1、1FJD31150 FJD水利水电工程 技术设计阶段碾压混凝土重力坝设计大纲范本(中小型)水利水电勘测设计标准化信息网1999 年 3 月2工程 技术设计阶段碾压混凝土重力坝设计大纲主 编 单 位 :主编单位总工程师: 参 编 单 位 :主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位 : 软 件 编 写 人 员 : 勘测设计研究院年 月3目 次1. 引言42. 设计依据文件和规范43. 基本资料44 枢纽及坝体布置75. 坝体断面设计86. 坝基处理设计.127. 坝体构造.158. 坝体观测设计.179. 专题研究.1710. 工程量计算.1811. 设计成果.1841 引言工程位于 省
2、市(县)境内;是 河(江)支流 河(江)上第 级水电站(水库) 。本工程是以 为主, 等综合利用的水利水电枢纽工程。挡水建筑物为碾压混凝土重力坝,最大坝高 m,水库正常蓄水位 m,总库容 亿 m3,其中防洪库容 亿 m3。灌溉面积 万亩,供水流量 m3s。电站安装 台机组,总容量 ,保证出力 ,多年平均发电量 亿。本工程初步设计于 年 月审查通过,选定 坝址,采用 坝轴线。2 设计依据文件和规范2.1 工程有关的文件(1) 工程初步设计报告。(2) 关于 工程初步设计报告的批复,文号 。(3)关于 工程初步设计报告的审查意见。(4)其他文件 。2.2 主要设计规范(1)GB 5020194 防
3、洪标准;(2)SDJ 1278 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区,丘陵区部分)(试行)及补充规定;(3)SDJ 2178 混凝土重力坝设计规范(试行)及补充规定;(4)DLT 500592 碾压混凝土坝设计导则;(5)SDJ 10-78 水工建筑物抗震设计规范(试行);(6)SL 53-94 水工碾压混凝土施工规范;(7)SL 48-94 水工碾压混凝土试验规范;(8)SDJ 33689 混凝土大坝安全监测技术规范。3 基本资料3.1 工程等别及建筑物级别(1)工程等别本工程的拦河坝坝高 m,水库总库容 亿 m3。工程建成后具有使下游 km的城市防洪能力达到 年一遇的设防标准,保证农田
4、面积 万亩,设计灌溉面积 万亩,水电站总装机容量 等效益。根据 SDJ 1278 及补充规定,本工程属 等工程。5(2)建筑物级别根据 SDJ 1278 的规定,确定碾压混凝土重力坝为 级建筑物。3.2 地震烈度(1)基本烈度工程区地震基本烈度为 度。(2)设防烈度大坝设防烈度为 度。3.3 洪水标准(1)设计洪水重现期为 a;相应流量 3s。(2)校核洪水重现期为 a;相应流量 3s。(3)施工设计洪水重现期为 a;相应流量 3s。3.4 水库特征水位(1)校核洪水位 ;(2)设计洪水位 ;(3)正常蓄水位 ;(4)防洪高水位 ;(5)防洪限制水位 ;(6)死水位 。3.5 下泄流量及相应下
5、游水位(1)设计洪水时最大泄量 3s;相应下游水位 。(2)校核洪水时最大泄量 3s;相应下游水位 。(3)调节流量 3s;相应下游水位 。(4)最小流量 3s;相应下游水位 。3.6 泥沙6(1)年水库泥沙淤积高程 ;(2)泥沙的内摩擦角 ;(3)泥沙的浮容重 n tm 3。3.7 气温(1)平均气温表 1 气温 单位:月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年平均多年月平均气温多年最低月平均气温 ;多年最高月平均气温 。(2)极端气温极端最高气温 ;极端最低气温 。3.8 水温表 2 水温 单位:月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年平均月平
6、均水温3.9 风向与风速(1)风向: 。(2)风速:多年平均最大风速 ms;多年实测最大风速 ms;多年平均风速 ms。3.10 地形资料坝区地形图(150011000)。3.11 地质资料(1)坝区工程地质报告。(2)坝区地质平、剖面图(150011000)。(3)坝区的地质构造,断层破碎带、软弱层、节理、裂隙的分布及产状。(4)坝区基岩与常规混凝土(或改性混凝土)之间的抗剪(断)参数:新鲜基岩:f= ,C= kPa;微风化基岩:f= ,C= kPa;弱风化基岩:f= ,C= kPa;强风化中下部基岩:f= ,C= kPa;混凝土与基岩间抗剪摩擦系数 f= 。7(5)碾压混凝土层间薄弱面的抗
7、剪断参数 f= ,C= kPa。(6)水文地质资料。(7)料场资料。3.12 材料(1)水泥采用生产的水泥。(2)粉煤灰采用,掺量。(3)粗骨料:粗骨料采用,岩性为,最大骨料粒径应小于 80 。(4)细骨料:细骨料采用,细度模数为。3.13 碾压混凝土设计配合比4 枢纽及坝体布置4.1 布置方案依据经初步设计审定, 工程坝型选用碾压混凝土重力坝,坝轴线位置选在 。根据初步设计报告审查意见 ,并研究了有关专家咨询意见 ,同时结合新提供的工程地质资料等,需要在初步设计基础上进一步优化,以确定本设计阶段较优的坝枢纽及坝体布置方案。4.2 枢纽建筑物布置4.3 坝轴线复核在设计所选择的坝轴线位置基础上
8、,经进一步优化,研究决定坝轴线位置选定在。提示:对于坝高 70 m 以下的碾压混凝土重力坝的基础,可建在微风化至强风化中下部基岩上。提示:为便于应力计算及优选建基面,地质资料应提出有关基岩的强度、弹模等具体数据。提示:国内水工碾压混凝土多数使用 425525普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥,另掺混合材料。提示:(1)粉煤灰品质必须遵循 GBJ 14690 的规定。掺量一般在 50 %70 之间,由试验确定。(2)亦可采用火山灰等其它掺合料,但必须遵循有关规程、规范并通过试验确定。提示:用于碾压混凝土的粗细骨料可以是天然的河砂、砾石,也可以是机制的人工砂、碎石。在价格相近的条件下,宜优先采用石粉含量较
9、高的人工骨料。粗骨料必须洁净、质地坚硬,具有合适的粒形和良好的级配,如含有活性物质须通过试验决定;细骨料应清洁,不含过多有机杂质和有害物,细度模数以 2.23.0 较为适宜。提示:碾压混凝土设计配合比主要是为了控制水泥及粉煤灰用量,以满足设计的温度控制及有关热、力学指标要求。提示:对组成坝枢纽的相关建筑物作简要描述。84.4 泄洪建筑物布置4.5 引(输)水建筑物布置4.6 施工导流建筑物布置5 坝体断面设计5.1 设计原则(1)碾压混凝土重力坝的断面设计在体型上应力求简单,便于施工,上游坝面宜采用铅直面。(2)在断面设计中,应根据工程等级、结构布置、施工工艺和运行要求等因素注意做好防渗和排水
10、设计。(3)断面设计应注意对碾压混凝土层间薄弱面的复核。5.2 非溢流坝段设计提示:(1)在满足枢纽布置总的要求的前提下,坝轴线位置要为简化枢纽总布置,减少坝体工程量及各建筑物间相互干扰,特别注意要为碾压混凝土机械化、快速施工创造条件。(2)尽量使坝基选在基岩较完整、岩层单一的部位,避开不利的工程地质条件,减少基础开挖处理工程量。(3)如非整体坝,宜尽量避开坝基高边坡开挖,以减免坝轴向的侧向稳定问题。提示:(1)在碾压混凝土坝上布置泄洪建筑物时,为便于施工,应尽可能采用表面式溢流孔,避免采用大断面的中孔和深孔。小型坝宜优先选用无闸门控制的溢流泄洪方式。(2)坝体溢流段的长度、孔数、孔口型式,尺
11、寸和堰顶高程,应根据 SDJ 2178 和 SDJ 34189,并结合碾压混凝土坝的特点,经综合比较确定。(3)泄洪建筑物应尽量通过模型试验比较验证。提示:(1)坝枢纽布置应尽量将碾压混凝土坝与引(输)水建筑物分开,优先采用隧洞引(输)水。(2)当采用坝后式厂房时,引(输)水管道应优先采用坝后背管式,穿坝内的管道应水平并宜尽量布置在常态混凝土区域内。(3)坝内引(输)水管道的进水口建筑物应布置在坝体上游部分,以尽量减少对碾压混凝土施工的干扰。提示:(1)为适应碾压混凝土的施工特点,应优先采用隧洞导流方式,其次是明渠和利用碾压混凝土坝的缺口等导流方式。(2)当坝址上游流域面积不大,导流流量较小时
12、,可采用底孔导流。当在碾压混凝土坝段内设置施工导流底孔时,应考虑后期封堵的施工条件,并应布置在常态混凝土之中。95.3 溢流坝段设计5.3.1 溢流坝段断面设计5.3.2 溢流坝消能设计5.4 荷载5.4.1 基本荷载(1)坝体自重及其上永久设备自重;(2)正常蓄水位或设计洪水位时的静水压力;(3)相应于正常蓄水位或设计洪水位时的扬压力(包括渗透压力和浮托力,下同) ;(4)泥沙压力:淤沙高程 m,淤沙浮容重 m 3,淤沙内摩擦角 ;(5)相应于正常蓄水位或设计洪水位时的浪压力;(6)冰压力;(7)土压力:填土高程 m;土容重 tm 3;内摩擦角 ;(8)相应于设计洪水位时的动水压力;(9)其
13、它出现机遇较多的荷载。提示:碾压混凝土重力坝的非溢流坝段断面,一般可按上游面铅直,下游坝坡10.6510.8 初拟,然后通过稳定分析、应力分析及总体布置作适当调整。当采用整体重力坝时,通过专题论证,下游坝坡可适当陡些。提示:(1)溢流坝段宜为开敞式,溢流面曲线按下式(幂曲线)计算: n=kHsn-1y当上游坝坡为铅直时,可取 k=2.0,1.85。式中 s为定型设计水头,取 s(7590) Zmax( Zmax为堰顶最大作用水头,) 。具体取值需保证常遇洪水位闸门全开时不得出现负压;正常蓄水位或常遇洪水位闸门局部开启时可允许有不大的负压值,其值应在设计中经论证确定;校核洪水位闸门全开时出现的负
14、压不得超过 0.03 MPa0.06 MPa。最大负压值 B(MPa)按下式计算:P B=0.02HS(1-HS/HZmax)(2)堰面曲线原点上游可采用三半径曲线或椭圆曲线。提示:(1)溢流坝段的下游必须采用适当的消能和保护设施,使过坝水流能按设计要求平顺进入下游河道,并尽量减少对下游电站厂房枢纽等的不良影响。(2)选用的消能方式应与碾压混凝土坝的特点相适应。(3)当采用挑流消能时,其水舌归河槽后,余能不致破坏下游永久建筑物并减少雾化区对下游建筑物和设备的正常运行的影响。当采用面流或消力戽消能时,下游宜设置一段导墙,隔断回流,使流态稳定。(4)溢流坝消能方式和上、下游流态设计应尽量结合整体水
15、工模型试验进行优化。(5)窄缝、宽尾墩、跌坎等消能形式,均可根据具体条件用于碾压混凝土坝。提示:坝体容重应根据料源、施工条件等由试验确定(取几何尺寸的平均容重) 。提示:扬压力计算按 2178 第四章有关规定确定。105.4.2 特殊荷载(10)校核洪水位时的静水压力;(11)相应于校核洪水位时的扬压力;(12)相应于校核洪水位时的浪压力;(13)相应于校核洪水位时的动水压力;(14)地震荷载:地震设防烈度 ;(15)其它出现机遇特殊的荷载。5.4.3 荷载组合荷载组合按表 3 规定进行。表 3 荷载组合荷载荷载组合 主要考虑情况 自重 静水压力 扬压力 泥沙压力 浪压力 冰压力 地震荷载 动
16、水压力 土压力 附注(1)正常蓄水位情况 (1) (2) (3) (4) (5) - - - (7) 土压力根据坝体外是否填有土石而定(下同)(2)设计洪水位情况 (1) (2) (3) (4) (5) - - (8) (7)基本组合 (3)冰冻情况 (1) (2) (3) (4) - (6) - - (7) 静水压力及扬压力按相应冬季库水位计算(1)校核洪水位情况 (1) (10) (11) (4) (12) - - (13) (7)特殊组合(2)地震情况 (1) (2) (3) (4) (5) - (14) - (7)静水压力、扬压力和浪压力按正常蓄水位计算,有论证时可另作规定5.5 坝体
17、抗滑稳定计算5.5.1 分缝坝抗滑稳定计算(1)抗剪强度公式(1)式中:K按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数,按表 4 采用:表 4 抗滑稳定安全系数 K坝的级别荷载组合1 2 3基本组合 1.10 1.05 1.05(1) 1.05 1.00 1.00特殊组合(2) 1.00 1.00 1.00坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数;作用于坝体上全部荷载对滑动平面的法向分值(包括扬压力) ,;作用于坝体上全部荷载对滑动平面的切向分值(包括扬压力) ,。(2)抗剪断强度公式提示:荷载组合可根据工程的实际情况,依据规范要求确定。提示:坝体抗滑稳定计算内容包括:沿坝基面和基础深层以及坝体层间的抗滑稳定
18、。当坝体不设置横缝时,计算整体稳定。 PWfK11(2) 式中: K按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数。K值,基本组合采用 3.0,特殊组合(1)采用 2.5,特殊组合(2)不小于 2.3;、分别为坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数和抗剪断凝聚力,tm 3;坝基接触面截面积,m 2。(3)深层抗滑稳定5.5.2 整体坝抗滑稳定计算(1)抗剪强度公式(3) 式中:K Z按整体坝抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数,取值同分缝坝; iWi各坝块混凝土与坝基接触面抗剪摩擦系数与作用于坝块上的荷载对滑动平面的法向分值(包括扬压力)乘积的总和,kN; 作用于各坝块上的全部荷载对滑动平面的切向分值(包括扬压
19、力) ,kN。(2)抗剪断强度公式(4) 式中:K Z按整体坝抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数,K Z取值同分缝坝; iWi各坝块混凝土与坝基接触面抗剪断摩擦系数与作用于坝块上的荷载对滑动平面的法向分值(包括扬压力)乘积的总和,kN; iAi各坝块与坝基接触面的抗剪断凝聚力与坝基面截面积乘积的总和。5.5.3 坝体层间抗滑稳定计算PAcWfK提示:(1)碾压混凝土重力坝抗滑稳定计算,应按规范规定采用抗剪断强度公式计算。当无条件进行野外及室内试验时,也允许按抗剪强度公式计算。一般只需满足一种公式计算要求。(2)碾压混凝土重力坝还必须按抗剪断公式计算沿最不利层面的抗滑稳定安全系数,此时, 、 应是
20、碾压混凝土与混凝土或碾压混凝土之间的抗剪断强度值。提示:当坝基存在软弱夹层,尤其遇到倾向下游的缓倾角软弱夹层时,应进行深层抗滑稳定验算。坝基深层抗滑稳定,一般采用等安全系数法计算。 izPWfKiiiZPACWfK提示:计算整体坝的抗滑稳定时,为便于计算,可根据基本数据的差异,人为地将坝体分块,然后累加计算。分块越细,计算精度越高。125.6 应力计算碾压混凝土重力坝应力计算的主要内容包括:(1)坝体选定截面(包括坝基面、折坡处的截面等)的应力;(2)坝体有廊道、孔洞等部位和其它个别部位(如闸墩、导墙等)的坝体应力和局部应力分析和结构设计;(3)碾压混凝土层间薄弱面对坝体可能的削弱造成的坝体应
21、力影响的分析。当采用整体坝设计方案时,需通过专项途径进行应力分析;(4)地质条件复杂时应对可能存在的坝基深层抗滑稳定和坝基内部的应力进行分析。6 坝基处理设计6.1 一般规定6.1.1 碾压混凝土重力坝通过基础处理应达到下列要求(1)具有足够的强度,以承受坝体的应力;(2)具有足够的整体性和均匀性,以满足坝基抗滑稳定要求和减少不均匀沉陷;(3)具有足够的抗渗性,以满足渗透稳定的要求;(4)具有足够的耐久性,以防止岩体性质在水压的长期作用下发生恶化。6.1.2 坝基处理措施根据坝基处理要求,结合本工程地质条件,坝基处理措施有:坝基开挖、固结灌浆、防渗帷幕、坝基排水、断层破碎带与软弱夹层的处理等。
22、6.2 坝基开挖6.2.1 坝基开挖深度碾压混凝土重力坝的坝基开挖深度,应根据坝基应力、岩石强度及其完整性,结合上部结构对基础的要求研究确定。6.2.2 坝基开挖形状碾压混凝土重力坝的坝基形状,应根据地形、地质条件及上部结构的要求确定。提示:碾压混凝土坝由于是分层填筑分层碾压的,突出地存在层间结合问题,因此应进行层间抗滑稳定计算,其计算方法和公式同前,但其、的取值一般应通过现场试验确定。对于小型或较次要的工程,也可类比参照已建工程取值。提示:分缝坝应力计算按材料力学法,详细计算可按 21 78 附录三有关方法进行;对整体式碾压混凝土重力坝,应根据工程规模、地形地质条件及布置情况,采用分载法计算
23、坝体应力,并用有限元法进行校核。提示:对于坝高在 70 以下的中低坝,宜挖至强风化中下部以下的基岩。两岸地形较高部位的坝段,对坝基要求可比河床部位适当放宽。136.2.3 坝基开挖的爆破方式6.3 基础固结灌浆6.3.1 基础固结灌浆范围和孔深6.3.2 基础固结灌浆的孔距、排距和孔向6.3.3 基础固结灌浆压力6.3.4 开挖大坡度陡壁面处理6.4 坝基防渗与排水6.4.1 坝基防渗碾压混凝土重力坝的坝基防渗措施主要采用防渗帷幕。(1)坝基防渗帷幕线布置提示:(1)坝段的基础面上下游高差不宜过大,并尽可能略向上游倾斜,若基础面高差过大或向下游倾斜时,宜开挖成大台阶状。(2)边部设有横缝的两岸
24、岸坡坝段基础的形状,在平行坝轴线方向应尽量开挖成有足够宽度的台阶状,或采取其它结构措施,确保坝体侧向稳定。提示:坝基开挖的爆破方式,可根据坝基岩性特征、施工条件、对坝基开挖的具体要求确定。采取的爆破方式应能保证坝基不致受到破坏或产生不良的后果。对易风化、泥化的岩石,应提出相应保护和处理措施。提示:基础岩石张开裂隙发育或有松散充填物,且具有可灌性时,应根据坝高在坝基范围内进行固结灌浆,并应根据坝基应力及地质条件,向坝基外上下游适当扩大处理范围。同时,防渗围幕上游的坝基宜进行固结灌浆;断层破碎带及其两侧影响带部位应适当加强固结灌浆。固结灌浆孔的孔深应根据坝高和地质条件确定,一般取 3 m8 m。提
25、示:基础灌浆的孔距和排距,应根据岩体发育程度确定,一般为 3 m4 m,布置成梅花形或方格形。孔向应根据主要裂隙产状,结合施工条件确定,尽量做到多穿过裂隙。在坝高较低,基岩较完整时,可部分或全部取消固结灌浆。提示:固结灌浆压力宜通过灌浆试验确定,在不掀动基础岩石的原则下,应尽量取较大值。一般无混凝土盖重时取 0.2 MPa0.4 MPa;有盖重时取 0.3 MPa0.6 。对缓倾角节理或裂隙较发育的基岩,灌浆压力应适当降低。提示:对开挖坡度大于 5060的陡壁面,为提高坝基接触面上的抗剪强度和抗压强度,防止沿基础接触面渗漏,应进行接触灌浆。为保证接触灌浆效果,灌浆时间的选定宜结合温控设计考虑。
26、提示:(1)防渗帷幕线的位置,一般应靠近坝的上游侧,并尽可能靠近上游坝面。(2)帷幕线伸入岸坡内的长度一般是:帷幕延伸至正常蓄水位与相对隔水层相交处,伸入两岸的帷幕线与河床部位的帷幕线保持连续。(3)帷幕灌浆可在基础廊道内或坝顶进行,两岸山坡的帷幕灌浆可在两岸岩体中设置的灌浆平洞内进行。14(2)坝基防渗帷幕深度(3)坝基防渗帷幕的排数、排距和孔距(4)灌浆压力6.4.2 坝基排水(1)坝基排水布置(2)坝基排水孔的孔距和孔深6.5 地基的特殊处理地基的特殊处理主要包括断层破碎带和软弱夹层处理。6.5.1 陡倾角断层破碎带处理提示:防渗帷幕深度应根据坝高、坝区工程地质、水文地质条件确定。一般情
27、况下,防渗帷幕应伸入到相对隔水层内 3 m5 。当坝基下相对隔水层埋藏较深或分布无规律时,帷幕深度可在 0.30.7 倍坝高范围内选择。相对隔水层标准:对于 70以下的中坝,透水率 q=1 Lu3 。提示:(1)防渗帷幕的排数、排距和孔距,应根据工程地质条件、水文地质条件、作用水头以及灌浆试验资料确定。帷幕排数:对中、低坝一般采用一排孔,对地质条件较差的地段局部可适当增加帷幕排数。帷幕孔距:一般取 1.5 m4 。(2)帷幕钻孔方向可为垂直向,必要时也可有一定的倾斜度,使钻孔尽量穿过岩体的主要裂隙和层理。提示:帷幕灌浆必须在浇筑一定厚度的坝体混凝土作为盖重后进行。灌浆压力应通过试验确定,通常在
28、帷幕表层段不宜小于 11.5 倍坝前静水头,在孔底段不宜小于 23 倍坝前静水头。提示:(1)坝基排水一般设置一排主排水孔;必要时可设置辅助排水孔 12 排;当基础中存在有相对隔水层或缓倾角岩层时,应根据其分布情况合理布置。(2)主排水孔的位置,一般设置在基础灌浆廊道内防渗帷幕的下游,在坝基面上排水孔与帷幕孔的距离不宜小于 2 。提示:(1)主排水孔的孔距一般为 2 m3 ,辅助排水孔的孔距一般为 3 m5 m。(2)主排水孔的孔深不小于 10 ;辅助排水孔的孔深比主排水孔略浅,一般取 6 m8 。(3)当基础内有裂隙承压水层,较大的深层透水区以及存在有滑动面时,除加强防渗措施外,排水孔宜穿过
29、这些部位。提示:(1)断层破碎带组成物质主要为坚硬的构造岩,对基础的强度和压缩变形影响不大时,可采用挖除风化破碎岩石的处理方式。(2)断层破碎带组成物质为软弱的构造岩,对基础的强度和压缩变形有较大影响时,可将断层破碎带部份挖除后用混凝土塞加固。塞的深度一般为 11.5 倍断层破碎带宽度。156.5.2 缓倾角断层破碎带及软弱夹层处理6.5.3 断层破碎带或软弱夹层的防渗处理7 坝体构造7.1 坝顶布置7.1.1 坝顶高程7.1.2 坝顶宽度7.1.3 坝顶构造7.2 坝内廊道及交通7.3 坝体防渗与排水设计7.3.1 坝体防渗设计(1)坝体防渗提示:对埋藏较浅的部位,应予以挖除;对埋藏较深的部
30、位,可采用深层固结灌浆等处理方式。提示:对伸入水库区内的断层破碎带或软弱夹层,有可能造成渗漏通道并使地质条件恶化时,应进行专门的防渗处理。提示:坝顶高程可按照 21-78 第 119 条规定计算确定。提示:坝顶宽度根据断面设计,同时满足运行和交通要求外,还要满足碾压混凝土施工要求,一般坝顶最小宽度为 5 。提示:(1)防浪墙宜采用钢筋混凝土结构,墙身应有足够的厚度以抵挡波浪及漂浮物的冲击,高度一般采用 1.2 ;(2)溢流坝坝顶工作桥、交通桥,应根据设备布置,操作检修,交通和观测等要求设置,力求美观;(3)坝顶路面应有适当的横向坡度,设置相应的排水设施。提示:(1)根据碾压混凝土坝的特点,廊道
31、布置应予简化,一般坝内基础灌浆、排水、检查、观测及交通等廊道宜合并使用。通常,对高度在 70 以下的碾压混凝土重力坝,设置一条廊道即可。(2)廊道结构可采用混凝土预制构件拼装,构件是否配筋可根据廊道周围应力状态确定。预制构件外部可用薄层砂浆与碾压混凝土联结。廊道的底板和侧壁也可由碾压混凝土形成。16(2)坝内横缝止水7.3.2 坝体排水设计7.4 坝体分缝与碾压混凝土分区7.4.1 坝体分缝7.4.2 碾压混凝土分区提示:(1)中低高度的碾压混凝土坝的坝体防渗结构形式是多样的,在我国已经成功采用的有:常态混凝土防渗、二级配碾压混凝土防渗、沥青砂浆防渗、补偿收缩混凝土防渗、预制混凝土深勾缝防渗及
32、上游坝面特殊喷涂料防渗等,可根据具体条件经过专门论证慎重选择采用。其结构尺寸可通过计算或参照已建工程确定。(2)综合分析国内外的工程实践,从防渗效果、有利于快速碾压施工等方面考虑,可推荐采用坝身碾压混凝土作为防渗体,即沿上游坝面设置一定宽度的二级配碾压混凝土,其抗渗标号可按 90 天龄期确定,取不小于 4 6。二级配碾压混凝土的厚度约为(110115)倍坝高,并随水头增加而增加,最小厚度不得小于 2.0 m3.0 。为提高防渗效果,可在二级配碾压混凝土防渗层外侧喷涂丙乳砂浆或其它防渗涂料。(3)据已建工程经验教训,碾压混凝土坝上游防渗,还应注意防渗面层与坝基周边、与闸墩、与溢流面头部等常态混凝
33、土的接缝的防渗结构设计。提示:对分缝坝,坝体横缝内设置止水应根据工作水头、气候条件、所在部位和便于施工等因素确定:采用常态混凝土作为上游防渗层时,止水设施应置于常态混凝土内;采用其他材料时,应结合防渗布置考虑设置止水的方法。提示:碾压混凝土重力坝坝身一般需设置竖向排水管,排水管一般设在上游防渗层后,管距 2 m3 ,内径 7 cm15 。排水管可用预制无砂混凝土管或预埋砂、卵石透水管,亦可用钻孔或拨管等方法形成。坝内的排水汇入集水井后,通过抽水排于坝下河道中。提示:(1)碾压混凝土重力坝应不设纵缝,少设或不设横缝。横缝间距与坝址地形地质条件、布置方式、坝体断面形状、温度应力、施工能力等因素有关
34、,应通过技术经济比较确定。一般情况下,对坝体工程量不大,长高比较小且可以在一个适当的温度时段内完成的碾压混凝土重力坝,可不设横缝而采用整体坝形式。(2)碾压混凝土坝的坝段间横缝一般为非暴露平面连续缝,造缝方法可分为四种:1)大仓面中造缝:采用切缝机压入 0.3 厚的镀锌铁片,或缝内插入 1 厚的塑料板,也可采用缝内灌砂等方法;2)人工造缝:一般采用混凝土模板(一侧涂刷沥青) 、聚乙烯板或铺聚乙烯膜在新混凝土铺筑层的分缝线上,沿层高覆盖在缝面上使两部份分开;3)利用模板分隔仓面施工;4)诱导缝:可用上述方法或钻孔形成不连续缝。177.5 温控设计8 坝体观测设计8.1 观测设计碾压混凝土重力坝观
35、测设计的目的是监视大坝运用安全,掌握施工情况,为设计反馈资料和为科研提供原型观测资料。8.2 设计原则观测布置应符合下列原则:(1)观测项目和测点布设应考虑碾压混凝土分层铺筑、上升速度快、间歇期短等特点,全面反映大坝的工作状况,并宜做到少而精;(2)观测坝段应选择地质条件复杂或具有代表性的坝段;(3)观测项目的确定,应根据工程的重要性、设计计算及模型试验成果、温度控制等方面的要求,并参考类似工程的观测布置资料;(4)采用先进设备,做到观测方便、直观、快速、精度符合要求,各项观测值能相互校核,并保证观测作业有良好的交通及照明条件;提示:(1)坝体混凝土在不同部位和不同条件下的标号分区及其性能,可
36、参照 2178及其他有关规范的条款执行。(2)混凝土分区应尽量简化,以利于快速施工。坝体内部混凝土的标号,一般采用一种标号;坝体混凝土级配一般采用三级配碾压混凝土,当上游侧防渗层采用二级配碾压混凝土时,二者可同仓同时填筑碾压施工。(3)碾压混凝土坝体与基础接触面一般须采用常态混凝土或改性混凝土垫层,其厚度为0.5 m1.5 。提示:碾压混凝土重力坝的温控设计可参照 SDJ 21-78 和 DL/T 5005-92 的有关规定进行。碾压混凝土坝的温度控制与坝体尺寸、混凝土配合比、施工条件以及坝址区的地质、气候条件有关,应根据温控计算提出下列控制指标。(1)基础温差:指在基础约束范围内,混凝土最高
37、温度与其平均稳定温度之差。基础温差是控制坝基混凝土发生深层裂缝的重要指标,主要随填筑块的高宽比,混凝土与基岩或新老混凝土的弹性模量比,坝区气候以及混凝土的弹性模量、热膨胀系数和抗裂性能而变化。基础容许温差应通过温控计算研究确定。(2)坝内最高温度:应根据温控计算成果确定控制温度。(3)内外温差:应根据碾压混凝土部位和气温等情况研究确定。提示:观测设计应结合坝的等级、坝高、地质和结构型式等条件,参照 SDJ 21-78 和33689 的有关规定,提出一般性观测和专门性观测内容及布置要求,并应考虑碾压混凝土重力坝的特点提出观测设计补充要求。18(5)尽量排除或避免影响观测成果的因素,特别在施工中应
38、有专门工艺研究;观测设备应有必要的保护装置;埋设仪器的电缆宜沿碾压层面开沟水平敷设。8.3 主要内部观测项目及布置要求(1)坝体渗透压力观测(2)坝体温度观测(3)坝体应力、应变观测9 专题研究10 工程量计算11 设计成果11.1 报告(1)技术设计报告(2)专题报告提示:一般在上游面防渗层及防渗层与内部碾压混凝土界面附近埋设数支渗压计,近表面处较密,内侧较稀。埋设截面与坝体应力观测截面相同,并在附近的碾压层内及层面补充埋设。提示:坝体温度观测,一般选在有代表性坝段的中心断面上,按矩形网格布置电阻温度计;并在坝体表面、间歇期层面、孔洞周围和温度变化剧烈部位适当增设。提示:坝体应力、应变观测布
39、置,应结合坝体标号分区、碾压混凝土铺筑分层的特点,反映出坝体应力的主要分布状态;并尽量减少外界温度的影响,使观测成果便于与计算、试验以及与相应外部观测成果对比分析。提示:根据工程的实际情况,确定专题研究项目。例如:(1)碾压混凝土材料配合比及层面抗剪参数的专题研究。(2)坝体上游面防渗结构及周边防渗的专题研究。(3)坝体横缝的专题研究。(4)整体水力学模型试验专题研究。提示:(1)应按设计有关图纸,分项计算碾压混凝土坝工程量。(2)工程量计算项目一般包括坝基开挖(分河床及岸坡覆盖层开挖、石方开挖) ,坝体碾压混凝土(分二级配与三级配碾压混凝土、常态混凝土等) ,基础断层处理混凝土,钢筋,锚杆,帷幕灌浆,固结灌浆,接触灌浆(必要时) ,观测仪器及其它。1911.2 计算书包括大坝典型剖面的稳定及应力计算成果。11.3 图纸(1)枢纽布置图;(2)碾压混凝土重力坝平、剖面布置图;(3)碾压混凝土重力坝基础处理图;(4)碾压混凝土重力坝观测布置图;(5)碾压混凝土重力坝坝基开挖图;(6)坝体防渗及排水结构图;(7)坝体其它细部结构图。11.4 典型剖面工程量曲线11.5 工程量汇总表提示:根据工程的实际专题研究情况,提供技术专题研究报告。提示:高程自下而上以便于排施工进度,工程量较大时宜分段提供工程量曲线。