堆石壩土石壩的壩型選擇

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1、第十一節(jié)堆石壩StabilityAnalysisofEarth-RockDam2021/8/71一、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(duì)壩體的強(qiáng)度和穩(wěn)定條件起決定性作用，因而要求由新鮮、完整、耐久、級(jí)配良好的石料填筑。1970年以后，由于大型振動(dòng)碾薄層碾壓技術(shù)的應(yīng)用，使堆石壩的密實(shí)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(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上改進(jìn).目前，面板堆石壩已成為大壩中一種重要壩型。2021/8/72面板堆石壩與其他壩型相比有如下主要特點(diǎn)1、

2、就地取材，在經(jīng)濟(jì)上有較大的優(yōu)越性，除了在壩址附近開(kāi)采石料以外，還可以利用樞紐其他建筑物開(kāi)挖的廢棄石料；2、施工渡汛問(wèn)題比土壩較為容易解決，可部分利用壩面溢流渡汛，但應(yīng)做好表面保護(hù)措施；3、對(duì)地形地質(zhì)和自然條件適應(yīng)性較混凝土壩強(qiáng)，可建在地質(zhì)條件略差的壩址上，且施工不受雨天影響，對(duì)溫度變化的敏感度也比混凝土壩低得多；2021/8/73面板堆石壩與其他壩型相比有如下主要特點(diǎn)4、方便機(jī)械化施工，有利于加快施工工期和減少沉降，隨著重型振動(dòng)碾等大型施工機(jī)械的應(yīng)用，克服了過(guò)去堆石壩拋填法沉降量很大的缺點(diǎn)；5、壩身不能泄洪，施工導(dǎo)流問(wèn)題較

3、混凝土壩難予解決，一般需另設(shè)泄洪和導(dǎo)流設(shè)施。2021/8/74二、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(lèi)似，其中壩頂寬度除了應(yīng)參考土壩的要求外，還應(yīng)兼顧面板堆石壩的施工要求(澆筑面板時(shí)有工作面和進(jìn)行滑模設(shè)備的操作)，一般不宜小于5m。2021/8/75在壩頂上游側(cè)設(shè)置鋼筋混凝土防浪墻。防浪迎水面高4～6m，背水面高于壩頂1.0～1.2m，底部與面板間應(yīng)做好止水連接，如圖5-41所示。對(duì)于低壩也可采用與面板整體連接的低防浪墻結(jié)構(gòu)。2021/8/76圖5-41面板

4、堆石壩壩頂構(gòu)造2021/8/772．壩坡面板堆石壩的壩坡與石料性質(zhì)、壩高及地基條件有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)可參考類(lèi)似工程。對(duì)于采用抗剪強(qiáng)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(duì)應(yīng)的坡度；因此一般采用1:1.3～1:1.4。對(duì)于地質(zhì)條件較差或堆石體填料抗剪強(qiáng)度較低以及地震區(qū)的面板堆石壩，其壩坡應(yīng)適當(dāng)放緩。2021/8/78三、鋼筋混凝土面板堆石壩的構(gòu)造1．堆石體堆石體是主體部分，其可劃分為：墊層區(qū)（2A區(qū)）、過(guò)渡區(qū)（3A區(qū)）、主堆石區(qū)（3B區(qū)）和次堆石區(qū)(3C區(qū))。圖5-42堆石壩分區(qū)示意圖2021/8/79（

5、1）墊層區(qū)墊層區(qū)應(yīng)選用質(zhì)地新鮮、堅(jiān)硬且耐久性較好的石料，可采用經(jīng)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(yīng)具有連續(xù)級(jí)配，一般最大粒徑為80～100mm，粒徑小于5mm的顆粒含量為30％～50％，小于0.075mm的顆粒含量應(yīng)少于8％。墊層料經(jīng)壓實(shí)后應(yīng)具有內(nèi)部滲透穩(wěn)定性、低壓縮性、抗剪強(qiáng)度高，并應(yīng)具有良好的施工質(zhì)量。墊層施工時(shí)每層鋪筑厚度一般為0.4～0.5m，用10t振動(dòng)碾碾壓4遍以上。對(duì)墊層上游坡面，由于重型振動(dòng)碾難于碾壓，因此對(duì)上游坡面還應(yīng)進(jìn)行斜坡碾壓。2021/8/710墊層區(qū)墊層上下游之間水平寬度應(yīng)

6、根據(jù)壩高、地形確定，墊層頂部水平寬度一般可采用3～4m，向下逐漸加寬。壩高100m以下的面板堆石壩，為了簡(jiǎn)化施工也可考慮采用上下等寬的墊層。對(duì)于周邊縫附近的特殊墊層區(qū)，可以采用最大粒徑小于40mm且內(nèi)部穩(wěn)定的細(xì)反濾料，經(jīng)薄層碾壓密實(shí)，以盡量減少周邊縫的位移。2021/8/711（2）過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū)介于墊層與主堆石區(qū)之間，起過(guò)渡作用，石料的粒徑級(jí)配和密實(shí)度應(yīng)介于墊層與主堆石區(qū)兩者之間。由于墊層很薄，過(guò)渡區(qū)實(shí)際上是與墊層共同承擔(dān)面板傳力。此外，當(dāng)面板開(kāi)裂和止水失效而漏水時(shí)，過(guò)渡區(qū)應(yīng)具有防止墊層內(nèi)細(xì)顆粒流失的反濾作用，并保持自身的

7、抗?jié)B穩(wěn)定性。過(guò)渡區(qū)石料粒徑要求可比墊層材料適當(dāng)放寬，最大粒徑一般為300～400mm。該區(qū)水平寬度可取3～5m，分層碾壓厚度一般為0.40～0.5m。2021/8/712（3）主堆石區(qū)主堆石區(qū)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(qū)，該區(qū)既應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和較小的沉降量，同時(shí)也應(yīng)具有一定的透水性和耐久性。該區(qū)石料應(yīng)級(jí)配良好，以便碾壓密實(shí)。主堆石區(qū)填筑層厚一般為0.8～1.0m，最大粒徑應(yīng)不超過(guò)600mm，用10t振動(dòng)碾碾壓4遍以上。2021/8/713（4）次堆石區(qū)下游次堆石

8、區(qū)承受水壓力較小，其沉降和變形對(duì)面板變形影響也一般不大，因而對(duì)填筑要求可酌情放寬。石料最大粒徑可達(dá)1500mm，填筑層厚1.5～2.0m，用10t振動(dòng)碾碾壓4遍。下游次堆石區(qū)在壩體底部下游水位以下部分，應(yīng)采用能自由濾水、抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的石料填筑；下游水位以上部分，宜使用與主堆石區(qū)相同的材料，但可以采用較