1、6 重力壩的材料及構造,一、材料混凝土（concrete）,1. 水工混凝土的特性指標,1） 混凝土的強度 組成：水泥（膠結材料）、骨料（石子、砂）、水、摻合料 強度：隨時間而增長,強度等級,由抗壓強度標準值確定。按標準方法制作養(yǎng)護的15X15X15 cm3立方體試件、在28d齡期用標準試驗方法測得的具有95%保證率的抗壓強度。,大壩常態(tài)混凝土強度的標準值采用90d齡期強度，保證率80%。,大壩碾壓混凝土強度的標準值采用180d齡期強度，保證率80%。,2） 混凝土的耐久性,抗?jié)B性：抗?jié)B標號表示，由滲透坡降確定。滲透坡降是指單位滲徑長度上的水頭損失。見課本p55。 抗凍性：抗凍標號表示，混凝土

2、在飽和狀態(tài)下，經受多次凍融循環(huán)而不破壞、也不嚴重降低強度的性能?？箖鲂院玫幕炷?，抗風化能力強，故在溫暖的地區(qū)也有此要求。 抗磨性：混凝土抵抗高速水流或夾沙水流的沖刷、磨損的性能，尚無明確標準，一般用提高抗壓強度來處理（高標號硅酸鹽大壩水泥，C20級以上），且骨料堅硬、振搗密實。 抗侵蝕性：混凝土抵抗環(huán)境水侵蝕的性能，尚無明確標號，一般選擇適當品種水泥和骨料。如礦渣水泥或火山灰水泥。,2、壩體混凝土分區(qū),區(qū)上、下游水位以上壩體外部表面混凝土 區(qū)上、下游水位變化區(qū)的壩體外部表面混凝土 區(qū)上、下游最低水位以下壩體外部表面混凝土 區(qū)基礎混凝土 區(qū)壩體內部混凝土 區(qū)抗沖刷部位的混凝土，如溢流面、泄水孔

3、、導墻、閘墩等,混凝土分區(qū)的性能（P57）,二、施工期溫控,1. 溫度變化,壩體混凝土的穩(wěn)定溫度取決于邊界溫度。氣溫、水溫、地溫等周期性波動，壩體壩體混凝土溫度也有波動，表層顯著，內部不顯著、滯后。,2. 溫度應力和溫度裂縫,混凝土溫度發(fā)生變化，其體積隨之熱脹冷縮，當混凝土塊體受到約束、不能自由伸縮時，就產生溫度應力；當拉應力超過混凝土抗裂強度時，就產生裂縫。,1）基礎溫差引起的應力和裂縫,水平向溫度應力,2）壩塊內外溫差引起的應力和裂縫,混凝土塊體在溫度發(fā)生變化時，其溫度分布是不均勻的。表面與周圍環(huán)境易熱交換，內部溫度高于外部，內部混凝土膨脹較快，表層膨脹較慢（甚至收縮）。內部混凝土的膨脹受

4、到約束，產生壓應力，而外部混凝土受到內部混凝土的約束，產生拉應力，若拉應力超過混凝土的抗拉強度，就產生裂縫。一般只發(fā)生在表層，不甚重要。公式見P60。,2. 防止溫度裂縫的措施,溫度裂縫對壩體的危害性視其發(fā)展深度和出現的位置而不同。平行于壩軸線的貫穿性裂縫，破壞壩的整體性；在上游面出現的裂縫會加劇滲漏，使混凝土遭受溶蝕，且揚壓力增大，對壩的應力和穩(wěn)定不利；溢流壩面的裂縫將降低抵抗高速水流沖刷的能力；較深的表面裂縫也在一定程度上降低壩的整體性和耐久性。 溫度應力取決于溫差及約束條件。因此，防止壩體溫度裂縫的措施，主要有加強溫度控制、提高混凝土的抗裂強度、保證混凝土的施工質量和采用合理的分縫、分塊

5、等方面。,1）溫度控制標準,基礎溫差：指澆筑塊在基礎約束范圍內，混凝土最高溫度與穩(wěn)定溫度之差?；A溫差標準是大體積水工混凝土結構最重要的溫度控制項目。因為基礎混凝土一旦發(fā)生裂縫，將會發(fā)展成垂直貫穿性裂縫，嚴重地破壞結構的整體性。,上下層溫差：指在老混凝土(齡期超過28天)面上下各L/4范圍內，上層新混凝土最高平均溫度與新混凝土開始澆筑時下層老混凝土實際平均溫度之差。當上層混凝土短間歇均勻上升的高度大于0.5L時，上下層容許溫差約為1520，澆筑塊側面長期暴露時，宜采用較小值。嚴寒地區(qū)應另行研究。,內外溫差：指混凝土塊體內任一時刻的平均溫度與表面最低溫度之差?；炷帘砻鏈囟扰c氣溫有關，為安全計一

6、般用邊界氣溫來代表?？刂苾韧鉁夭?，主要目的是防止表面裂縫。在基礎或老混凝土約束范圍以外的混凝工塊體，控制在2325以內；在基礎或老混凝土約束范圍以內，控制在2022以內；對于壩體上游面或其他有防滲要求的部位，也應按后一標準控制。,2）溫度控制措施,減少混凝土發(fā)熱量 降低混凝土入倉溫度 加速混凝土熱量散發(fā) 防止不利氣溫影響，保護混凝土表面 見P61-62,三、混凝土重力壩的構造,1、壩頂結構,一般采用實體結構，按路面設計，布置排水系統(tǒng)和照明設施。也可采用輕型結構。,2、壩體分縫,適應溫度變化產生的伸縮變形和地基產生的不均勻沉降，以及適應施工期澆筑能力和溫度控制等，需要設橫縫、縱縫和水平施工縫等。

7、,1）橫縫及止水,橫縫垂直于壩軸線，將壩體沿壩軸線分成若干個壩段，是永久縫?？p面為平面，不設鍵槽，不灌漿，使各壩段獨立工作?？p寬12cm，縫內用瀝青油毛氈或瀝青瑪蹄脂填充?？p內上游設止水。,2）縱縫和水平施工縫,縱縫平行于壩軸線，是為適應混凝土的澆筑能力和減小施工期溫度應力而設置的臨時縫?？v縫有垂直縱縫、斜縫、錯縫三種布置。蓄水前，混凝土充分冷卻收縮、壩體達到穩(wěn)定溫度的條件下進行灌漿，使壩段成為整體?？p面設鍵槽。 水平縫是上下兩層新老混凝土澆筑塊之間的施工接縫。它是壩體防滲、抗剪的薄弱面，須認真處理。,3、壩體排水,目的：減少滲水影響，降低壩體中的滲透壓力 方法：在上游壩面設排水孔，間距23m

8、，距上游壩面(1/151/25)H，不小于2m。,4、壩內廊道,7 重力壩的地基處理,重力壩承受較大的荷載，對地基要求較高。然而天然基巖經受長期地質構造運動及外界因素的作用，多少存在著風化、節(jié)理、裂隙、破碎帶等缺陷，在不同程度上破壞了基巖的整體性和均勻性，降低了基巖的強度和抗?jié)B能力。因此，必須對地基進行適當的處理，以滿足重力壩對地基的要求： 1.具有足夠的強度，以承受壩體的壓力 2.具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩基抗滑穩(wěn)定和減少不均勻沉陷的要求 3.具有足夠的抗?jié)B性，以滿足壩基滲透穩(wěn)定和減少滲漏的要求 4.具有足夠的耐久性，以防止在水的長期作用下基巖性質發(fā)生惡化 地基處理，一般包括壩基開挖

9、清理，對基巖進行固結灌漿和防滲帷幕灌漿，設置基礎排水系統(tǒng)，對特殊軟弱帶如斷層、破碎帶和溶洞等進行專門的處理。,高壩應挖到新鮮或微風化下部的基巖；中壩宜挖到微風化或弱風化下部的基巖；對兩岸地形較高部位的壩段，其開挖基巖的標準可比河床部位適當放寬。 壩基開挖的邊坡必須保持穩(wěn)定；在順河方向，為保持壩體的抗滑穩(wěn)定，不宜開挖成向下游傾斜的斜面，必要時可挖成分級平臺或向上游傾斜面；兩岸岸坡應開挖成臺階形，以利于壩塊側向的穩(wěn)定；基坑開挖輪廓應盡量平順，避免有高差懸殊的突變，以免應力集中造成壩體裂縫；當地基中有軟弱夾層存在，且用其他措施無法解決時，也應挖除。 為保持基巖的完整性，避免開挖爆破震裂，基巖應分層開

10、挖。 基巖開挖后，在澆筑混凝土前，需進行徹底的清理和沖洗，清除一切松動的巖塊，打掉突出的尖角?；又性械目碧姐@孔、井、洞等均應回填封堵。,1. 壩基開挖清理,2. 固結灌漿,固結灌漿：淺孔低壓灌注水泥漿對壩基加固處理。 目的：提高巖體的整體性和彈性模量，減少基巖受力后的變形，并提高基巖的抗壓、抗剪強度；降低壩基的滲透性，減少滲漏量；帷幕旁邊的固結灌漿可提高帷幕的灌漿壓力。 孔距和排距由地質條件和試驗確定。 灌漿壓力根據巖石裂隙發(fā)育程度、漿液濃度、孔深等因素確定。,3. 帷幕灌漿,帷幕灌漿：靠近上游壩基設一排或幾排鉆孔，利用高壓灌漿填塞基巖內的裂隙和孔隙等滲水通道，在基巖中形成一道相對密實的阻水帷幕。 目的：降低壩基的滲透壓力，減少滲流量； 防止壩基內產生機械或化學管涌。 確定帷幕深度、帷幕厚度、灌漿孔布置、灌漿壓力等,1）帷幕深度,根據基巖的透水性、水頭、降低滲壓的要求確定。一般達到相對不透水層，需專門研究。,2）帷幕厚度,根據允許滲透坡降確定，P75。,3）兩岸帷幕,減少兩岸繞壩滲流的不利影響，保證岸邊壩塊的穩(wěn)定。 達到相對不透水層，與壩基防滲帷幕形成封閉防滲系統(tǒng)。 專門研究。,4. 壩基排水系統(tǒng),目的： 收集并排走由地基滲透過來的水，進一步降低壩基揚壓力。 因為：壩基