拱壩的地基處理和巖基上的重力壩基本相同,只是要求更加嚴(yán)格,對(duì)兩岸壩肩的處理尤為重要。
高壩一般應(yīng)開挖至新鮮或微風(fēng)化的下部基巖、中壩應(yīng)盡量開挖至微風(fēng)化或弱風(fēng)化的中、下部基巖。整個(gè)壩基利用巖面的縱坡應(yīng)平順而無突變,拱端開挖應(yīng)注意本章第三節(jié)所述的拱端布置原則。河床覆蓋層原則上應(yīng)全部挖除,如有困難,應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取措施。例如貴州貓?zhí)诱锟诠皦?,?9.5m,因河床覆蓋層較厚,采用雙拱壩體型,以基礎(chǔ)拱橋跨過覆蓋層,并用兩排混凝土防滲墻作為覆蓋層防滲。
拱壩壩基一般都要進(jìn)行全面的固結(jié)灌漿,以增加基巖的整體性。對(duì)于節(jié)理、裂隙發(fā)育的壩基,尚需擴(kuò)大固結(jié)灌漿范圍。對(duì)于坡度大于50o~60o的陡壁面,上游壩基接觸面以及基巖中開挖的所有槽、井、洞等回填混凝土的頂部,尚應(yīng)進(jìn)行接觸灌漿,以提高接觸面上的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度,防止沿接觸面滲漏。
帷幕線一般布置在壓應(yīng)力區(qū),并盡可能靠近上游面。帷幕灌漿可利用壩體內(nèi)的廊道進(jìn)行;當(dāng)壩體較薄或未設(shè)廊道時(shí),可在上游壩腳處進(jìn)行(圖3.25,b)當(dāng)有壩頭繞滲,將影響拱座巖體穩(wěn)定,或?qū)⒁饚?kù)水的水量損失時(shí),防滲帷幕還應(yīng)深入兩岸山坡內(nèi),與重力壩的情況類似,但要求應(yīng)更嚴(yán)格。
在防滲帷幕后應(yīng)設(shè)置壩基排水孔和排水廊道。高壩以及兩岸地形較陡、地質(zhì)條件復(fù)雜的中壩,宜在兩岸設(shè)。
空心重力壩是在平面上呈凸向上游的拱形擋水建筑物,借助拱的作用將水壓力的全部或部分傳給河谷兩岸的基巖。與重力壩相比,在水壓力作用下壩體的穩(wěn)定不需要依靠本身的重量來維持,主要是利用拱端基巖的反作用來支承。拱圈截面上主要承受軸向反力,可充分利用筑壩材料的強(qiáng)度。因此,是一種經(jīng)濟(jì)性和安全性都很好的壩型。 平面上呈拱形并在結(jié)構(gòu)上起拱的作用的壩??招闹亓蔚乃狡拭嬗汕€形拱構(gòu)成,兩端支承在兩岸基巖上。豎直剖面呈懸臂梁形式,底部座落在河床或兩岸基巖上??招闹亓我话阋揽抗暗淖饔?,即利用兩端拱座的反力,同時(shí)還依靠自重維持壩體的穩(wěn)定??招闹亓蔚慕Y(jié)構(gòu)作用可視為兩個(gè)系統(tǒng),即水平拱和豎直梁系統(tǒng)。 水荷載及溫度荷載等由此二系統(tǒng)共同承擔(dān)。當(dāng)河谷寬高比較小時(shí),荷載大部分由水平拱系統(tǒng)承擔(dān);當(dāng)河谷寬高比較大時(shí),荷載大部分由梁承擔(dān)??招闹亓伪戎亓慰奢^充分地利用壩體的強(qiáng)度。其體積一般較重力壩為小。其超載能力常比其他壩型為高。空心重力壩主要的缺點(diǎn)是對(duì)壩址河谷形狀及地基要求較高。
空心重力壩的基礎(chǔ)處理要慎重對(duì)待。務(wù)必查明地質(zhì)條件的薄弱環(huán)節(jié)。在工程措施上要不惜代價(jià)徹底解決。不能輕率處理。對(duì)水文、試驗(yàn)等工作應(yīng)按規(guī)程規(guī)范辦理,這樣才能提高設(shè)計(jì)精度,不然將造成工程失事的遺留病害。所以應(yīng)保證在安全的前提下求經(jīng)濟(jì)合理。 空心重力壩壩址地質(zhì)條件,一般是上部巖石比下部差,左右岸岸坡均有軟弱夾層。為了使空心重力壩傳給基巖的推力分散,易于保持穩(wěn)定,中小型空心重力壩工程,擴(kuò)大其拱端尺寸,即將壩布置為變截面圓拱成大頭空心重力壩是有效的。但相對(duì)于重力壩,空心重力壩對(duì)壩址巖石基礎(chǔ)的要求相對(duì)重力壩要少一些。
1、拱與梁的共同作用;
2、穩(wěn)定性主要依靠?jī)砂豆岸说姆戳ψ饔?,因而?duì)地基的要求很高;
3、拱是一種推力結(jié)構(gòu),承受軸向壓力,有利于發(fā)揮砼及漿砌石材料的抗壓強(qiáng)度;
4、拱梁所承受的荷載可相互調(diào)整, 因此可以承受超載;
5、拱壩壩身可以泄水;
6 、不設(shè)永久性伸縮縫;
7、抗震性能好;
8、幾何形狀復(fù)雜,施工難度大。
少裂隙、新鮮、堅(jiān)硬的巖石,強(qiáng)度高、滲透性低,一般可以不加處理作為天然地基。但風(fēng)化巖、軟巖、節(jié)理裂隙等構(gòu)造發(fā)育的巖石,須采取專門措施進(jìn)行加固。據(jù)《中國(guó)地基處理行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告前瞻》顯示...
答; 重力壩是由砼或漿砌石修筑的大體積檔水建筑物,其基本剖面是直角三角形,整體是由若干壩段組成。 重力壩的工作原理 重力壩在水壓力及其它荷載作用下必需滿足:A、穩(wěn)定要求:主要依依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力...
揚(yáng)壓力 分別計(jì)算正常擋水位、其他擋水位作用下包括滲透壓力和浮托力的揚(yáng)壓力。 按直線比例法計(jì)算壩基揚(yáng)壓力分布,進(jìn)面求作用于底板上揚(yáng)壓力合力。 1、揚(yáng)壓力分布 揚(yáng)壓力 PU=ΥOhU=...
拱壩布置的原則是,根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、水文等自然條件以及樞紐綜合利用要求統(tǒng)籌布置,在滿足穩(wěn)定和建筑物運(yùn)用的要求下,通過調(diào)整拱壩的外形尺寸,使壩體材料的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮,控制拉應(yīng)力在允許范圍之內(nèi),而壩的工程量最省。因拱壩型式比較復(fù)雜,斷面形狀又隨地形地質(zhì)情況而變化,故拱壩布置需有較多的方案,進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,選擇最優(yōu)方案。而最終選定的布置方案,一般需經(jīng)模型試驗(yàn)論證。拱壩布置的步驟:拱壩布置復(fù)雜,需結(jié)合地形地質(zhì)條件,反復(fù)修訂,作多方案比較,最后定出布置圖。
其步驟如下:
①根據(jù)壩址地形、地質(zhì)資料定出開挖深度,繪出壩址利用基巖面等高線圖。綜合考慮地形、地質(zhì)、水文、施工及運(yùn)用條件等,選擇適宜的拱壩壩型。
②利用基巖面等高線地形圖,試定頂拱軸線的位置。頂拱軸線的半徑可參考 。應(yīng)盡量使拱軸線與等高線在拱端處的夾角不小于30°,并使兩端夾角大致相近。按適當(dāng)?shù)闹行慕呛蛪雾敽穸犬嫵鲰敼皟?nèi)外緣弧線。
③初擬拱冠梁剖面尺寸,并擬定各高程拱圈的厚度。一般選取5~10層拱圈,繪制各層拱圈平面圖。各層拱圈的圓心聯(lián)線在平面上最好能對(duì)稱于河谷可利用基巖面地形圖,在垂直面上,這種圓心聯(lián)線應(yīng)是光滑的曲線。
④切取若干垂直剖面,檢查其輪廊是否光滑連續(xù),倒懸是否過大,如不符合要求,應(yīng)適當(dāng)修改拱圈及梁的形狀尺寸。
⑤根據(jù)初定的壩體尺寸進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算及壩肩穩(wěn)定較核。如不符合要求,應(yīng)重復(fù)以上步驟修改壩體布置和尺寸。
⑥將拱壩沿拱的軸線展開,繪成立視圖,顯示基巖面的起伏變化,對(duì)突變處采取削平或填塞措施。
⑦計(jì)算壩體工程量,作為不同方案比較的依據(jù)。
拱壩的應(yīng)力控制標(biāo)涉及到筑壩材料強(qiáng)度的極限值和有關(guān)安全系數(shù)的取值?;炷凉皦卧O(shè)計(jì)規(guī)范(SD145-85)對(duì)允許應(yīng)力尚無明確規(guī)定,設(shè)計(jì)時(shí)采用的允許應(yīng)力還較低。對(duì)于較高的拱壩,允許壓應(yīng)力常取5.0~6.0MPa,個(gè)別的曾用到過9.0MPa。規(guī)范規(guī)定,對(duì)于基本荷載組合,安全系數(shù)為4.0;對(duì)于特殊組合,安全系數(shù)為3.5;當(dāng)考慮地震荷載時(shí),混凝土的允許壓應(yīng)力可比靜荷載情況適當(dāng)提高,但不超過30%。
由于混凝土的抗壓強(qiáng)度較高,拱壩斷面設(shè)計(jì)常受拉受力控制,拉應(yīng)力較大部位常在拱冠梁的上游面壩基處,實(shí)際上這個(gè)部位的拉應(yīng)力稍有超過并不很危險(xiǎn)。因?yàn)楣皦尉哂姓w作用,即使梁底開烈,應(yīng)力即自行調(diào)整,使裂縫發(fā)展到一定程度而停止,而水平拱承載的潛力仍很大。因此現(xiàn)在一般認(rèn)為可適當(dāng)提高梁底上游面的允許拉應(yīng)力值。國(guó)內(nèi)多數(shù)拱壩設(shè)計(jì)允許拉應(yīng)力值大致控制在0.5~1.5 MPa之間。而混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范(SD145-85)規(guī)定:對(duì)于基本荷載組合,允許拉應(yīng)力為1.2 MPa;對(duì)于特殊荷載組合,允許拉應(yīng)力為1.5 MPa。當(dāng)考慮地震荷載時(shí),允許拉應(yīng)力可適當(dāng)提高,但不超過30%。
近年來,隨著拱壩建筑的發(fā)展和人們對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)的深化,有提高允許應(yīng)力、減小安全系數(shù)的趨向。如美國(guó)墾力局1977年《拱壩設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》規(guī)定:對(duì)于正常荷載組合,抗壓安全系數(shù)為3.0,允許壓應(yīng)力為10.58 MPa;對(duì)于非常荷載組合,抗壓安全系數(shù)為2.0,允許壓應(yīng)力為15.68 MPa。在正常荷載組合,允許局部出現(xiàn)拉應(yīng)力,但不大于1.06 MPa;在非常荷載組合時(shí),拉應(yīng)力不大于1.57 MPa。
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隨著國(guó)家整體實(shí)力的提升與進(jìn)步,各地區(qū)水電站的發(fā)展得到了明顯的突破與創(chuàng)新。在新時(shí)代、新技術(shù)背景下,水電站的施工質(zhì)量與過去相比也發(fā)生了不小的改變。近年來,很多水電站施工團(tuán)隊(duì)還會(huì)將一些獨(dú)特的施工處理技術(shù)應(yīng)用其中,為施工開展提供便利條件的同時(shí),為水電站質(zhì)量提供保障。其中,重力壩的地基處理對(duì)水電站整體的安全與平穩(wěn)有著重要的意義和影響,需要對(duì)其進(jìn)行全方位研究。本文就水電站重力壩施工的地基處理進(jìn)行簡(jiǎn)單論述,僅供參考。
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隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快,進(jìn)一步帶動(dòng)了水電站行業(yè)的發(fā)展及建設(shè),我國(guó)水電站工程的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展.而在水電站工程施工過程中,地基施工是重力壩施工的重要環(huán)節(jié),對(duì)整個(gè)水電站工程的施工質(zhì)量及功能有著非常重要的影響.不過,在長(zhǎng)時(shí)間的施工過程中發(fā)現(xiàn),在其地基施工環(huán)節(jié)常出現(xiàn)混凝土裂縫問題,嚴(yán)重影響了整體工程的施工質(zhì)量.基于此,文章以某工程的實(shí)際情況為例,對(duì)重力壩地基施工中存在的問題及其處理措施等方面的內(nèi)容進(jìn)行了分析.希望通過文章的論述,拿出經(jīng)驗(yàn)證可保證重力壩地基施工質(zhì)量的成熟資料,提供同行參考.
重力壩類型
重力壩按筑壩材料的不同分為:混凝土重力壩和漿砌石重力壩。
重力壩按其結(jié)構(gòu)形式分為:①實(shí)體重力壩;②寬縫重力壩;③空腹重力壩。重力壩按泄水條件可分為非溢流壩和溢流壩兩種剖面。
實(shí)體重力壩因橫縫處理的方式不同可分為三類。①懸臂式重力壩:橫縫不設(shè)鍵槽,不灌漿;②鉸接式重力壩:橫縫設(shè)鍵槽,但不灌漿;③整體式重力壩:橫縫設(shè)鍵槽,并進(jìn)行灌漿。
按照混凝土的施工方式,分為常態(tài)混凝土重力壩、碾壓混凝土重力壩。其中碾壓混凝土重力壩由于施工方便,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越,近年來得到了迅速的發(fā)展。
重力壩是由砼或漿砌石修筑的大體積擋水建筑物,其基本剖面是直角三角形,整體是由若干壩段組成。重力壩在水壓力及其他荷載作用下,主要依靠壩體自重產(chǎn)生的抗滑力來滿足穩(wěn)定要求;同時(shí)依靠壩體自重產(chǎn)生的壓力來抵消由于水壓力所引起的拉應(yīng)力以滿足強(qiáng)度要求。
在水壓力及其他外荷載作用下,主要依靠壩體自重來維持穩(wěn)定的壩。重力壩的斷面基本呈三角形,筑壩材料為混凝土或漿砌石。據(jù)統(tǒng)計(jì),在各國(guó)修建的大壩中,重力壩在各種壩型中往往占有較大的比重。在中國(guó)的壩工建設(shè)中,混凝土重力壩也占有較大的比重,在20座高100m以上的高壩中,混凝土重力壩就有10座。
溢流重力壩
overflow gravity dam
溢流重力壩(overflow gravity dam) 是通過頂部宣泄洪水的重力壩。溢流的方式有:①壩頂 溢流,超泄能力較大,應(yīng)用比較廣泛。②大孔口溢流, 為滿足預(yù)泄洪水的要求,將堰頂高程降低,加設(shè)胸墻, 形成大孔口出流。 溢流重力壩剖面是從基本三角形剖面修改而成 的。上游面鉛直或作成折坡。頂部溢流堰常采用 W. E.S冪曲線,大孔口溢流時(shí)則采用射流曲線。下 游面由直線段和反弧段組成(見圖)。反弧段通常采用 錢本剖面 項(xiàng)部溢流段 匕游純乏面 直線段 夸反'段 溢流壩剖面 圓弧曲線,其反弧 半徑R可在(4一 10) hc范圍內(nèi)選取 (hc為校核拱水位 閘門全開時(shí)反弧處 的水深少。直線段 上端與堰頂曲線相 切,下端與反弧相 切,其坡度應(yīng)盡可 能與非溢流壩下游坡度相同。當(dāng)溢流壩剖面超出基本 三角形以外時(shí),為了節(jié)省壩體工程量及滿足水流條 件,可將溢流堰頂部分地懸出上游壩面以外,頂部溢流一般設(shè)閘門控制水流(也有些中、小型 J立程不設(shè)閘門,自由溢流),因此應(yīng)在壩頂設(shè)置閘墩、 工作橋、啟閉機(jī)、公路橋或人行橋等結(jié)構(gòu)和設(shè)備。溢 流壩與非溢流壩聯(lián)接處應(yīng)設(shè)有邊墩和導(dǎo)墻。 在高水頭下溢流時(shí),流速很高,具有很大能量, 常引起建筑物空蝕和振動(dòng),并使下游河床受到?jīng)_刷。 為了使下游溢流面不產(chǎn)生空蝕破壞,在設(shè)計(jì)方面應(yīng)注 意改善水流邊界條件,使壩面光滑平順,且不產(chǎn)生大 的負(fù)壓;在材料方面可使用 較高標(biāo)號(hào)混凝土;在施工方 面要嚴(yán)格控制下游溢流面的 不平整度等。為了防止或減 輕下游河床的沖刷,須采取 有效的消能防沖措施,溢流 重力壩使用的消能方式有: 底流消能、挑流消能、面流 和消力鷹消能等。設(shè)置摻氣 槽減免壩面空蝕的措施,效 果顯著,得到廣一泛應(yīng)用。中國(guó)烏江渡、白山等工程都采用了這種措施。