1、第十一節 堆石壩Stability Analysis of Earth-Rock Dam一、概述面板堆石壩是以堆石體作為支承，以鋼筋混凝土、瀝青混凝土作為防滲體的一種壩型。堆石體是壩的主體，對壩體的強度和穩定條件起決定性作用，因而要求由新鮮、完整、耐久、級配良好的石料填筑。 1970年以后，由于大型振動碾薄層碾壓技術的應用，使堆石壩的密實度得到充分提高，從而大幅降低了堆石壩的變形，加上鋼筋混凝土面板結構在設計上改進.目前，面板堆石壩已成為大壩中一種重要壩型。面板堆石壩與其他壩型相比有如下主要特點1、就地取材，在經濟上有較大的優越性，除了在壩址附近開采石料以外，還可以利用樞紐其他建筑物開挖的廢棄

2、石料；2、施工渡汛問題比土壩較為容易解決，可部分利用壩面溢流渡汛，但應做好表面保護措施；3、對地形地質和自然條件適應性較混凝土壩強，可建在地質條件略差的壩址上，且施工不受雨天影響，對溫度變化的敏感度也比混凝土壩低得多；面板堆石壩與其他壩型相比有如下主要特點4、方便機械化施工，有利于加快施工工期和減少沉降，隨著重型振動碾等大型施工機械的應用，克服了過去堆石壩拋填法沉降量很大的缺點； 5、壩身不能泄洪，施工導流問題較混凝土壩難予解決，一般需另設泄洪和導流設施。二、鋼筋混凝土面板堆石壩的剖面尺寸1壩頂要求 面板堆石壩一般為梯形剖面，其壩頂寬度和壩頂高程的確定與土壩類似，其中壩頂寬度除了應參考土壩的要

3、求外，還應兼顧面板堆石壩的施工要求(澆筑面板時有工作面和進行滑模設備的操作)，一般不宜小于5m。在壩頂上游側設置鋼筋混凝土防浪墻。防浪迎水面高46m，背水面高于壩頂1.01.2m，底部與面板間應做好止水連接，如圖5-41所示。對于低壩也可采用與面板整體連接的低防浪墻結構。圖5-41 面板堆石壩壩頂構造2壩坡 面板堆石壩的壩坡與石料性質、壩高及地基條件有關，設計時可參考類似工程。 對于采用抗剪強度高的堆石料，上、下游壩坡在靜力條件下均可采用堆石料的天然休止角對應的坡度；因此一般采用1:1.31:1.4。對于地質條件較差或堆石體填料抗剪強度較低以及地震區的面板堆石壩，其壩坡應適當放緩。三、鋼筋混凝

4、土面板堆石壩的構造1堆石體堆石體是主體部分，其可劃分為：墊層區（2A區）、過渡區（3A區）、主堆石區（3B區）和次堆石區(3C區)。圖5-42 堆石壩分區示意圖（1）墊層區墊層區應選用質地新鮮、堅硬且耐久性較好的石料，可采用經篩選加工的砂礫石、人工石料或者由兩者混合摻配。高壩墊層料應具有連續級配，一般最大粒徑為80100mm，粒徑小于5mm的顆粒含量為3050，小于0.075mm的顆粒含量應少于8。墊層料經壓實后應具有內部滲透穩定性、低壓縮性、抗剪強度高，并應具有良好的施工質量。墊層施工時每層鋪筑厚度一般為0.40.5m，用10t振動碾碾壓4遍以上。對墊層上游坡面，由于重型振動碾難于碾壓，因此

5、對上游坡面還應進行斜坡碾壓。墊層區墊層上下游之間水平寬度應根據壩高、地形確定，墊層頂部水平寬度一般可采用34m，向下逐漸加寬。壩高100m以下的面板堆石壩，為了簡化施工也可考慮采用上下等寬的墊層。對于周邊縫附近的特殊墊層區，可以采用最大粒徑小于40mm且內部穩定的細反濾料，經薄層碾壓密實，以盡量減少周邊縫的位移。（2）過渡區過渡區介于墊層與主堆石區之間，起過渡作用，石料的粒徑級配和密實度應介于墊層與主堆石區兩者之間。由于墊層很薄，過渡區實際上是與墊層共同承擔面板傳力。此外，當面板開裂和止水失效而漏水時，過渡區應具有防止墊層內細顆粒流失的反濾作用，并保持自身的抗滲穩定性。過渡區石料粒徑要求可比墊

6、層材料適當放寬，最大粒徑一般為300400mm。該區水平寬度可取35m，分層碾壓厚度一般為0.400.5m。（3）主堆石區主堆石區為面板壩堆石的主體，是承受水壓力的主要部分，它將面板承受的水壓力傳遞到地基和下游次堆石區，該區既應具有足夠的強度和較小的沉降量，同時也應具有一定的透水性和耐久性。該區石料應級配良好，以便碾壓密實。主堆石區填筑層厚一般為0.81.0m，最大粒徑應不超過600mm，用10t振動碾碾壓4遍以上。（4）次堆石區下游次堆石區承受水壓力較小，其沉降和變形對面板變形影響也一般不大，因而對填筑要求可酌情放寬。石料最大粒徑可達1500mm，填筑層厚1.52.0m，用10t振動碾碾壓4

7、遍。下游次堆石區在壩體底部下游水位以下部分，應采用能自由濾水、抗風化能力較強的石料填筑；下游水位以上部分，宜使用與主堆石區相同的材料，但可以采用較低的壓實標準，或采用質量較差的石料，如各種軟巖料、風化石料等。 另外，混凝土面板上游鋪蓋區（1A區）可采用粉土、粉細砂、粉媒灰或其他材料填筑；上游蓋重區（1B區）可采用渣料填筑；2防滲面板的構造（1）鋼筋混凝土面板 采用鋼筋混凝土面板作為防滲體，在堆石壩中應用較多，少量土壩也有采用。下面介紹鋼筋混凝土面板的構造要求。鋼筋混凝土面板要求下游非粘性土壩體必須具有很小的變形，而面板本身也應能夠適應壩體的相對變形。為此，鋼筋混凝土面板在壩體完成初始變形后鋪筑

8、最為理想。 鋼筋混凝土面板防滲體主要是由防滲面板和趾板組成，如圖5-43（a）所示。面板是防滲的主體要求面板具有符合設計要求的強度、不透水性和耐久性。面板底部厚度宜采用最大工作水頭的1%，考慮施工要求，頂部最小厚度不宜小于30cm。為使面板適應壩體變形、施工要求和溫度變化的影響，面板應設置伸縮縫和施工縫，如圖5-43（b）所示。垂直伸縮縫的間距，應根據面板受力條件和施工要求確定。位于面板中部一帶，垂直伸縮間距可以取大些，一般以1018m為宜，靠近岸坡的垂直縫間距則應酌情減小。垂直縫宜采用平接（圖5-43（c），不使用柔性填充物，以便最大限度地減少面板的位移。圖543面板與趾板及分縫布置為控制溫

9、度裂縫和干縮裂縫: 面板需要布置雙向鋼筋，每向配筋率為0.3%0.5%。由于面板內力分布復雜，計算有一定的難度，故一般將鋼筋布在面板中間部位。周邊縫、垂直縫和水平縫附近配筋應適當加密，以控制局部拉應力和邊角免遭擠壓破壞。（2）趾板（底座）趾板是面板的底座，其作用是保證面板與河床及岸坡之間的不透水連接，同時也作為壩基帷幕灌漿的蓋板和滑模施工的起始工作面。趾板的截面形式和布置如圖5-43（a）所示，沿水流方向的寬度b一般可按b = H/J確定，J為壩基的允許滲透比降。可取水頭的1/101/20，最小3.0m，低壩最小可取2.0m。對局部不良岸坡，應加大趾板寬度，增大固結灌漿范圍。趾板厚度一般為0.

10、51.0m，最小厚度0.30.4m。配筋布置可與面板相同，分縫位置應與面板分縫（垂直縫）對應。如果地基為巖基，可設錨筋與巖基固定。面板接縫設計（包括面板與趾板的周邊接縫和趾板之間接縫）主要是止水布置，周邊縫止水布置最為關鍵。面板中間部位的伸縮縫，一般設12道止水，底部用止水銅片，上部用聚氯乙烯止水帶。周邊縫受力較復雜，一般采用23道止水，在上述止水布置的中部再加-PVC止水。如布置止水困難，可將周邊縫面板局部加厚。（3）面板與巖坡的連接面板與岸坡的連接是整個面板防滲的薄弱環節，面板常因隨壩體產生的位移而產生變形，使其與岸坡結合不緊密，甚至出現被拉離岸坡或產生錯動的現象，形成集中滲流。設計中應特

11、別慎重。面板與岸坡的連接是通過趾板與岸坡連接的，面板與趾板又通過分縫和止水措施防滲。為此，了解面板與岸坡的連接，就必須了解趾板與岸坡的連接。趾板作為面板與岸坡的不透水連接和灌漿壓帽，應置于堅硬、不沖蝕和可灌漿的弱風化至新鮮基巖上，岸坡的開挖坡度不宜陡于1:0.51:0.7； 趾板基礎開挖應做到整體平順，不帶臺階，避免陡坎和反坡，當有妨礙墊層碾壓的臺階、反坡或陡坎時，應作削坡或回填混凝土處理。為保證趾板與岸坡緊密結合和加大灌漿壓重，趾板與岸坡之間應插錨筋固定。錨筋直徑一般為2535mm，間距1.01.5m，長35m。趾板范圍內的岸坡應滿足自身穩定和防滲要求，為此，應認真做好該處岸坡的固結灌漿和帷幕灌漿設計。固結灌漿可布置兩排，深35m。帷幕灌漿宜布置在兩排固結灌漿之間，一般為一排，深度按相應水頭的（1/31/2 ）確定。灌漿孔的間距視岸坡地質條件而定，一般取24m，重要工程應根據現場灌漿試驗確定。水布埡 水布埡水庫（湖北清江）水布埡水庫第十二節 土石壩的壩型選擇地形，地質條件，筑壩材料，壩高，氣候，施工和運行條件。首選面板堆石壩第五章思考題： 1、簡述土石壩的工作特點。 2、簡述土石壩壩頂高程確定與混凝重力壩的區別。 3、影響土石壩壩坡的因素有哪些？為什么均質土壩很少用于高土石壩？ 4、簡述土石壩壩體防滲體的型式及適用范圍。 5