1、泄水重力壩既時(shí)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：承擔(dān)泄水、放水、排砂、放空水庫和施工導(dǎo)流等任務(wù)二、設(shè)計(jì)要求：1. 滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度要求外；2. 還需要按實(shí)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(diǎn)1、足夠尺寸，良好體形、較大m；2、水流平順、不產(chǎn)生振動(dòng)或、負(fù)壓，不免空蝕、空穴；3、不產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷；4、主流在河床部位，不產(chǎn)生折沖水流5、有控制靈活的下泄設(shè)備（二）孔口設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)步驟：2、選定泄水方式，擬定泄水布置方案和若干剖面；3、初定孔口尺寸，按規(guī)定

2、進(jìn)行洪水標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)洪演算，確定防洪庫容、設(shè)計(jì)和校核水位以及相應(yīng)的下泄流量；4、估算淹沒損失以及樞紐造價(jià)，進(jìn)行綜合比較，確定最優(yōu)方案。（三）溢流壩的體形設(shè)計(jì)1曲線的組成：2曲線的設(shè)計(jì)要求：頂部曲線堰頂溢流曲線下游段：WES曲線： n=1.85；克奧曲線：給定坐標(biāo)值和施工非常方便。上游段：三圓弧曲線：給定方程的曲線：大孔口泄流設(shè)有胸墻下游段： 一般取0.96，定型設(shè)計(jì)水頭HdMAX上游段同前。反弧段：中間直線段3剖面設(shè)計(jì)（四）設(shè)計(jì)具體步驟：1. 洪水標(biāo)準(zhǔn)2. 孔口型式：開敞溢流式：大孔口溢流式：3. 孔口尺寸：溢流孔口尺寸與堰型、堰頂高程和單寬流量q等有關(guān)，由水力計(jì)算確定；初擬時(shí)，溢流堰凈寬，設(shè)溢流

3、孔每孔凈寬為b，孔數(shù)為n個(gè)，令閘墩厚度為d,則溢流壩前緣總寬度。4. 計(jì)算公式：堰流：孔流：5. 泄洪要求四、閘門和啟閉機(jī)閘門類型：類型位置及作用啟閉特點(diǎn)閘門類型工作閘門堰頂；調(diào)節(jié)下泄流量啟閉力大、動(dòng)水中啟閉；平面閘門弧形閘門事故閘門緊急運(yùn)用時(shí)動(dòng)水中啟閉；平面閘門檢修閘門短期擋水，檢修設(shè)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的比較：平面閘門：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、閘墩受力條件好，各孔口可以共用一個(gè)活動(dòng)式啟閉機(jī)；缺點(diǎn)：?jiǎn)㈤]力大，閘墩厚弧形閘門：?jiǎn)㈤]力小，閘墩薄；無門槽，水流平順；缺點(diǎn)：閘墩長(zhǎng)，受力條件差，?；顒?dòng)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

4、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(zhǎng)度和高度閘墩的邊墻閘墩分縫橫縫的位置設(shè)在閘墩中間：地基不均勻沉降時(shí)不影響閘門的啟閉；設(shè)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(shè)計(jì)1、消能工的設(shè)計(jì)原則和型式：2、底流消能：特點(diǎn)及措施：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(zhì)條件較差的溢流重力壩。護(hù)坦構(gòu)造與設(shè)計(jì)：護(hù)坦的穩(wěn)定計(jì)算確定護(hù)坦的厚度：抗滑措施：穩(wěn)定措施（錨固后的計(jì)算）后的校核：護(hù)坦的分縫以及材料：3、挑流消能鼻坎挑流消能設(shè)計(jì)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(gòu)造和尺寸；計(jì)算挑射距離和最大沖坑深

5、度；校核挑射水流形成的沖坑是否影響壩體的安全。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：挑距計(jì)算： 沖刷坑深度計(jì)算：挑流鼻坎體形的設(shè)計(jì)： 擴(kuò)上坎 連續(xù)坎 差動(dòng)坎 斜挑坎 扭曲坎 高低坎 窄縫坎 分流墩4、面流消能與消力戽消能：其優(yōu)點(diǎn)是：下游河床可以不設(shè)護(hù)坦，工程量?。凰鞅砻婵梢赃^木、排冰，不會(huì)損傷壩面。缺點(diǎn)是：對(duì)下游水深有較高要求；波狀水躍衰減慢，對(duì)電站運(yùn)行及下游航運(yùn)不利，且易沖刷兩岸。5、下游折沖水流以及防治措施：由于下游水流不能迅速在平面上擴(kuò)散，使在主流兩側(cè)容易形成回流，主流受到壓縮，使護(hù)坦后的單寬流量增加，流速在長(zhǎng)距離內(nèi)不能降低，引起河床的沖刷；當(dāng)兩側(cè)的回流強(qiáng)度不同、水位不同時(shí)，還可能將主流壓向一側(cè)，形成折沖水

6、流。3-6重力壩的深式泄水孔一、壩身泄水孔的作用及工作條件作用： 預(yù)泄水庫，增大水庫調(diào)蓄能力 放空水庫以檢修 排放泥沙，減少水庫淤積 隨時(shí)向下游放水，滿足航運(yùn)或灌溉要求施工導(dǎo)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水孔雙層泄水孔分類：1 按作用：泄洪孔發(fā)電孔沖沙孔放水孔灌溉孔導(dǎo)流孔盡量考慮一孔多用2 按流態(tài)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(fēng)圖1進(jìn)口曲線 進(jìn)口曲線應(yīng)該滿足的要求：減少進(jìn)水口體形設(shè)計(jì)局部水頭損失，提高泄水能力，控制負(fù)壓，防止空蝕。進(jìn)口曲線：符合流線規(guī)律，常采用1/4的橢圓曲線：喇叭進(jìn)水口三向圓柱進(jìn)水口三向橢圓進(jìn)水口推薦垂直軸線橢

7、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(shè)計(jì)目的：防止設(shè)計(jì)不當(dāng)引起空蝕矩形門槽 v10m/s閘門：采用平面閘門和弧形閘門各自的優(yōu)缺點(diǎn)：閘門槽、運(yùn)用、啟閉力、空蝕可能性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性3孔身有壓泄水孔多采用矩形斷面，泄流能力較小的有壓泄水孔則常采用圓形斷面。孔身鋪設(shè)鋼筋或者鋼板。無壓泄水孔常采用矩形，孔頂預(yù)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(shè)計(jì)的水舌曲線。明流段可以向側(cè)向擴(kuò)散。4漸變段L=(1.52.0)D，邊壁收縮率控制在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：6平壓管和通氣孔平壓管設(shè)于檢修閘門和工

8、作閘門之間；直徑由充水時(shí)間決定。平壓管作用：靜水中啟閉檢修門7泄水孔的應(yīng)力分析(略)四、無壓泄水孔的設(shè)計(jì)見大朝山剖面圖布置及組成：平面上布置成直線；過水?dāng)嗝鏋榫匦位虺情T洞形。由壓力短管和明流段組成。1 壓力短管 組成： 進(jìn)口曲線段、檢修門槽段、壓坡段1：4-1：62 明流段必須保證穩(wěn)定無壓流，禁止明滿流交替，孔頂應(yīng)預(yù)留足夠的安全超高。 槽底拋物線方程：3 通氣孔 面積計(jì)算同前3-7重力壩的材料和構(gòu)造一、混凝土重力壩的材料1、混凝土的強(qiáng)度指標(biāo) 設(shè)計(jì)強(qiáng)度與混凝土的齡期：壩體混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度的齡期一般用90d，最多不超過180d。同時(shí)還規(guī)定28d齡期的抗壓強(qiáng)度不得低于。設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度的齡期采用28d

9、，一般不采用后期強(qiáng)度。2、混凝土的耐久性要求抗?jié)B性 W2、W4、W6、W8、W10、W12等六級(jí)抗凍性 F400、F300、F200、F150、F100、F50 等六級(jí)抗磨性 以混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)作要求 如在什么條件下 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于多少等抗侵蝕性 以混凝土的最低強(qiáng)度等級(jí)作要求 如在什么條件下 混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于多少等3、重力壩的材料分區(qū)的意義區(qū)為上、下游最高水位以上壩體表層混凝土。在寒冷地區(qū)多采用厚2m3m的抗凍混凝土，一般用C15、P4、F100F200。區(qū)為上、下游水位變化區(qū)的壩體表層混凝土，多采用厚3m5m的抗?jié)B、抗凍并具有抗侵蝕性的混凝土,一般用C15、P8、F150F

10、300。區(qū)分別為上、下游最低水位以下壩體表層混凝土，其抗?jié)B性要求較高，多采用厚23m的抗?jié)B混凝土,一般用C20、P10、F100。區(qū)為壩體靠近基礎(chǔ)的底部混凝土，主要滿足強(qiáng)度要求,一般用C20、P10、F200、DW。V區(qū)為壩體內(nèi)部混凝土，多采用低標(biāo)號(hào)低熱混凝土,一般用C1015、P42、Dw。區(qū)抗沖刷部位的混凝土，如溢流面、泄水孔、導(dǎo)墻和閘墩等。抗壓強(qiáng)度不低于20MPa25MPa（90d齡期），嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)滿足抗凍要求,一般用C25以上、F200F300。二、重力壩的壩頂構(gòu)造1.非溢流壩段，壩頂上游常設(shè)置防浪墻，以降低壩體的高度2.溢流壩段，溢流壩段上部結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)運(yùn)用要求布置。一般應(yīng)有閘墩、工作

11、橋、閘門、啟閉設(shè)施、胸墻及交通橋等 (1)閘墩：閘墩在平面形狀上應(yīng)盡可能使水流平順，長(zhǎng)度要滿足壩頂?shù)牟贾靡?；最大高程?yīng)和壩頂平齊；門槽頸部厚不小于。(2)導(dǎo)流墻：導(dǎo)流墻的高程應(yīng)高出摻氣后的水面線。在下游河床中可允許墻頂有一定的漫溢三、重力壩的防滲措施采用一層具有防滲、抗凍和抗侵蝕的混凝土，作為壩體的防滲設(shè)施。防滲層厚度一般為1/201/10水頭，但不小于2m。排水管幕上游壩面的距離一般為作用水頭的1/151/25，且不小于四、重力壩的分縫 橫縫、縱縫、水平施工縫分縫的目的：防止由于溫度變化和地基不均勻沉降導(dǎo)致壩體裂1、橫縫橫縫與壩軸線垂直，將壩體分成若干個(gè)壩段，橫縫間距一般為15m20m。永

12、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(dāng)不均勻沉降較大時(shí)，需留縫寬1cm2cm，縫間用瀝青油毛氈隔開，縫內(nèi)須設(shè)置專門的止水臨時(shí)性橫縫 其縫面設(shè)置鍵槽，埋設(shè)灌漿系統(tǒng)2、縱縫縱縫是平行于壩軸線方向的縫，其作用是為了適應(yīng)混凝土的澆筑能力、散熱和減小施工期的溫度應(yīng)力3、水平施工縫水平施工縫是新老混凝土的水平結(jié)合面。每層澆筑塊的厚度約為1.5m4.0m，基巖表面約0.75m1.0m，以利散熱五、壩體的廊道系統(tǒng)滿足帷幕灌漿、排水、觀測(cè)和檢修壩體的需要，須在壩內(nèi)設(shè)置各種廊道或豎井，構(gòu)成廊道系統(tǒng)1. 基礎(chǔ)灌漿廊道2.壩體檢修和排水廊道3.壩內(nèi)廊道附近的應(yīng)力狀況3-8 重力壩的地基處理一、地

13、基處理的目的提高基巖的強(qiáng)度和整體性，防滲二、對(duì)壩基的要求：1) 足夠的抗壓和抗剪強(qiáng)度；2) 良好的整體性和均勻性3) 足夠的抗?jié)B性和耐久性三、壩基的開挖和清理1) 壩基面開挖高程的確定70m以上：新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化基巖下部7030m ：微風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)可以河床部位適當(dāng)放寬。2) 壩基面清理：基巖開挖后，在澆筑混凝土前，需進(jìn)行徹底的清理和沖洗，包括清除松動(dòng)的巖塊、打掉凸出的尖角3) 壩基面開挖形狀：壩段的基礎(chǔ)面上下游高差不宜過大，并盡可能開挖成略向上游傾斜，若基巖面高差過大或向下游傾斜，宜開挖成大臺(tái)階狀四、壩基加固（一）壩基固結(jié)灌漿定義：對(duì)壩基進(jìn)

14、行低壓淺層灌水泥漿加固地基目的：提高基巖整體性和強(qiáng)度，降低地基的透水性位置：孔的布置、直徑：孔深一般為5m8m；局部地區(qū)及壩基應(yīng)力較大的高壩可適當(dāng)加深；帷幕區(qū)宜配合帷幕深度確定，一般采用8m15m。灌漿壓力：一般無混凝土蓋重時(shí)為；有蓋重時(shí)為。（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?；炷列比蚱饺?、軟弱夾層處理挖除后回填混凝土壩踵混凝土齒墻夾層設(shè)混凝土塞壩趾設(shè)混凝土深齒墻壩趾下游側(cè)設(shè)混凝土抗滑樁壩趾下游巖體設(shè)預(yù)應(yīng)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

15、少壩基及繞壩滲漏；防止較大滲流對(duì)壩基產(chǎn)生滲透破壞；減小作用在壩基底面上的揚(yáng)壓力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性。1、壩基帷幕灌漿帷幕灌漿目的：降低壩底滲透壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或者化學(xué)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(jìn)入相對(duì)隔水層35米； 相對(duì)隔水層的吸水量要求： 壩高大于70米： /M3 壩高3070米： =0.01/M3壩高30米以下： =0.030.05L/M3注漿壓力：帷幕表層段的注漿壓力不宜小于11.5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(nèi)的滲透坡降不超過允許值；帷幕能得

16、到的厚度與孔的排數(shù)關(guān)系：l=(n-1)c1+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(yīng)大于10m。排水孔幕在混凝土壩中的部分預(yù)埋鋼管，待帷幕灌漿后才能鉆孔。較高的壩還可以采用走排措施。六、兩岸處理當(dāng)河岸較陡，又有順坡剪切裂隙時(shí)，要校核岸坡沿裂隙的穩(wěn)定性，必要時(shí)應(yīng)開挖削坡，若開挖量大，也可采用預(yù)應(yīng)力錨系鋼筋固定岸坡。若岸坡平緩穩(wěn)定，岸坡壩段可直接建在開挖的岸坡基巖上；若岸坡較陡，但基巖穩(wěn)定，為使岸坡壩段穩(wěn)定，可考慮把岸坡開挖成梯級(jí)，利用基巖和混凝土的抗剪強(qiáng)度增加壩段的抗滑穩(wěn)定，但

17、應(yīng)避免把岸坡挖成大梯級(jí)，以防在梯級(jí)突變處引起應(yīng)力集中，產(chǎn)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(jī)540萬kw，總投資240億。1碾壓混凝土與常態(tài)混凝土相比的優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單工期縮短膠凝料用量少120160kg/m3，水泥約為：6090kg/m3減少了溫升、溫控簡(jiǎn)單；不設(shè)縱縫，節(jié)省了模板和接縫灌漿費(fèi)用采用大型施工機(jī)械，提高運(yùn)輸和填筑功效降低工程總造價(jià)2 碾壓混凝土重力壩的設(shè)計(jì)1）材料：膠凝材料用量少。粉煤灰占的比重一般為30%50%；外加劑占膠凝材料的0.25%2）施工控制：以稠度作為控制指標(biāo)（震動(dòng)密實(shí)時(shí)間VC值表示）。要求：1520秒3）混凝土的分區(qū)金寶銀式：內(nèi)部碾壓混凝

18、土，外部23米的常態(tài)混凝土作為防滲層。鋪筑層厚0.5。施工可用滑模或者外部鋼筋混凝土為模板。材料c15c204）壩體防滲常態(tài)混凝土或者富膠凝材料的混凝土，約布置于上游3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）壩體分縫通倉(cāng)澆筑、不設(shè)縱縫，或不設(shè)橫縫；鋪筑層，.震動(dòng)切縫機(jī)，設(shè)鋼板后震動(dòng)；7）壩內(nèi)廊道一般設(shè)一層廊道；高壩設(shè)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(xù)長(zhǎng)。減少溫升措施：減少水泥用量，選用低熱水泥；冷卻原材料；冰屑和代替部分絆水合理安排施工時(shí)間3-10其他形式重力壩一、漿砌石重力壩漿砌石重力壩歷史悠久常用石料和膠結(jié)材料砌成。(一)砌石重力壩

19、的特點(diǎn)與混凝土重力壩比較，漿砌石重力壩有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)就地取材，工程造價(jià)低。(2)不需要溫度控制，不設(shè)縱縫，可增加壩段長(zhǎng)度(3)省模板，省腳手架，減少木材、鋼材用量。(4)施工方便，技術(shù)簡(jiǎn)單，施工干擾較少，按排靈活。也存在如下缺點(diǎn)：1)人工砌體質(zhì)量不易保證；2)需要人工多，勞動(dòng)強(qiáng)度大；3)砌體防滲性能差，需另設(shè)防滲層4)工期長(zhǎng)，常用于中小工程。(二)漿砌石重力壩的材料(1)石料(2)膠結(jié)材料：常用的膠結(jié)材料有水泥砂漿、細(xì)石混凝土和混合砂漿(三)漿砌石壩體防滲機(jī)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(

20、如圖2-61所示)或距上游壩面o52m內(nèi)澆筑混凝土防滲墻。防滲板(墻)底部厚度取130160最大水頭，頂厚不小于o3m，板內(nèi)設(shè)溫度鋼筋，砌體內(nèi)設(shè)預(yù)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(nèi)設(shè)止水。防滲墻是用砌漿石或混凝土預(yù)制塊代替模板澆筑在一起而成的防滲體，施工時(shí)省去了模板，其它要求與混凝土防滲板相同。 (2)鋼絲網(wǎng)水泥噴漿護(hù)面防滲。在上游壩面掛一層或二層鋼絲網(wǎng)，噴上水泥沙漿作防滲層，厚度一般為56cm，應(yīng)根據(jù)水頭大小選定。(3)砌石勾縫防滲。上游壩面用質(zhì)地良好的條石或塊石砌好防滲層，用高強(qiáng)度等級(jí)水泥沙漿勾縫。防滲層厚度約為壩體最大水頭的11s一120，砌

21、縫深約23cm，砌縫厚約23cm，勾縫突出砌體o5lcm。該防滲體經(jīng)濟(jì)，施工簡(jiǎn)單，防滲效果差，只用于低水頭漿砌石壩。(四)溢流壩面襯護(hù)溢流壩面應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、泄流量的大小、流速的高低選擇不同的襯護(hù)方式和厚度。當(dāng)堰頂流速較大時(shí)，溢流壩面至挑流鼻坎全部用鋼筋混凝土襯護(hù)，厚約o515m，通過錨筋與砌體錨固在一起，沿壩軸線方向每隔10一20m做一條伸縮縫；流速不大時(shí)，在堰頂和鼻坎部位用混凝土襯護(hù)，直線段用條石襯護(hù)；流速較小時(shí)，允許全部用質(zhì)地良好，抗沖力強(qiáng)的條石襯護(hù)。 (五)漿砌石分縫漿砌石壩不設(shè)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(yīng)與防滲設(shè)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(yīng)設(shè)橫縫，以適應(yīng)可能發(fā)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(jié)合良好，在砌石前先澆注0.31.0m厚的混凝土墊