第五讲重力坝的材料及构造课件

書式設定,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,第七节 重力坝的材料及构造,一、坝体混凝土的特性,混凝土的强度,水工混凝土结构设计规范,（,SL/T191,96,）将混凝土强度等级划定为,C10,、,C15,、,C20,、,C25,、,C30,、,C35,、,C40,、,C45,、,C50,、,C55,、,C60,等十一级。混凝土的强度随着龄期而增长，因此，在选用设计强度等级时应同时规定设计龄期。由于重力坝为大体积混凝土，施工期较长，故而，对坝体混凝土，,抗压设计,龄期一般可取,90d,，采用保证率为,80%,的抗压强度。,第七节 重力坝的材料及构造一、坝体混凝土的特性,1,混凝土的耐久性,混凝土的耐久性一般包括抗渗、抗冻、抗冲耐磨、抗侵蚀性能等。,大坝混凝土抗渗等级的最小允许值,项次,部位,水力坡降,抗渗等级,1,坝体内部,W2,2,坝体其他部位按水力坡降考虑时,i10,W4,10,i30,W6,30,i70m,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。,第八节 重力坝的地基处理天然基岩都有风化层、节理、裂隙、断层,17,二坝基的固结灌浆,目的：提高基岩的强度和整体性，降低地基的透水性。,固结灌浆设计内容：,决定灌浆范围：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？,）。,灌浆孔的深度：一般,58m,；帷幕上游区,815m,灌浆孔的间距：孔距、排距,36m,灌浆孔的排列形式：平面上作梅花形或方格形。,第八节 重力坝的地基处理,二坝基的固结灌浆目的：提高基岩的强度和整体性，降低地基的,18,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。,无混凝土盖重时为,0.20.4MPa,有混凝土盖重时为,0.40.7MPa,三帷幕灌浆,坝基防渗处理目的是,：减少坝基及绕坝渗漏；防止较大渗流对坝基产生渗透破坏；减小作用在坝基底面上的扬压力，提高坝体的抗滑稳定性。,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,第八节 重力坝的地基处理,灌浆孔的钻孔方向：与主要裂隙面正交。第八节 重力坝的地基,19,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,3m,5m,；一般情况下，帷幕深度常为,0.3,0.7,倍水头。,2,）帷幕的布置：防渗帷幕灌浆孔的排数、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：1）防渗帷幕的深度：根据水头大小，透水层的深度,20,3,）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。,通常在帷幕表层不宜小于,1.0,1.5,倍坝前静水头，在孔底不宜小于,2,3,倍坝前静水头，但以不破坏岩体为原则。,防渗帷幕沿轴线的部置,1,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,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,21,四坝基排水,目的：进一步降低坝底面的渗透压力。,设置：,1.,设于防渗帷幕后,2.,有时设有坝基面排水。,四坝基排水目的：进一步降低坝底面的渗透压力。,22,五断层、软弱夹层和溶洞的处理,第八节 重力坝的地基处理,(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。,五断层、软弱夹层和溶洞的处理第八节 重力坝的地基处理(1),23,（,a,）深齿坎 （,b,）抗滑桩 （,c,）预应力锚索,第八节 重力坝的地基处理,(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,（a）深齿坎 （b）抗滑桩,24,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,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,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,25,第九节 碾压混凝土坝,碾压混凝土坝,：,利用高效振动碾分层碾压干贫性混凝土而筑成的大坝,碾压混凝土最早用于水利工程是,1961,年我国台湾省石门坝的围堰心墙。,到,20,世纪,80,年代进入正式筑坝阶段，,1980,年日本建成世界上第一座坝高,89,米的岛地川碾压混凝土坝。,此后，在全世界范围迅速发展。我国碾压混凝土筑坝技术起步较晚，但发展很快。,自,1986,年建成第一座,56.8m,高的坑口碾压混凝土坝以后，我国碾压混凝土坝建设进入高潮。,到,2019,年为止，在短短的十几年中，建设碾压混凝土坝,40,多座，高度超过,100m,的,9,座，碾压混凝土拱坝,8,座。其中,200,米级高的龙滩重力坝和,132,米高的沙牌拱坝在高度上、技术上均处于国际领先水平,第九节 碾压混凝土坝碾压混凝土坝：利用高效振动碾分层碾,26,一、碾压混凝土坝的特点,1,施工工艺简单，施工速度快,通仓薄层浇筑，施工工作面大，可交错薄层连续上升，无需间歇养护；,最大日上升高度,1.2m,；巴基斯坦的塔贝拉水电站采用碾压混凝土坝，浇筑强度达,18000m3/d,2,大量节约水泥，降低工程造价,普通混凝土坝中的单方水泥用量约为,180280kg/m3,，如新安江大坝为,180kg/m3,，丹江口大坝高达,270kg/m3,。碾压混凝土坝中单方水泥用量仅为,9050kg/m3,3,简化温控措施，减少坝体纵缝,水泥用量较少，坝体采用薄层交替浇筑，表面散热条件良好，使坝体内部混凝土温度升幅大大降低。日本岛地川坝的实测资料表明，坝内最大温升仅,810,。可以不采取专门的降温散热措施,4,简化施工导流设施，节约临时工程费用,施工强度高、速度快；省略了施工围堰等设施。,我国岩滩工程中的碾压混凝土围堰，曾多次通过洪水，堰顶最大过水深达,2.2,米。但仍能正常运用，对施工基本无不利影响。,一、碾压混凝土坝的特点1施工工艺简单，施工速度快,27,二、碾压混凝土坝的构筑型式,1,外包常态混凝土碾压混凝土坝（金包银）,坝体内部用干贫性碾压混凝土填筑，上、下游和坝基面用,23m,厚的常态混凝土，形成一种包裹剖面型式，俗称金包银。,坝体按常规分横缝，采用切缝技术成缝，缝内止水和排水系统与常态混凝土坝相同，并放在常态混凝土层内,二、碾压混凝土坝的构筑型式1外包常态混凝土碾压混凝土坝（金,28,2,富胶凝材料碾压混凝土坝,将矿渣或粉煤灰作为掺合料，加入到混凝土中，拌合成高胶凝材料的无坍落度混凝土，其胶凝材料约为,150230kg/m3,，粉煤灰掺用量占,6070%,特点：具有强度高、凝聚力强、抗渗性好,3,低胶凝材料干贫混凝土碾压坝,特点：造价低，混凝土方量较大，施工速度快，渗漏较严重，抗冻性能差,2富胶凝材料碾压混凝土坝,29,4,采用专门防渗设施的全断面碾压混凝土坝,上游面采用专门的人工防渗材料或高胶凝材料,克服了渗漏严重和抗冻性差的缺点，又能快速施工，加快施工进度，目前各国应用的较多,温泉堡碾压混凝土拱坝贴复合土工膜防渗,4采用专门防渗设施的全断面碾压混凝土坝上游面采用专门的人工,30,三、碾压混凝土坝的构造（,不讲,）,1,碾压混凝土坝的防渗体、排水设计,为减小坝体内的渗透压力，在碾压混凝土重力坝上均需布置坝体排水设施。,2,碾压混凝土坝的分缝及廊道设置,三、碾压混凝土坝的构造（不讲）1碾压混凝土坝的防渗体、排水,31,四、碾压混凝土材料及配比设计,1,碾压混凝土材料要求,碾压混凝土材料应包括水泥、砂子、石子、外加剂及粉煤灰等活性掺合料。改善混凝土的可碾性，减少用水量降低水化热，需用,减水剂,。为防止出现冷缝，有效发挥快速连续施工特点，需用,缓凝剂,。,工程上一般均掺用具有,缓凝和减水双重作用的外加剂,。如木质素黄酸钙、奈系列、糖蜜复合剂等,2,碾压混凝土配合比,（,1,）混凝土的强度、抗渗、抗冻性能等满足坝体设计要求，具有一定的拉伸应变能力。,（,2,）工作度适当，拌合物较易碾压密实，使混凝土重度较大。,（,3,）混凝土质量均匀，施工过程中不易发生分离现象。,（,4,）拌合物初凝时间较长，易于保证碾压混凝土施工层面良好粘结，层面物理力学性能良好。,四、碾压混凝土材料及配比设计1碾压混凝土材料要求,32,一般碾压混凝土的配比及具体参数控制标准如下：,（,1,）大体积碾压混凝土的胶凝材料用量不宜低于,130kg/m3,，其中水泥熟料不宜低于,45kg/m3,。掺和量的掺量应综合考虑水泥、掺合料和砂子的质量等因素，宜取,3065%,。超过,65%,时应做专门的试验论证。,（,2,）混凝土的水胶比应根据混凝土的强度，耐久性要求确定，其值一般为,0.50.7,。混凝土砂率应通过试验选取最优砂率值。使用天然骨料时，三级配碾压率宜取,28%32%,，二级配宜取,32%37%,，使用人工骨料时，砂率需增加,3%6%,。,（,3,）碾压混凝土拌合熟料的,VC,值，一般在机口处宜在,515S,范围内。并应根据,VC,值、骨料的种类、级配情况、砂率等确定。一般单位用水量宜为,8015kg/m3,。,一般碾压混凝土的配比及具体参数控制标准如下：,33,第十节 其他形式的重力坝,一、浆砌石重力坝,是用胶结材料和块石砌筑而成的。,其特点如下：就地取材；水泥用量少（比混凝土重力坝可节省,50%,左右），因而发热量低，可不采取温控措施，不设纵缝，可增加坝段宽度；不需立模，施工干扰少；施工技术易为群众掌握，便于组织人工进行施工。人工砌筑，施工质量难于控制；砌体孔隙率较大，需另设防渗设备。,第十节 其他形式的重力坝一、浆砌石重力坝,34,1,浆砌石重力坝的材料,(1),石料,一般要求上坝石料为质地均匀、无裂缝、不易风化、坚硬密实、表面清洁的新鲜岩石。抗压强度为,3104kPa,4104kPa,。,块石最小边长不小于,20,30cm,，长边尺寸不得大于短边的三倍。浆砌石坝的上、下游表面多用条石砌筑，条石长度一般约为高、宽的,2,3,倍。,(2),胶结材料,常用的胶结材料有水泥砂浆、细石混凝土和混合砂浆。,1,）水泥砂浆常用于砌筑条石，砂浆强度等级有,M7.5,、,M10,等，,2),细石混凝土是由水泥、砂、细石和水，按一定配合比拌和而成的。一级配细石混凝土，石料粒径为,0.5cm,2.0cm,，细石用量约为砂石总量的,30%,50%,；,3),混合砂浆,是在水泥砂浆中掺入一定比例的石灰或粘土等。混合砂浆一般用于坝体的水上部分和次要部位。常用的混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥烧粘土砂浆、水泥粘土砂浆等。,2.,浆砌石重力坝的坝体防渗,应采取专门的防渗措施。,1浆砌石重力坝的材料,35,二、宽缝重力坝,（,1,）宽缝重力坝的特点,扬压力减小，抗滑稳定性相好；,工程量节省约,10%,20%,；,坝体混凝土的散热快；,宽缝部位的模板用量大和宽缝倒坡部位的立模复杂；,分期导流不便,。,（,