1、 3-4溢流重力壩的剖面設計泄水重力壩既時擋水建筑物,又是泄水建筑物一、溢流重力壩的泄水方式：1.壩頂溢流2,壩深泄水孔泄水溢流重力壩的作用：承當泄水、放水、排砂、放空水庫和施工導流等任務二、設計要求：1.滿足穩定和強度要求外；2,還需要按實際要求確定：位置選擇、泄水方式的組合、泄量分配、3,堰頂和泄水孔口高程與位置三、溢流重力壩一溢流重力壩的工作特點1、足夠尺寸,良好體形、較大 m;2、水流平順、不產生振動或、負壓,不免空蝕、空穴；3、不產生嚴重的沖刷；4、主流在河床部位,不產生折沖水流5、有限制靈活的下泄設備二孔口設計1、設計步驟：2、選定泄水方式,擬定泄水布置方案和假設干剖面；3、初定孔

2、口尺寸,按規定進行洪水標準的調洪演算,確定防洪庫容、設計和校核水位以及相 應的下泄流量；4、估算淹沒損失以及樞紐造價,進行綜合比擬,確定最優方案.三溢流壩的體形設計1曲線的組成：2曲線的設計要求：頂部曲線堰頂溢流曲線下游段：WES 曲線：xn = KHdnyn=1.85;克奧曲線：給定坐標值和施工非常方便.上游段：三圓弧曲線：給定方程的曲線：= 0.413-0,625 -0.811,85 DHdHd大孔口泄流 設有胸墻2一一rX, 一下旃段：y =-7-2一般取0.96,4#也定型設計水頭 Hd=0.750.95H max上游段同前.反弧段：中間直線段3剖面設計四設計具體步驟：q等有關,由水力

3、計算確定；初擬時,溢流1 .洪水標準2 .孔口型式：開敞溢流式：xn=KHdny2大孔口溢流式：y = Y 412Hd3 . 孔口尺寸：溢流孔口尺寸與堰型、堰頂高程和單寬流量堰凈寬B=Q溢/q,設溢流孔每孔凈寬為 b,孔數為n個,令閘墩厚度為d,那么溢流壩前緣總寬度 B1 =nb 十n -1d o4 .計算公式：堰流： 孔流：5 .泄洪要求 四、閘門和啟閉機閘門類型：位置及作用啟閉特點閘門類型工作閘門堰頂；調節下 泄流量啟閉力大、動水 中啟閉；平面閘門弧形閘門事故閘門緊急運用時動水中啟閉；平囿閘門檢修閘門短期擋水,檢 修設備啟閉力小、靜水 中啟閉；平面閘門、浮箱閘 門、疊梁閘門平面閘門弧形閘門

4、的比擬：平面閘門：結構簡單、閘墩受力條件好,各孔口可以共用一個活動式啟閉機； 缺點：啟閉力大, 閘墩厚弧形閘門：啟閉力小,閘墩薄；無門槽,水流平順；缺點：閘墩長,受力條件差,.活動式：多用于平面閘門,兼用于起吊工作閘門和檢修閘門固定式：固定于工作橋上,多用于弧形閘門五、閘墩和工作橋閘墩形狀閘墩厚度閘墩長度和高度閘墩的邊墻閘墩分縫橫縫的位置設在閘墩中間：地基不均勻沉降時不影響閘門的啟閉；設在溢流孔跨中：易受地基不均勻沉降影響,水流從縫上過,造成局部水流不順六、消能防沖設計1、消能工的設計原那么和型式：2、底流消能：特點及舉措：底流消能工作可靠, 但工程量 較大,多用于低水頭、大流量、地質條件較差

5、 的溢流重力壩.護坦構造與設計：護坦的穩定計算確定護坦的厚度：抗滑舉措：護坦的分縫以及材料:3、挑流消能鼻坎挑流消能設計主要包括：選擇合 適的鼻坎型式、鼻坎高程和挑射角度、反弧 半徑、鼻坎構造和尺寸；計算挑射距離和最 大沖坑深度；校核挑射水流形成的沖坑是否 影響壩體的平安.設計的主要內容：挑 距 計 算L = v12sin 二 cosi V1cos. v12sin22g( h2)gL =Ttan沖刷坑深度計算：tk = kq0.5H 0.25挑流鼻坎體形的設計：擴上坎連續坎差動坎斜挑坎扭曲坎上下坎窄縫坎分流墩4、面流消能與消力庠消能:其優點是：下游河床可以不設護坦,工程量小；水流外表可以過木、

6、排冰,不會損傷壩面. 缺點是：對下游水深有較高要求；波狀水躍衰減慢,對電站運行及下游航運不利,且易沖刷兩岸.5、下游折沖水流以及防治舉措：由于下游水流不能迅速在平面上擴散,使在主流兩側容易形成回流,主流受到壓縮,使護坦后 的單寬流量增加,流速在長距離內不能降低,引起河床的沖刷；當兩側的回流強度不同、水位不 同時,還可能將主流壓向一側,形成折沖水流.穩定舉措錨固后的計算后的校核： 3-6重力壩的深式泄水孔、壩身泄水孔的作用及工作條件作用：預泄水庫,增大水庫調蓄水平放空水庫以檢修排放泥沙,減少水庫淤積隨時向下游放水,滿足航運或灌溉要求 施工導流工作條件： 二、壩身泄水孔的形式及布置有壓泄水孔無壓泄

7、水孔雙層泄水孔分類：1按作用：泄洪孔發電孔沖沙孔放水孔灌溉孔導流孔盡量考慮一孔多用2按流態有壓泄水孔無壓泄水孔3按高程表孔、中孔和底孔 三、有壓泄水孔見深孔中東風圖1進口曲線進口曲線應該滿足的要求：減少進水口體形設計局部水頭損失,提升泄水水平,限制負壓,預防空蝕.進口曲線：符合流線規律,常采用 1/4的橢圓曲線：a取0.30喇叭進水口三向圓柱進水口三向橢圓進水口推薦垂直軸線橢圓方程：表 2-16小型工程直接才用圓柱和斜圓柱2閘門和閘門槽設計目的：預防設計不當引起空蝕矩形門槽v10m/s閘門：采用平面閘門和弧形閘n各自的優缺點：閘門槽、運用、啟閉力、 空蝕可能性、結構復雜性3孔身有壓泄水孔多采用

8、矩形斷面,泄流水平較小的有壓泄水孔那么常采用圓形斷面.孔身鋪設鋼筋 或者鋼板.無壓泄水孔常采用矩形,孔頂預留足夠的空間,高度可以是靜水位以上加30%50%的水深.門槽后為自由射流設計的水舌曲線.明流段可以向側向擴散.4漸變段L二(1.52.0)D,邊壁收縮率限制在 1: 101: 5之間.5豎向連接有壓孔用圓弧連接：R大于5倍孔徑無壓孔用拋物線連接：x =15.5 . y6平壓管和通氣孔平壓管設于檢修閘門和工作閘門之間；直徑由充水時間決定.平壓管作用：靜水中啟閉檢修門Qd -C.09VWA7泄水孔的應力分析(略)四、無壓泄水孔的設計 見大朝山剖面圖4a布置及組成：平面上布置成直線；過水斷面為矩

9、形或城門洞形.由壓力短管和明流段組成.壓力短管組成： 進口曲線段、檢修門槽段、壓坡段 1: 4-1 :明流段必須保證穩定無壓流,禁止明滿流交替,孔頂應預留足夠的平安 槽底拋物線方程：3通氣孔面積計算同前 3-7重力壩的材料和構造、混凝土重力壩的材料1、混凝土的強度指標設計強度與混凝土的齡期：壩體混凝土抗壓設計強度的齡期一般用90d,最多不超過180d.同時還規定28d齡期的抗壓強度不得低于7.5Mpa.設計抗拉強度的齡期采用28d, 一般不采用后期強度. 2、混凝土的耐久性要求抗滲TW2、W4、W6、W8、W10、W12 等六級抗凍TF400、F300、F200、F150、F100、F50 等

10、六級抗磨性以混凝土的最低強度等級作要求如在什么條件下混凝土強度等級不得低于多少等抗侵蝕性以混凝土的最低強度等級作要求如在什么條件下混凝土強度等級不得低于多少等3、重力壩的材料分區的意義I區一一為上、下游最高水位以上壩體表層混凝土.在嚴寒地區多采用厚2m-3m的抗凍混凝土,一般用 .5、P4、F100F200.I區一一為上、下游水位變化區的壩體 表層混凝土,多采用厚3m- 5m的抗滲、抗凍并具有抗侵蝕性的混凝土,一般用 C5、P8、F150F300.I區一一分別為上、下游最低水位以下 壩體表層混凝土,其抗滲性要求較高,多采用 厚23m的抗滲混凝土,一般用G.、P10、F100OI區一一為壩體靠近

11、根底的底部混凝土,主要滿足強度要求,一般用.0、P10、F200、VI 為壩體內部混凝土,多采用低標號低熱混凝土,一般用C1015、P42、DvoI區一一抗沖刷部位的混凝土,如溢流面、泄水孔、導墻和閘墩等.抗壓強度不低于20MPa-25MPa (90d齡期),嚴寒地區應滿足抗凍要求 ,一般用 餐以上、F200F300.二、重力壩的壩頂構造1 .非溢流壩段,壩頂上游常設置防浪墻,以降低壩體的高度2 .溢流壩段,溢流壩段上部結構應根據運用要求布置.一般應有閘墩、工作橋、閘門、啟 閉設施、胸墻及交通橋等(1)閘墩：閘墩在平面形狀上應盡可能使水流平順,長度要滿足壩頂的布置要求；最大高程應和壩頂平齊；門

12、槽頸部厚不小于1.0m1.5m.(2)導流墻：導流墻的高程應高出摻氣后的水面線0.5m1.5m.在下游河床中可允許墻頂有一定的漫溢三、重力壩的防滲舉措采用一層具有防滲、抗凍和抗侵蝕的混凝土,作為壩體的防 滲設施.防滲層厚度一般為1/201/10水頭,但不小于2nl排水管幕上游壩面的距離一般為作用水頭的1/151/25 ,且不小于2.0m四、重力壩的分縫 橫縫、縱縫、水平施工縫分縫的目的：預防由于溫度變化和地基不均勻沉降導致壩體裂1、橫縫橫縫與壩軸線垂直,將壩體分成假設干個壩段,橫縫間距一般為15m- 20mo永久性橫縫 可兼作沉降縫和溫度縫,縫面常為平面,可不留縫寬.當不均勻沉降較大時,需留縫

13、寬1cm- 2cm,縫間用瀝青油毛氈隔開,縫內須設置專門的止水 臨時性橫縫其縫面設置鍵槽,埋設灌漿系統2、縱縫縱縫是平行于壩軸線方向的縫,其 作用是為了適應混凝土的澆筑水平、 散熱和減小施工期的溫度應力3、水平施工縫水平施工縫是新老混凝土的水平結合面.每層澆筑塊的厚度約為1.5m4.0m,基巖外表約0.75m1.0m,以利散熱五、壩體的廊道系統滿足帷幕灌漿、排水、觀測和檢修壩體的需要,須在壩內設置各種廊道或豎井,構成廊道系統 電梯井根底港槳廊道I詠某室2弓檢查廊道號語查麻方2號檢/廊道y3號撿疊廊道、根底耀漿晦道J3號檢查廊道電佛塔電梯耳下搟楂查廊道填軸線水泵里橫縫間 梨水拌排水廊道1 .根底

14、灌漿廊道2 .壩體檢修和排水廊道3 .壩內廊道附近的應力狀況3-8重力壩的地基處理一、地基處理的目的提局基巖的強度和整體性,防滲 二、對壩基的要求：1足夠的抗壓和抗剪強度；2） 良好的整體性和均勻性3足夠的抗滲性和耐久性 三、壩基的開挖和清理1壩基面開挖高程確實定70m以上：新鮮、微風化或弱風化基巖下部7030m :微風化弱分化上部基巖同一工程中兩岸較高的部位,其利用基巖面的標準可以河床部位適當放寬.3） 壩基面清理：基巖開挖后,在澆筑混凝土前,需進行徹底的清理和沖洗,包括去除松動的巖塊、打掉 凸出的尖角3壩基面開挖形狀：壩段的根底面上下游高差不宜過大,并盡可能開挖成略向上游傾斜,假設基巖面高

15、差過大或向下游傾斜,宜開挖成大臺階狀四、壩基加固一壩基固結灌漿定義：對壩基進行低壓淺層灌水泥漿加固地基目的：提升基巖整體性和強度,降低地基的透水性位置：孔的布置、直徑：孔深一般為5m- 8m；局部地區及壩基應力較大的高壩可適當加深；帷幕區宜配合帷幕深度確定, 般采用8m15mb灌漿壓力：一般無混凝土蓋重時為0.2MPa0.4MPa；有蓋重時為 0.4MPa0.7MPa.八斷層和破碎帶、軟弱夾層和溶洞的處理1、斷層和破碎帶處理開挖回填混凝土：混凝土塞：寬度斷層寬度的 1.5或2倍;約為1/4、1/10壩底寬.混凝土斜塞或平塞2、軟弱夾層處理挖除后回填混凝土壩踵混凝土齒墻夾層設混凝土塞壩趾設混凝土

16、深齒墻壩趾下游側設混凝土抗滑樁壩趾下游巖體設預應力錨索.3、溶洞處理開挖、回填、灌漿等五、壩基防滲、排水壩基防滲處理目的是：減少壩基及繞壩滲漏；預防較大滲流對壩基產生滲透破壞；減小作用 在壩基底面上的揚壓力,提升壩體的抗滑穩定性.1、壩基帷幕灌漿帷幕灌漿目的：降低壩底滲透壓力,預防壩基內產生機械或者化學管涌,減少壩基滲流量.帷幕位置：靠近上游面距壩軸線附近帷幕深度、孔徑、灌漿壓力進入相對隔水層35米；相對隔水層的吸水量要求：3壩局大于70米： 3V0.01L/M3壩局3070米： =0.010.03L/M壩高30米以下： 3 =0.030.05L/M 3注漿壓力：帷幕表層段的注漿壓力不宜小于1

17、1.5倍壩前靜水頭,孔底段：注漿壓力不宜小于23倍壩前靜水頭.孔距一般1.54m.排距略小于孔距.帷幕的厚度：帷幕內的滲透坡降不超過允許值；帷幕能得到的厚度與孔的排數關系：l=(n-1)c 1+C22、壩基排水排水孔幕：距帷幕大于2米,可以略向下游傾斜10度15度；孔徑150200mm,孔距23m,孔深為帷幕深度的 0.40.6倍,而且高中壩排水孔深應 大于10m.排水孔幕在混凝土壩中的局部預埋鋼管,待帷幕灌漿后才能鉆孔. 較高的壩還可以采用走排舉措.六、兩岸處理當河岸較陡,又有順坡剪切裂 隙時,要校核岸坡沿裂隙的穩定 性,必要時應開挖削坡, 假設開挖量 大,也可采用預應力錨系鋼筋固定 岸坡.

18、假設岸坡平緩穩定,岸坡壩段可直接建在開挖的岸坡基巖上；假設岸坡較陡,但基巖穩定,為使 岸坡壩段穩定,可考慮把岸坡開挖成梯級,利用基巖和混凝土的抗剪強度增加壩段的抗滑穩定, 但應預防把岸坡挖成大梯級,以防在梯級突變處引起應力集中,產生裂縫 3-9碾壓混凝土重力壩廣西紅水河龍灘碾壓混凝土重力壩,裝機540萬kw,總投資240億.-1及9排水孔外題E144.HK函門T分區號 s.AU 11._o_樹一國外兩座承壓灌維土加斷面單j1：m1碾壓混凝土與常態混凝土相比的優點:工藝簡單工期縮短膠凝料用量少120160kg/m3,水泥約為：60-90kg/m3減少了溫升、溫控簡單；不設縱縫,節省了模板和接縫灌

19、漿費用 采用大型施工機械,提升運輸和填筑成效 降低工程總造價2碾壓混凝土重力壩的設計1材料：膠凝材料用量少.粉煤灰占的比重一般為 30%50% ;砂率30%;水膠比0.450.7外加劑占膠凝材料的 0.25%2施工限制：心玉川期的整型斷面Ubt美國柳撞現典型斷面以稠度作為限制指標震動密實時間VC值表示.要求：1520秒3混凝土的分區金寶銀式：內部碾壓混凝土,外部23米的常態混凝土作為防滲層.鋪筑層厚0.50.7米.施工可用滑模或者外部鋼筋混凝土為模板.材料 Ci5C204壩體防滲常態混凝土或者富膠凝材料的混凝土,約布置于上游米處；噴涂合成橡膠薄膜防滲層；瀝青砂漿防滲層5壩體排水排水管或者砂柱6

20、壩體分縫通倉澆筑、不設縱縫,或不設橫縫；鋪筑層 0.5米,震動切縫機,設鋼板后震動；7壩內廊道一般設一層廊道；高壩設兩層廊道8溫控水化熱低,但壩上升較快,水化熱增溫過程持續長.減少溫升舉措：減少水泥用量,選用低熱水泥；冷卻原材料；冰屑和代替局部絆水30.75 米.合理安排施工時間 3-10其他形式重力壩漿砌石重力壩 漿砌石重力壩歷史悠久常用石料和膠結材料砌成.一砌石重力壩的特點與混凝土重力壩比擬,漿砌石重力壩有如下優點：1就地取材,工程造價低.2不需要溫度限制,不設縱縫,可增加壩段長 度3省模板,省腳手架,減少木材、鋼材用量.4施工方便,技術簡單,施工干擾較少,按排 靈活.也存在如下缺點：1人

21、工砌體質量不易保證；2需要人工多,勞動強度大；3砌體防滲性能差,需另設防滲層4工期長,常用于中小工程.二漿砌石重力壩的材料1石料2膠結材料：常用的膠結材料有水泥砂漿、細石混凝土和混合砂漿三漿砌石壩體防滲機械化要求低,多用人工砌筑,漿砌石通常采用的防滲方法有以下三種:1混凝土板墻防滲.在漿砌石重力壩迎水面澆筑一道混凝土防滲面板如圖2-61所示或距上游壩面. 52m內澆筑混凝土防滲墻.防滲板 墻底部厚度取1/301/60最大水頭,頂厚不 小于. 3m,板內設溫度鋼筋,砌體內設預埋錨筋,嵌入基巖12m,并與地基防滲帷幕連成整體,板沿壩軸線1020m分縫,縫內設止水.防滲墻是用砌漿石或混凝土預制塊代替

22、模板澆筑在 一起而成的防滲體,施工時省去了模板,其它要求與混凝土防滲板相同.2鋼絲網水泥噴漿護面防滲.在上游壩面掛一層或二層鋼絲網,噴上水泥沙漿作防滲層,厚 度一般為56cm,應根據水頭大小選定.3砌石勾縫防滲.上游壩面用質地良好的條石或塊石砌好防滲層,用高強度等級水泥沙漿勾縫.防滲層厚度約為壩體最大水頭的1/1s 1/20,砌縫深約23cm,砌縫厚約23cm,勾縫突出砌體. 5lcm.該防滲體經濟,施工簡單,防滲效果差,只用于低水頭漿砌石壩.四溢流壩面襯護 溢流壩面應根據工程規模、泄流量的大小、流速的上下選擇不同的襯護方式和厚度.當堰頂流速較大時,溢流壩面至挑流鼻坎全部用鋼筋混凝土襯護,厚約. 51. 5m,通過錨筋與砌體錨固在一起,沿壩軸線方向每隔10 20m做一條伸縮縫；流速不大時,在堰頂和鼻坎部位用混凝土襯護,直線段用條石襯護；流速較小時,允許全部用質地良好,抗沖力強的條石襯護.五漿砌石分縫漿砌石壩不設縱縫,橫縫的間距比混凝土重力壩大,一般為2030m,最大不超過 50m,并應與防滲設備的伸縮縫一致.特殊情況,在沿壩軸線方向,基巖特性或地形變化較大處應設橫縫,以適應可能發生的不均勻沉降.六漿砌石重力壩的其他要求為使砌體與基巖結合良好,在砌石前先澆注0.31.0m厚的混凝土墊層,以便砌石.壩體廊道分混凝土廊道和