共62页第37页/共62页 常在靠近坝体上游面沿高度方向隔1520m设检查廊道，最小宽度为1.2m，最小高度为2.2m距上游面布小于0.050.07倍水头，且布小于3m（寒冷地区适当加厚）。上游侧设排水沟。（二）检查和坝体排水廊道第38页/共62页 大孔口应力分析比较复杂，须采用有限元法电算求解，或用结构试算求应力。小孔口时，用弹性力学中平面问题（无限平板中孔口的应力计算）求解。（三）廊道应力计算和配筋第39页/共62页六、重力坝的温度控制 由于水泥水化热，浇注以后温度将升高。热胀冷缩作用会使坝体局部拉应力大

12、，从而产生裂缝，削弱了坝体的强度，引起坝体漏税，增加渗透压力，影响坝体安全。第40页/共62页1、合理安排施工季节。2、选择低热水泥。3、选择合适的混凝土级配，以减少水泥用量。4、掺外加剂，减少水泥用量。5、夏季施工，加冰拌和。6、气温骤降时注意保温。温度控制措施：第41页/共62页第八节 重力坝的地基处理 重力坝失事有40%是因为地基问题造成的。地基处理主要包含两个方面的工作：一是防渗，二是提高基岩强度。n坝基要求 强度和稳定性整体性和均匀性抗渗性耐久性第42页/共62页 地基处理的措施开挖清理加固处理固结灌浆防渗帷幕坝基排水专门处理（破碎带、软弱夹层等）第43页/共62页一、坝基的开挖与清

13、理目的：使坝体坐落在稳定坚固的地基上。规范规定：70m的高坝，必须建在新鲜、微风化或弱风化的岩石上。3070m的中坝，必须建在微风化或弱风化的岩石上。同一工程中，两岸较高部位的坝段，可比河床段适当放宽。第44页/共62页二、坝基的固结灌浆目的：提高基岩强度和整体性，降低地基透水性固结灌浆设计内容：、灌浆范围：高坝或岩基裂隙发育，全坝基灌浆；一般情况下在坝踵坝趾处灌浆（为什么？）。灌浆孔深度：一般58m；帷幕上游区815m灌浆孔的间距：孔距、排距 36m第45页/共62页灌浆孔的排列形式：平面上作梅花形或方格形。灌浆孔的钻孔方向：与主要裂隙面正交。灌浆的压力：在不扰动基岩的前提下尽量大。无混凝土

14、盖重时为0.20.4MPa有混凝土盖重时为0.40.7MPa二、坝基的固结灌浆第46页/共62页重重力力坝坝地地基基的的灌灌浆浆 第47页/共62页目的：降低渗水压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减小坝基渗透水量。坝基防渗处理方法：降低渗水压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减小坝基渗透水量。灌浆材料：水泥浆、化学灌浆 三、帷幕灌浆第48页/共62页帷幕灌浆设计：帷幕灌浆设计：1）防渗帷幕的深度：根据水头大小，透水层的深度和降低坝基渗透压力的要求来确定。当坝基下相对隔水层且较浅时，其应伸入到隔水岩层内3m5m；一般情况下，帷幕深度常为0.30.7倍水头。第49页/共62页2）帷幕的布置：防渗

15、帷幕灌浆孔的排数、排距及孔距，应根据工程地质条件、水文地质条件，作用水头及灌浆试验资料确定。坝高在100m以下时，可布置一排。对地质条件较差，岩体裂隙发育或可能发生渗透变形的地段可采用两排，但坝高在50m以下时，仍可采用一排。两岸坝头部位，防渗帷幕宜延伸到相对 隔水层或正常蓄水位与地下水位相交处。帷幕灌浆设计：第50页/共62页 通常在帷幕表层不宜小于1.01.5倍坝前静水头，在孔底不宜小于23倍坝前静水头，但以不破坏岩体为原则。3）灌浆压力：帷幕灌浆必须在浇筑一定厚度的坝体混 凝土后进行，一般情况下，灌浆压力应通过试验确定。帷幕灌浆设计：帷幕灌浆设计：第51页/共62页防渗帷幕沿轴线的布置1

16、灌浆廊道；2山坡钻进；3坝顶钻进；4灌浆平洞；5排水孔；6正常蓄水位；7原水位；8帷幕底线；9原地下水位；10蓄后地下水位 第52页/共62页四、坝基排水目的：目的：进一步降低坝底面的渗透压力。设置：设置：1、设于防渗帷幕后；2、有时设有坝基面排水。第53页/共62页五、断层、软弱夹层和溶洞的处五、断层、软弱夹层和溶洞的处理理（1）倾角较陡的断层破碎带处理：在坝基范围内单独出露的断层破碎带，可将适当深度内的断层、破碎带及其两侧风化岩石挖除或挖至较完整的岩体。第54页/共62页破碎带处理示意破碎带处理示意1一破碎带；2一混凝土梁或混凝土塞；3一混凝土拱；4一回填混凝土；5一坝体荷载 第55页/共

17、62页软弱夹层的处理软弱夹层的处理(高程：高程：m)m)第56页/共62页（2）软弱夹层的处理：对于浅埋的夹层，可采用明挖清除，再回填混凝土加固；对于深层的夹层，视其对坝体稳定和基础沉降危害的程度，确定是否需要处理。如需要处理，可采用洞挖后回填混凝土的方法进行加固。为了阻止坝体沿软弱夹层滑动，可在下游坝趾处设置深齿、大型钢筋混凝土抗滑桩或预应力锚索等措施进行加固。五、断层、软弱夹层和溶洞的处五、断层、软弱夹层和溶洞的处理理第57页/共62页a 深齿坎b 抗滑桩C 预应力锚索第58页/共62页六、两岸处理六、两岸处理 当河岸较陡，又有顺坡剪切裂隙时，要校核岸坡沿裂隙的稳定性，必要时应开挖削坡，若开挖量大，也可采用预应力锚系钢筋固定岸坡。第59页/共62页 若岸坡平缓稳定，岸坡坝段可直接建在开挖的岸坡基岩上；若岸坡较陡，但基岩稳定，为使岸坡坝段稳定，可考虑把岸坡开挖成梯级，利用基岩和混凝土的抗剪强度增加坝段的抗滑稳定，但应避免把岸坡挖成大梯级，以防在梯级突变处引起应力集中，产生裂缝。六、两岸处理第60页/共62页第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页