1、第一節(jié)重力壩，一、重力壩的歷史記載，第一座重力壩是公元前2900年古埃及在尼羅河上修建的15米高，240米高的大壩。 人類歷史上建成的第一座水庫、堰全部利用結(jié)構(gòu)自重維持穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單安全。 目前世界上最大的重力壩是長江三峽水利樞紐工程。 1962年瑞士建造了世界第一座重力壩高285米。 從1949年開始中國的水力發(fā)電事業(yè)發(fā)展，1949年到1949年，已經(jīng)建成的水庫高度在30米以上的113個混凝土水庫中，重力水庫達到58個，占總數(shù)的51%。 50年代首先完成了高105m的新安江和高71m的古田一級兩座寬縫重力壩。 60年代建成了高97m的丹江口寬縫重力壩和高147m的劉家峽、高106m的三門峽兩

2、座實體重力壩。 70年代黃龍灘、橫口重力壩建成。 80年代建成了高165m的烏江渡拱型重力壩和高107.5m的潘家口低寬縫重力壩等。 其中長江三峽水利樞紐重力壩，水庫高185米。 重力壩定義：用自己的重量產(chǎn)生的滑動阻力維持穩(wěn)定性的壩。 重力壩的基本截面：呈三角形，上游面通常是垂直或略向上游的三角形截面。 受力特點：主要依賴于壩體的重量，使壩體與地基的接觸面產(chǎn)生滑動阻力，抵抗庫水的推力，達到穩(wěn)定的要求。 受力的概略圖可以看作是反向的懸臂梁。 二、重力壩工作原理、1-非溢出重力壩2-溢出重力壩3-橫縫4-導(dǎo)向壁5-閘門6-壩內(nèi)排水管7-檢查排水廊道8-基礎(chǔ)灌注廊道9-防滲幕10-壩排水孔、重力壩斷

3、面詳圖、三、重力壩對地質(zhì)條件適應(yīng)力強，1、工作安全、運行可靠，3、放水方便、電導(dǎo)容易，4、施工方便、維護簡單，5 2 .壩體應(yīng)力低，材料不能充分發(fā)揮。 壩體不同區(qū)域應(yīng)采用不同強度等級和耐久性要求的材料。 3 .揚壓的影響很大，不利于穩(wěn)定。 水庫體的有效重量減輕，不利于水庫體的穩(wěn)定，必須采取有效措施降低揚壓。 4、混凝土體積大，溫控要求高。 容易發(fā)生溫度裂紋。 四、重力壩類型、水庫高度、水庫材料、排水條件、水庫結(jié)構(gòu)、混凝土重力壩、漿石重力壩、水庫結(jié)構(gòu)可分類：實體重力壩寬縫重力壩空腹重力壩、五、重力壩荷載、作用于重力壩的主要荷載是提高靜水壓力的動水壓力冰壓力靜水壓力作用于壩面的靜水壓力可按靜水力學(xué)

4、原理修正，可分為水平和垂直力分別修正。揚壓力1、水庫底揚壓力形成原因：上下流水頭差混凝土和巖石都是透水性材料。壩底揚壓力圖：動水壓力在溢流面作用動水壓力，壩頂曲線和下游面直線段的動水壓力小，可忽略。 只修正反圓弧段上的動水壓。 冰壓力1、靜冰壓力2、動冰壓力土砂壓力壩蓄水后，入庫水流夾雜著土砂，年年堆積在壩前，在壩面上產(chǎn)生土砂壓力。 堆積海拔根據(jù)河川的挾沙量和規(guī)定的堆積年限推定，年限為50-100年。根據(jù)土力學(xué)式修正計算，參考一般經(jīng)驗取數(shù)據(jù)，6、重力壩的荷重組合，1、基本荷重： (1)壩體及設(shè)備自重(2)正常蓄水位或設(shè)置修正洪水位時的靜水壓力(3)為(2)的揚壓力(4)與砂土壓力()相對應(yīng)的作

5、用時間短) (8)修正洪水位時的靜水壓力(3)。 其他出現(xiàn)機會多的負(fù)荷(10 )對應(yīng)洪水水位(11 )對應(yīng)揚壓力(12 )對應(yīng)波壓力(13 )對應(yīng)動水壓(14 )地震負(fù)荷(14) 5、施工狹縫、6、水庫排水、7、步行道系統(tǒng)、1混凝土材料水工混凝土要求足夠的強度耐久性：包括耐張性、耐凍性、耐磨性、耐侵蝕性等。 抗張性：是混凝土抵抗壓力水滲透作用不被破壞的能力。 抗凍性：抗凍性是指混凝土處于飽和狀態(tài)，經(jīng)過多次凍融循環(huán)作用，強度不會嚴(yán)重下降的性能、耐磨耗性：是能承受高速水流和挾砂水流的洗凈、磨耗作用的性能、抗侵蝕性。 混凝土的強度指標(biāo)為抗壓強度，水工混凝土為C5 C7.5 C10 C15 C20 C

6、25 C30標(biāo)簽，C5大壩混凝土抗壓修正強度的年齡一般為90d，最大不超過180d。 同時，規(guī)定28d齡期抗壓強度應(yīng)在7.5Mpa以上。 設(shè)定抗拉強度的齡期采用28d，不采用后期強度。 2、混凝土區(qū)壩體混凝土區(qū)：壩體各部分工作條件不同，為了節(jié)約水泥合理使用，將壩體用不同部位和不同工作條件區(qū)劃，采用不同符號。 圖6。 主應(yīng)力矢量分布圖(紅色表示張力，綠色表示壓力)、圖7的大主應(yīng)力等值線圖、混凝土壩的應(yīng)力分布，為便于施工，應(yīng)盡量減少符號的種類，鄰區(qū)的強度符號不得超過二級。 不會引起應(yīng)力集中和溫度裂紋。 地塊的厚度通常必須在23米以上，以便澆筑。 3、橫縫橫縫垂直壩軸線、壩體分為幾個壩段。 橫縫作用

7、：1)減小溫度應(yīng)力，2 )適應(yīng)地基的不均勻變形，3 )達到施工要求(如混凝土澆筑能力和溫度控制)的間隔： 12-20米，20米，4，還有與水庫軸線方向平行設(shè)置的縫隙。 目的：適應(yīng)混凝土澆筑能力，減小施工期溫度應(yīng)力。 縱縫是臨時縫，在壩體下降到穩(wěn)定溫度后再進行縫灌漿。 縱縫配置形式：垂直、錯縫、斜縫。 不設(shè)縱縫通倉澆注，(1)垂直縱縫間距1530m。 為了更好地向狹縫面?zhèn)鬟f力，設(shè)置三角形的鍵槽。 溝面大致沿著主應(yīng)力方向。 (2)不對狹縫面實施灌漿處理。 澆注塊高度在基巖附近為1.52m，在壩體上部為34m以下，狹縫間距為1015m，狹縫的狹縫間距為澆注塊的一半以下。 開錯工程簡便，低水庫使用。

8、(3)斜縫可以設(shè)置在主應(yīng)力方向，縫面的剪切應(yīng)力小，因此也可以不灌漿。 斜縫必須在距上游面一定距離處終止。 為了防止斜縫在終端向上貫通，必須采用并縫措施。 布置鋼筋進行縫制，設(shè)置并縫廊道等。 施工最好使上下塊均勻上升。 施工復(fù)雜，錄用少。 (四)通倉澆筑工程簡便，有利于加快施工進度。 大壩整體性好，是發(fā)展的方向。 但是請注意溫度調(diào)節(jié)。 5、施工縫(水平作業(yè)縫)澆注塊的厚度一般為1.54.0m。 在基巖表面以0.751.0m的薄層澆注，謀求防止散熱、裂紋。 上下澆注塊之間總是37天間歇。 在澆灌新混凝土之前，必須去除狹縫、灰塵、水泥乳膜，用風(fēng)水槍和加壓水沖洗，使表面成為干凈的麻面。 再均勻地鋪上2

9、3cm的水泥砂漿，澆注。水平工作縫是分層工程新舊混凝土之間的縫，是暫時的。 6、為了減少水壩體排水對水壩體的不良影響，在上游面附近設(shè)置排水管。 從上游面要求低于水庫前水深的1/101/12，使?jié)B透梯度在允許范圍內(nèi)。 排水管與人行道的連接多采用直通式，多在上游。7、廊道系統(tǒng)應(yīng)在水庫內(nèi)設(shè)置各種廊道，以滿足施工和適用要求(如灌注、觀測、排水、檢驗、交通需求)。 這些廊道相互連接，構(gòu)成廊道系統(tǒng)。 設(shè)置在水庫的腳后跟部。 利用混凝土的壓力，提高灌漿壓力，保證灌漿質(zhì)量。 一般采用城門的洞形。 截面尺寸應(yīng)滿足灌漿作業(yè)的要求。 一般底寬2.53.0m，高3.0 4.0m。 廊道的底面距巖盤1.5倍以上的廊道寬

10、度。 在步行道上游側(cè)設(shè)置排水溝，在下游側(cè)設(shè)置排水孔及揚壓觀測孔。 (1)基礎(chǔ)灌注廊道，(2)檢驗和水庫排水廊道總是在接近水庫體上游面的高度方向上隔開1520m設(shè)置檢驗廊道，最小寬度為1.2m，最小高度為2.2m，距上游面0.050.07倍水頭以上，3m以上(寒冷地區(qū)在適當(dāng)?shù)纳嫌蝹?cè)設(shè)置排水槽。 八、重力壩地基處理、天然基巖在風(fēng)化層、節(jié)理、裂隙、斷層破碎帶及軟弱夾層等方面有缺陷，必須進行處理。 重力壩事故的40%是地基問題造成的。 地基處理主要包括兩個方面的工作：一是防滲，二是提高基巖強度。 1水庫基礎(chǔ)的挖掘和清理目的：使水庫體位于穩(wěn)定堅固的地基上。 規(guī)范規(guī)定： 70m高壩應(yīng)建設(shè)在新鮮、微風(fēng)化或弱

11、風(fēng)化的巖石上。 3070m的中水庫，必須建設(shè)在微風(fēng)化或弱風(fēng)化的巖石上。 2壩基的固結(jié)灌注，旨在提高基巖的強度和整體性，降低地基的透水性。 固結(jié)灌漿的設(shè)定修正內(nèi)容： )確定灌漿范圍：固結(jié)灌漿孔位于應(yīng)力大的壩后跟和壩趾附近，以及節(jié)理裂隙發(fā)育和破碎帶范圍內(nèi)。 灌漿孔深度：一般58m； 簾子上游區(qū)815m )灌漿孔的間距：孔間距，列間距36m )的灌漿孔的排列形式：平面呈梅花形或方眼形。灌漿孔的鉆孔方向：與主縫面正交。 灌漿的壓力：盡量增大基巖，不要擾亂。 混凝土蓋無重時為0.20.4MPa混凝土蓋有重時為0.40.7MPa，3幕灌漿壩基礎(chǔ)防滲處理的目的為： 1、減少壩基及壩圍滲漏。 2 .防止大滲流

12、對壩基的滲透破壞3 .減小作用于壩基面的揚壓力，提高壩體的滑動穩(wěn)定性。 灌漿材料：水泥漿、化學(xué)灌漿、帷幕灌漿修訂：1 )防滲帷幕深度：水頭大小，透水層深度，根據(jù)降低壩基滲透壓力的要求，在壩基下相對隔水淺的情況下，確定應(yīng)該進入隔水層內(nèi)的3m5m，一般帷幕深度為常2 )帷幕布置：防滲帷幕灌注孔的列數(shù)、列距和孔距應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、作用水頭和灌注試驗資料確定。 大壩高度在100m以下時，可以排成一列。 地質(zhì)條件差，巖體裂隙發(fā)育或有滲透變形的地區(qū)可采用2列，但水庫高度在50m以下時可采用1列。 兩岸大壩的頭部、防滲墻應(yīng)延伸到隔水層或正常蓄水位與地下水位相交的地方；3 )灌注壓力：帷幕灌注

13、應(yīng)在澆筑一定厚度的大壩混凝土后進行。 一般來說，灌注壓力應(yīng)該通過試驗來確定。 通常，窗簾表層不能小于1.01.5倍水庫前靜水頭，孔底不能小于23倍水庫前靜水頭，但原則上不破壞巖體。進入1灌漿廊道2斜面進入3壩頂?shù)?灌漿平洞5排水孔6正常蓄水位7原水位8簾子下劃線9原地下水位10蓄后地下水位、4壩基排水、壩基已進行簾子灌漿，但不能完全阻斷滲流。目的：為進一步降低壩底滲透壓力，在防滲帷幕后設(shè)排水帷幕，收集壩基滲透來的水，有時設(shè)基面排水。 5斷層、軟弱夾層和溶洞處理，(1)傾斜角陡峭的斷層破碎帶處理：壩基范圍內(nèi)單獨露出的斷層破碎帶，可以將適當(dāng)深度內(nèi)的斷層、破碎帶及其兩側(cè)的風(fēng)化巖石挖掘到較完整的巖體。

14、 (2)處理柔軟的三明治： a、淺埋三明治可以明挖除去，填埋混凝土加固的b .對于深層三明治，根據(jù)壩體的穩(wěn)定和基礎(chǔ)沉降危害的程度，決定是否需要處理。 必要時，挖孔后可用填埋混合土的方法加固。 為了阻止壩體沿軟弱夾層折動，下游壩腳趾可以設(shè)置深齒、大型鋼筋混凝土防滑樁、預(yù)應(yīng)力錨等措施加固。 九、碾壓混凝土重力壩、碾壓混凝土壩：利用高效振動對干貧混凝土進行分層碾壓而成的壩碾壓混凝土最早在水利工程中使用的是1961年中國臺灣省石門壩的堰心墻。 20世紀(jì)80年代進入正式水庫建設(shè)階段，1980年日本建設(shè)了世界上第一座水庫高89米的島地川碾壓混凝土水庫。 在那之后，在全世界迅速發(fā)展。 我國碾壓混凝土壩技術(shù)起

15、步較晚，但發(fā)展較快。 自1986年首座56.8m高坑口碾壓混凝土壩建成以來，中國碾壓混凝土壩建設(shè)進入高潮。 到2002年，僅僅十幾年的時間，就建成了40多座碾壓混凝土壩，9座高超100m，8座碾壓混凝土拱壩。 其中200米級高的龍灘重力壩和132米高的沙牌拱壩在高度、技術(shù)上處于國際領(lǐng)先水平，榮獲“國際碾壓混凝土壩榮譽工程獎”的8座碾壓混凝土壩排名第一：中國龍灘重力壩(216.5m )，1、碾壓混凝土壩巴基斯坦塔貝拉水電站采用碾壓混凝土壩，澆筑強度為18000m3/d 2)大量節(jié)約水泥，降低工程成本的普通混凝土壩一側(cè)水泥使用量約為180280kg/m3，如新安江水庫180kg/m3，丹江口水庫碾

16、壓混凝土壩一方的水泥用量僅為9050 kg/m3，3，3 )，可簡化溫控措施，減少壩體縱縫水泥的用量，壩體薄層交替澆筑，表面散熱條件良好，大幅度降低壩體內(nèi)部的混凝土溫度。 根據(jù)日本島地川水庫的實測資料，水庫內(nèi)的最大溫度上升只有810度。 4 )簡化施工導(dǎo)流設(shè)施，節(jié)省臨時工程費用，省去施工強度高、速度快的施工銀行等設(shè)施。 我國巖灘工程中的碾壓混凝土圍堰，多次通過洪水，堰頂最大過水深達2.2米。 但仍可正常運用，幾乎不影響施工。 2、碾壓混凝土材料及配比修訂；1 )碾壓混凝土材料要求碾壓混凝土材料含有水泥、砂、石、外加劑及粉煤灰等活性配比材料。 改善混合土的粉碎性，減少用水量降低水熱需要減水劑。

17、為了防止冷縫的發(fā)生，有效地發(fā)揮迅速的連續(xù)施工的特征，需要緩凝劑。 工序上一般配合具有緩凝和減水雙重作用的外添劑。 如木質(zhì)素黃原酸鈣、奈系列、糖蜜復(fù)合劑等；2 )碾壓混凝土配合比；1 )混凝土強度、抗拉性、抗凍性等，滿足壩體的修正要求，具有一定的拉伸應(yīng)變能力。 (2)作業(yè)度適中，混煉物易碾壓、密集，混煉土重度大。 (3)混凝土質(zhì)量均勻，施工中不易發(fā)生分離現(xiàn)象。 (4)混煉物初凝時間長，易于保證碾壓混凝土施工層面的良好粘結(jié)，層面物理力學(xué)性能良好。 十、其他形式的重力壩，一、漿石重力壩由膠結(jié)材料和塊石組成。其特點是：由于現(xiàn)場采訪的水泥用量少(比混凝土重力壩節(jié)約50%左右)，發(fā)熱量低，不采取溫控措施，不設(shè)縱縫，不需要豎立可增加水庫寬度的模具，施工干擾小的施工技術(shù)為大眾人工建造，施工質(zhì)量控制困難的砌塊孔隙率大，需要另行安裝防滲設(shè)備。