【導(dǎo)讀】重力壩是一種古老而迄今應(yīng)用很廣的壩型，因主要依靠自重維持穩(wěn)定而得名。重力壩的斷面基本呈三角形，筑壩材料為混凝土或漿砌石。在中國的壩工建設(shè)中,混凝土重力壩也占有較大的比重。壩型選擇和樞紐布置。設(shè)計(jì)采用混凝土重力壩方案，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括擋水壩段的設(shè)計(jì)，溢流壩段的設(shè)計(jì)，然后是細(xì)節(jié)構(gòu)造與壩基處理，有壩基清理、壩基加固、壩基。防滲及壩基排水設(shè)計(jì)、斷層處理等。

　　

【正文】 =（ 1+m2） (+6 ^2)﹥ 0,故上游壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求。 校核情況驗(yàn)算： =（ 1+m2） (+6 ^2)﹥ 0,故上游壩踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足要求 。 ???????? ???? ?? 2200 6)1()( B MBWmrSr???????? ???? ?? 2200 6)1()( B MBWmrSrTL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 23 23 4 壩體細(xì)部構(gòu)造 壩頂構(gòu)造 壩頂結(jié)構(gòu)布置的原則是安全、經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用。故有下列型式：①壩體部分伸向上游；②壩體部分伸向下游，并做成拱橋或橋梁結(jié)構(gòu)型式；③壩頂建成矩形實(shí)體結(jié)構(gòu)，必要時(shí)為移動式閘門啟閉機(jī)鋪設(shè)隱形軌道。壩頂排水一般都排向上游。壩頂常設(shè)防浪墻，高度一般為 ~，厚度應(yīng)能抵抗波浪及漂浮物的沖擊，與壩體牢固地連在一起，防浪墻在壩體分縫處也留伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)止水。如下圖41 所示。 圖 41 非溢流壩壩頂結(jié)構(gòu)布置圖 廊道系統(tǒng) 基礎(chǔ)廊道 在壩內(nèi)靠近上 游壩蹱部位設(shè)基礎(chǔ)（帷幕）灌漿廊道。為了保證灌漿質(zhì)量，提高灌漿壓力，要求距上游面應(yīng)有 ~ 倍作用水頭，且不小于 4~5m；距基巖面不小于 ，一般取 5m 以上。廊道斷面為城門洞形，寬度為 ~3m。以便滿足灌漿作業(yè)的要求。廊道上游側(cè)設(shè)排水溝，下游側(cè)設(shè)排水孔及觀測孔，在廊道最低處設(shè)集水井，以便自流或抽排壩體滲水。 灌漿廊道隨壩基面由河床向兩岸逐漸升高。坡度不宜陡于 45176。，以便鉆孔、灌漿以及設(shè)備的搬運(yùn)。當(dāng)兩岸坡度陡于 45176。時(shí)，基礎(chǔ)灌漿廊道可分層布置，并用豎井連接。當(dāng)岸坡較長時(shí)，每隔適當(dāng)?shù)木嚯x設(shè) 一段平洞，為了灌漿施工方便，每隔 50~100m 宜設(shè)置橫向灌漿機(jī)室。 TL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 24 24 壩體檢查排水廊道 為檢查、觀測和壩體排水的方便，需要沿壩高每隔 30m 設(shè)置檢查和排水廊道一層。斷面形式采用城門洞形，最小寬度 ，最小高度 ，廊道上游壁至上游壩面的距離應(yīng)滿足防滲要求且不小于 3m。對設(shè)引張線的廊道宜在同一高程上呈直線布置。廊道與泄水孔、導(dǎo)流底孔凈距水宜小于 3~5m。廊道內(nèi)的上游側(cè)設(shè)排水溝。 為檢查、觀測的方便，壩內(nèi)廊道要相互連通，各層廊道左右岸各有一個出口，要求與豎井、電梯井連通。 對于壩體斷面尺寸較大 的高壩，為了檢查、觀測和交通的方便，尚需令設(shè)縱向和橫向的廊道。此外，還可根據(jù)需要設(shè)專門性廊道。 如下圖 42所示。 圖 42 壩內(nèi)廊道系統(tǒng)圖 壩體分縫 為了滿足運(yùn)用和施工的要求，防止溫度變化和地基不均勻沉降導(dǎo)致壩體開裂，需要合理分縫。常見的有橫縫、縱縫、施工縫。 TL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 25 25 （ 1） 橫縫 垂直于壩軸線，將壩體分成若干個壩段的縫稱為橫縫，橫縫分永久性和臨時(shí)性兩種。沿壩軸線 15~20m 設(shè)一道橫縫，縫寬的大小主要取決于河谷地形，地基特性，結(jié)構(gòu)布置，溫度變化，澆筑能力等，縫寬一般為 1~2cm。 （ 2） 縱縫 平行于壩軸線的縫 稱縱縫，設(shè)置縱縫的目的，在于適應(yīng)混凝土的澆筑能力和減少施工期的溫度應(yīng)力，代溫度正常之后進(jìn)行接縫灌漿?？v距一般為 15~30cm，不宜過多。縱縫兩側(cè)壩塊的澆筑應(yīng)均衡上升，高差控制在 5~10m。 （ 3） 水平施工縫 壩體上下層澆筑塊之間的結(jié)合面稱為水平施工縫。一般澆筑厚度為 ~，靠近基巖面用 ~ 的薄層澆筑，利于散熱，減少溫升，防治開裂?？v縫兩側(cè)相鄰壩塊水平施工縫不宜設(shè)在同一高程，已增強(qiáng)水平截面的抗剪強(qiáng)度。上、下層澆筑間歇 3~7d，上層混凝土澆筑前，必須對下層混凝土鑿毛，沖洗干凈，鋪 2~3cm強(qiáng)度 較高的水泥砂漿后澆筑。水平施工縫的處理應(yīng)高度重視，施工質(zhì)量關(guān)系到大壩的強(qiáng)度、整體性和防滲性，否則將成為壩體的薄弱層面。 壩體止水 參照《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 DL 50181999，重力壩橫縫的上游面、下游面最高水位以下及壩內(nèi)廊道和孔洞穿過分縫處的周圍等部位應(yīng)布置止水設(shè)施。 如下圖 43 所示，除橫縫止水外，上游設(shè)兩道防水片和一道防滲瀝青等。止水片采用 厚的紫銅片。第一道止水片距上游壩面 。兩道止水片的間距為 ，中間設(shè)置直徑 20cm 的瀝青井，止水片的下部深入巖基 30cm 并與 混凝土緊密嵌固，上部伸到壩頂。 TL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 26 26 圖 43 重力壩橫縫部位應(yīng)布置止水設(shè)施 圖 壩體排水 為了減少壩體滲透壓力，在靠近壩體上右面需設(shè)置排水孔幕。排水孔幕至上游壩面的距離，一般不小于相應(yīng)壩面水頭的 1/10～ 1/12，且不小于 2m，并在上游防滲混凝土土層之后。排水管上端上端通至或溢流壩以下 2～ 3m 處，中間與各層縱向排水廊道相同連，下端通至底層排水廊道。排水管內(nèi)滲水，通過廊道排水溝經(jīng)橫向排水管排至下游。每層廊道之間的排水管，布置成鉛直，不宜有彎頭，以免堵塞。排水管用預(yù)知的多孔混凝土管，澆筑混凝土 時(shí)埋入壩內(nèi)，管間距通常為 2～3m，取 ，內(nèi)徑一般為 15～ 25cm，取 20cm。橫向排水管坡率 i=1%，管入口與廊道集水溝相連，出口通向下游將水排出，管徑取 20cm，間距在與壩的分縫相適應(yīng)的前提下按 30～ 50cm 左右進(jìn)行布置。 TL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 27 27 5 地基處理 由于受長期地質(zhì)作用，天然的地基一般都存在風(fēng)化、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(jìn)行地基處理。經(jīng)過處理后的地基應(yīng)滿足下列要求：具有足夠的強(qiáng)度，已承受壩體的壓力；足夠的抗?jié)B性，以滿足滲透穩(wěn)定，控制流量；良好的整體性和均勻性，以滿足地基 的抗滑穩(wěn)定和減少不均勻沉陷；具有足夠的耐久性，以防止巖體性質(zhì)在水的長期作用下發(fā)生惡化。 常用的處理方法有：開挖與清理、加固處理、壩基帷幕灌漿、基礎(chǔ)排水等方法。 地基開挖與清理 壩基的開挖與清理的最終目的是將壩體坐落在兼顧、穩(wěn)定的地基上。壩基面在主河槽開挖至弱風(fēng)化 巖層 高程，并盡可能使開挖面略向上游傾斜。兩岸岸坡壩段的基巖面開挖成臺階狀。對于靠近壩基面的緩傾角軟弱夾層，埋藏不深的溶洞、溶蝕面應(yīng)盡量挖除，斷層開挖后用混凝土填塞，采用爆破開挖時(shí)應(yīng)避免放大炮，以免造成新的裂隙或使原裂隙張開。開挖后，在澆注混凝 土前，需進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括清除松動的巖塊，打掉突出的尖角，基坑內(nèi)原有的勘探鉆孔井、洞等均應(yīng)回填封堵。 壩基的帷幕灌漿 帷幕灌漿是最好的防滲辦法，可降低滲透水壓力，減少滲流量，防止壩基產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌。在壩址地質(zhì)剖面圖上找出相對不隔水層，因該壩屬于高壩，設(shè)計(jì)深度使防滲帷幕達(dá)到單位吸水量 ? (min m) [按《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范補(bǔ)充規(guī)定》 SDJ2178（試行）第三條 ]和減少滲透壓力的要求，帷幕深度達(dá)到壩基下部 80～ 100m 深范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)取 80m。只設(shè)一排防滲帷幕，鉆孔斜向上游，傾角控制在 5176。以內(nèi)（和垂線夾角）。 帷幕灌漿必須待壩體升至一定高度作蓋重后進(jìn)行，較陡的岸坡段也可在山體里打平洞進(jìn)行。灌漿壓力在帷幕表層不宜小于1～ 倍水頭，底部不宜小于 2～ 3 倍水頭，且以不掀動巖體為原則。 壩基排水 為了進(jìn)一步降低壩底面的滲透壓力，應(yīng)在防滲帷幕后設(shè)置壩基排水系統(tǒng)，做法是先在帷幕灌漿廊道下游側(cè)鉆設(shè)一排主排水孔，并設(shè)兩排輔助排水孔，排水廊道之間加設(shè)半圓排水扣管縱向排水廊道、管由設(shè)在壩段內(nèi)和橫縫間的橫向 排水溝連通，將滲水匯入集水井，由水泵排至壩外。本設(shè)計(jì)主排水孔距取 2m，孔徑取 20cm，TL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 28 28 孔深取 24m。輔助排水孔距取 3m，孔深取 6m。主、輔排水孔內(nèi)填塞沖洗干凈的卵、碎石。排水孔幕在壩內(nèi)的部分需予埋鋼管。在最低位置設(shè)置排水井。 壩基的固結(jié)灌漿 固結(jié)灌漿的目的，是提高基巖的整體性、抗壓、抗剪強(qiáng)度和彈性模量，減少壩基滲漏。本設(shè)計(jì)中，采用壩底全部灌漿的方法。灌漿范圍為應(yīng)力較大的壩踵、壩趾附近，并分別向上下游延伸一定區(qū)域，鉆孔作梅花狀布置，孔距和排距取為20m。加密至最終為 4m。孔深取為 7m。灌漿壓力取 。當(dāng)灌漿孔段單位時(shí)間吸漿量≤ ，再延續(xù) 30～ 60min 可結(jié)束灌漿。 TL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 29 29 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)教學(xué)要求，對水利專業(yè)的本科畢業(yè)生進(jìn)行最后一項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為 TL混凝土重力壩， 對重力壩進(jìn)行細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)和壩基處理，設(shè)計(jì)內(nèi)容有壩頂構(gòu)造設(shè)計(jì)、壩體分縫、廊道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、止水布置以及壩體排水。壩頂構(gòu)造設(shè)計(jì)包括非溢流壩壩頂和溢流壩壩頂設(shè)計(jì)；壩體分縫包括橫縫和縱縫的布置；廊道系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括基礎(chǔ)灌漿廊道和壩體排水檢修廊道；止水布置主要是對中壩的橫縫止水以及陡坡壩體與邊坡接觸面的基礎(chǔ)止水。地基處理 進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容有地基開挖與清理、壩基的固結(jié)灌漿、壩基帷幕灌漿以及壩基排水。通過對壩基處理，使地基具有足夠的強(qiáng)度、整體性、均勻性、抗?jié)B性以及耐久性，這樣才能夠承受重力壩的較大荷載。 TL 混凝土重力壩設(shè)計(jì) 30 30 參考文獻(xiàn) [1] 陳勝宏，陳敏林，賴國偉 .水工建筑物 .第四版 .北京 :黃河水利出版社， . 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