第四章节重力坝

第一节重力坝一、重力坝的历史根据历史记载，最早的重力坝是公元前2900年古埃及在尼罗河上修建的一座高15米、顶长240米的挡水坝。人类历史上修建的第一批坝、堰，都是利用结构自重来维持稳定，结构简单，安全可靠。目前世界上最大的重力坝是长江三峡水利枢纽工程。

1962年瑞士建成了世界上第一座重力坝坝高285米。

1949年起我国水利水电事业逢勃发展，从1949--1985年，在已建成的坝高30米以上的113座混凝土坝中，重力坝达58座，占总数的51%。

50年代首先建成了高105m的新安江和高71m的古田一级两座宽缝重力坝。

60年代建成了高97m的丹江口宽缝重力坝和高147m的刘家峡、高106m的三门峡两座实体重力坝。

70年代建成了黄龙滩、龚嘴重力坝。

80年代建成了高165m的乌江渡拱型重力坝和高107.5m的潘家口低宽缝重力坝等。其中长江三峡水利枢纽重力坝，坝高185米。重力坝定义：依靠自身的重量产生的抗滑力维持其稳定性的坝。重力坝的基本剖面：呈三角形，上游面通常是垂直的或稍倾向上游的三角形断面。受力特点：主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的接触面上产生抗滑力来抵抗库水的推力，以达到稳定的要求。受力简图可以视作倒置的悬臂梁。二、重力坝的工作原理1-非溢流重力坝；

2-溢流重力坝；

3-横缝；

4-导墙；

5-闸门；

6-坝内排水管；

7-检修、排水廊道；

8-基础灌浆廊道；

9-防渗帷幕；

10-坝基排水孔重力坝的剖面详图三、重力坝的优点及缺点2、对地形、地质条件适应能力强1、工作安全，运行可靠3、泄洪方便、导流容易4、施工方便、维护简单5、受力明确、结构简单优点缺点：1、剖面尺寸大，水泥石料等用量多。2、坝体应力较低，材料不能充分发挥。坝体不同区域应采用不同强度等级和耐久性要求的材料。3、扬压力影响大，对稳定不利。会减轻坝体的有效重量，对坝体的稳定不利，因此要采取有效措施减小扬压力。4、砼体积大，温控要求较高。易产生温度裂缝。四、素重力啦坝的铺类型按坝坛的高累度分孟类按筑零坝材左料分鸣类按泄露水条熔件分论类按坝势体结失构型殃式分龙类混凝兼土重渴力坝浆砌仓石重赢力坝按坝辅体的斩结构手型式种分类原可分妖为：实体响重力境坝境宽缝吧重力较坝截空弦腹重何力坝五、贼重力观坝的烘荷载作用辰于重之力坝猜的主拥要荷昏载有宵：①自揉重；②静事水压咐力；③扬区压力；④动侍水压颈力；⑤冰矮压力晨；⑥泥晨沙压大力；⑦浪殿压力鸽；⑧地践震力值；⑨温售度及称其他哥荷载帅。静水既压力作用健在坝心面上全的静侄水压册力可小按静蚕水力默学原释理计娇算，语分为悬水平爬及垂尽直力邻分别浆进行夺计算轿。扬压鼓力1、坝帝底扬蚕压力煤形成僚原因敞：①上维下游常水位耳差；②砼哪、岩沉石都克是透母水材侍料。坝底荡扬压随力图底：动水帝压力在溢永流面庆上作胜用有贪动水怨压力雅，坝蝇顶曲蓝线和焦下游君面直禾线段哗上的碑动水萝压力援很小侦，可段忽略正不计沃。只予计算嘱反弧评段上筛的动脏水压蠢力。冰压锈力1、静踩冰压打力2、动酱冰压攀力泥沙添压力水库讲蓄水伟后，宪入库拐水流绳挟带格泥沙吵，逐幻玉年淤赏积在纲坝前肌，对言坝面夏产生队泥沙肃压力盛。淤积蹄高程努，根近据河捆流的喜挟沙厕量和骂规定宝的淤危积年培限进摄行估先算，肺年限贞可取50越-1技00年。按土易力学流公式仙计算订，参柿照一疏般经浸验取陆数据六、尖重力锐坝的隆荷载阁组合1、基且本荷俗载：（1）坝肉体及铺设备偿自重（2）正宪常蓄避水位墙或设杰计洪飞水位器时的央静水漠压力（3）对侧应于样（2）的笋扬压做力（4）泥剪沙压玩力（5）相义应的灵浪压烛力（6）冰炮压力（7）土飞压力2、特灯殊荷镜载（柜频率浙低，腰作用干时间惹短）（8）相坚应于桌设计仇洪水做位时欲的动款水压溪力（9）其傻他出芽现机缎会较削多的领荷载（10）校宝核洪雅水位（11）相旺应的谅扬压聪力（12）相泽应的脑浪压严力（13）相赴应的灿动水泰压力（14）地绘震荷皱载（15）其馅他出楚现机错会较战少的腾荷载七、事重鞭力坝帆的材亦料及碑构造1、混普凝土以材料2、混元凝土如分区3、横筝缝4、纵抗缝5、施或工缝6、坝释体排茅水7、廊苦道系沸统1．混挤凝土精材料水工娃混凝克土除彩要求步有足烈够的援强度双以外涛，还钓要有昆一定殊的耐久伐性，包窝括抗渗条性、抗侵框蚀性、抗冻淡性、抗磨以性和低而热性伟等。耐久膛性：包括叫抗渗午、抗触冻、素抗磨同和抗怕侵蚀建等。抗渗胜性：是指芝混凝摄土抵眼抗压骂力水删渗透犯作用住而不慈被破短坏的菜能力畏。抗冻墓性：抗冻固性指锯混凝排土在肺饱和罚状态耗下，违经多亡次冻悦融循借环作光用而肆不严道重降脾低强逝度的仆性能抗磨扫性：是指弟抗高缝速水趁流或呀挟沙挂水流透的冲族刷、肚磨损稠作用链的性忆能抗侵缓蚀性搭：是指蹲混凝盒土抵垮抗环孩境水雹侵蚀闹的性牲能混凝伐土的伴强度炊指标按抗肯压强自度，太水工烦混凝逝土分拜为C5架C7玩.5序C怀10背C币15键C杂20貌C愚25叮C娇30标号题，C5混凝虹土只羞能用透在某藏些不躺重要宣的、塞应力漆很小炮的部浅位，弓仅作葬回填勉及压叔重用菌。坝体康混凝泰土抗饮压设胃计强陡度的段龄期炒一般慈用90抢d，最纽奉多不忌超过18著0d。同泪时还忍规定28天d龄期替的抗今压强核度不乘得低壮于7.盏5M锁pa。设素计抗蜡拉强木度的巴龄期喝采用28悦d，一忌般不娘采用贯后期剂强度唯。2、混洁凝土醋分区坝体居混凝舒土分显区：坝体郊各部灵分工秋作条堂件不轿同，凉为了破节约丝式和合搬理使炎用水勾泥，顾通常胳将坝侄体按西不同嫂部位去和不多同工崭作条浪件分洁区，铺采用园不同医标号告。图6。主应力矢量分布图（红色表示拉力，绿色表示压力）图7大主应力等值线图混凝悠土坝蜜的应蛙力分宝布为了字便于谎施工候，应令尽量旗减少夸标号羊的类忌别，圈相邻肯区的锡强度少标号我不宜岩超过犹两级流，免北引起虎应力黎集中匹或产快生温削度裂惧缝。执分区辨的厚燃度一早般不帽得小耐于2-体3米，习以便偶浇筑栽。3、横傲缝横缝鸣垂直排坝轴资线，繁将坝弃体分预成若殿干坝训段。浮横肠缝作球用：1）减浩小温岂度应稻力，2）适舒应地首基不北均匀对变形赴，3）满投足施遇工要华求（羡如混浓凝土薄浇筑羡能力糊及温优度控否制）间距多：12绩-2珠0米，满也有浸达20米4、纵奥缝平行督于坝棚轴线辉方向唉设的饲缝。目的筐：适坏应混厌凝土啦的浇秀筑能厦力和划减小贡施工沾期的向温度习应力像。纵缝旺是临华时缝闷，待着坝体目降到津稳定答温度乱后进允行接慰缝灌懒浆。纵缝须布置集形式县：铅直、错缝、斜缝。不设持纵缝——通仓屯浇注（一倘）铅估直纵趁缝间距15—30硬m。为根了使堪缝面总更好帝地传怎力，比设顷三角逐形键般槽。众槽面糟大致活顺主叫应力孟方向代。（二择）错赶缝缝面迁不作寨灌浆籍处理贿。浇注坚块高易度在筑基岩岛附近1.于5—2m，在蚁坝体滋上部床不大封于3—4m，错饿缝间页距10—15悉m，缝晨的错盖距不鸟超过据浇注锋块的戴一半午。错随缝施呀工简丘便，垃在低虽坝上供使用月。（三虹）斜句缝可沿童主应茎力方危向设虏置，摔因缝婶面剪茂应力笔很小嫌，可禁以不央灌浆谋。斜久缝须皂在离捞上游密面一滤定距炒离处牺终止闯。为溜防止垄斜缝污在终昼止处版向上臂贯穿叼，须朵采用孩并缝巷措施衰：布侨设并栗缝钢赴筋、先设并忙缝廊净道等芳。施忆工最预好使音上下诊块均振匀上杨升。显施工券复杂乒，较致少采展用。（四宇）通害仓浇著筑施工侄简便扇，有趣利于环加快章施工困进度才。坝运的整院体性伴好，向是发趴展的苏方向辰。但稿是要裙注意村温控时。5、施紧工缝善（水攀平工挺作缝跌）浇注竿块厚杀度一着般为1.横5—4.到0m。在赞基岩牲表面转用0.详75—1.以0m的薄寸层浇陡注，语以利精散热设、防赴止开啊裂。负上下既浇注洒块之版间常金间歇3—7天。阵新混缝凝土枕浇注捕前，难须清庄除缝植面渣森、灰洲尘和请水泥籍乳膜环，用挎风水琴枪或尸压力堪水冲虏洗，拢使表苹面成层为干福净麻匙面。设再均分匀铺赵一层2—3c搭m的水眼泥沙诸浆，尊然后击浇注捏。水平努工作轻缝是刻分层米施工券的新页老混杜凝土貌之间蛮的接义缝，雾是临头时性凶的。6、坝材体排沸水为减堪小渗易水对乔坝体派的不吓利影割响，扬在靠厌近上驻游面柱处布闹设排扇水管萌。距婆上游班面要竭求小染于坝向前水望深的1/樱10—1/图12，使脑渗透息坡降狸在允袄许范归围内源。排水方管与移廊道负连接幅多采斗用直慢通式仇，且池多在漂上游贼侧。7、廊耻道系嫁统为满挖足施姓工和吐适用杀要求袄（如灌浆、观疗测、排水葵、检覆查、交茄通的姿需要哥），妄须在弓坝体购内设呼置各挪种廊蛇道。漠这些滴廊道哈相互开连通宪，构届成廊绩道系集统。设在鼠坝踵挪部位交。利颈用混带凝土商压重作、提手高灌浇浆压战力、敲保证名灌浆匀质量贞。一般输采用丘城门拆洞形妄。断搬面尺铜寸应内满足迷灌浆喜作业择的要夏求。枯一般咸底宽2.烛5～3.渡0m，高3.忙0～4.蹈0m。廊趣道底僵面距耀基岩碗不小延于1.愈5倍廊教道宽客度。复廊道维上游悦侧设突排水宜沟，糊下游付侧设申排水锐孔及贤扬压抬力观湖测孔石。（一婚）基崭础灌弦浆廊敲道（二株）检魄查和涨坝体召排水助廊道常在猴靠近效坝体绿上游谁面沿降高度趣方向报隔15—20档m设检储查廊低道，材最小全宽度飞为1.呢2m，最竖小高佣度为2.勾2m，距夸上游纤面不硬小于0.老05—0.亦07倍水奋头，皂且不鲁小于3m（寒愈冷地扬区适繁当加蚕厚）艘。上宾游侧猎设排艳水沟借。八、桐重力印坝的怠地基瞧处理天然叙基岩争都有将风化是层、套节理投、裂蚁隙、汁断层尝破碎飘带及这软弱慰夹层乌等方说面的闸缺陷丛，因袭此必吃须进竖行处以理。重力千坝失激事有40甚%是因呀为地粒基问凳题造敌成的沿。地盗基处坛理主乒要包殊含两糖个方告面的融工作州：一摔是防窑渗，倍二是盒提高两基岩程强度光。1．坝输基的谅开挖旬与清兆理目的肺：使父坝体趟坐落辅在稳迹定坚谈固的接地基斩上。规范盯规定谅：>7旺0m的高养坝，异必须增建在确新鲜遍、微两风化奏或弱国风化挺的岩款石上储。30—70亿m的中占坝，蠢必须幸建在慢微风芹化或研弱风春化的幸岩石助上。2．坝梁基的晨固结辛灌浆目的愿：提作高基悦岩的另强度舒和整往体性唉，降锁低地裤基的袋透水滚性。固结雹灌浆汪设计丙内容部：１）照决定柏灌浆挖范围兴：固嗓结灌幻玉浆孔捞一般扩布置丝式在应动力较凳大的遗坝踵典和坝何趾附俗近，学以及跃节理瓦裂隙单发育遣和破乱碎带欠范围艳内。２）然灌浆触孔的遥深度浙：一卖般5—8m；帷喉幕上杜游区8—15夏m３）隶灌浆咬孔的弦间距暂：孔任距、猜排距3—6m４）枝灌浆殖孔的智排列全形式混：平如面上橡作梅尺花形别或方荷格形榨。５）拦灌浆惊孔的叙钻孔部方向极：与肆主要脊裂隙怜面正模交。６）瓜灌浆万的压皱力：苍在不劝扰动税基岩亦的前殊提下振尽量遣大。无混遥凝土防盖重戴时为0.井2—0.品4M箱Pa有混她凝土饶盖重午时为0.嘴4—0.宾7M农Pa3．帷另幕灌擦浆坝基垮防渗梅处理井目的佩是：1、减疤少坝拉基及脚绕坝程渗漏带；2、防香止较化大渗俘流对播坝基舍产生扛渗透像破坏茂；3、减翁小作更用在环坝基喊底面拖上的泻扬压汤力，殃提高拖坝体橡的抗焰滑稳捆定性驾。灌浆寨材料乳：登水泥锣浆、准化学严灌浆帷幕换灌浆竟设计薪：1）防存渗帷避幕的醒深度诉：根酒据水肚头大沉小，牧透水由层的林深度效和降杏低坝所基渗检透压制力的瓶要求跟来确肃定当坝阶基下庸相对压隔水拜且较覆浅时耕，其毛应伸地入到独隔水螺岩层阔内3m～5m；一般欲情况脑下，秋帷幕烤深度羡常为0.赢3～0.暖7倍水栏头。2）帷灯幕的宇布置币：防个渗帷店幕灌涛浆孔记的排递数、戚排距牌及孔房诚距，肿应根苹据工晕程地病质条击件、末水文崖地质奔条件伐，作坐用水恋头及投灌浆飞试验杰资料锻确定水。坝高招在10淋0m以下僵时，呀可布诉置一永排。虑对地筹质条纯件较蓬差，超岩体斗裂隙废发育携或可搅能发素生渗诊透变砖形的喉地段访可采忙用两耐排，剃但坝显高在50背m以下延时，叼仍可衰采用毒一排糠。两岸打坝头栏部位荣，防葡渗帷蹈幕宜悄延伸忠到相语对隔对水层军或正喊常蓄编水位巡寿与地闻下水弯位相候交处3）灌妄浆压跳力：股帷毫幕灌茎浆必详须在延浇筑爸一定称厚度麻的坝嚷体混胶凝土至后进疼行，枕一般咳情况境下，瞧灌浆北压力幅应通笛过试扰验确支定。通常额在帷骗幕表扒层不臣宜小开于1.慌0～1.跨5倍坝定前静相水头耻，在裤孔底槽不宜宾小于2～3倍坝系前静盆水头溉，但都以不伶破坏册岩体刊为原汗则。防渗帷幕沿轴线的部置1—灌浆怠廊道戴；2—山坡供钻进问；3—坝顶度钻进量；4—灌浆献平洞条；5—排水漠孔；6—正常女蓄水演位；7—原水凝位；8—帷幕舒底线资；9—原地址下水哑位；10—蓄后贷地下前水位4．坝颈基排昨水坝基税虽然碌已经艇进行再帷幕柔灌浆种，但弯并不孕能完抖全截肥断渗田流。斯目的乘为了洋进一肾步降点低坝款底面膨的渗僻透压锐力，礼应在堪防渗据帷幕眯后设蜘置排府水幕挂，收蛋集并泄排走败由坝幸基渗圾透过宏来的有水，胃有时桌还设悬有基诞面排初水，蒸如图县所示言。5．断庄层、喷软弱柿夹层叮和溶装洞的洁处理(1或)倾角语较陡哲的断泪层破夸碎带挥处理联：在坝受基范类围内炉单独蒸出露普的断创层破滋碎带息，可拦将适洪当深洒度内巷的断稿层、破碎潜带及其债两侧钱风化税岩石姑挖除搂或挖鞋至较渣完整抄的岩鼠体。(2绞)软弱宜夹层甩的处轻理：a、对气于浅刺埋的柏夹层蚂，可鼻采用沟明挖抹清除犹，再沉回填钢混凝坑土加睛固；b、对查于深毕层的寄夹层初，视场其对产坝体殃稳定蜓和基参础沉抵降危厉害的毯程度帮，确伙定是把否需讨要处耕理。如需愉要处汽理，泳可采园用洞载挖后碧回填驳混凝捞土的秃方法奋进行旁加固众。为策了阻尸止坝晴体沿里软弱将夹层孤滑动舍，可奇在下惹游坝雅趾处蜜设置暮深齿乘、大召型钢铁筋混届凝土居抗滑疤桩或忌预应躁力锚墨索等椒措施汪进行屑加固站。九、阁碾压枕混凝译土重所力坝碾压挖混凝纪土坝：利用耽高效诉振动果碾分躬层碾废压干渠贫性坐混凝琴土而招筑成种的大辉坝碾压吐混凝拖土最计早用刚于水恐利工群程是19申61年我塞国台仿湾省根石门郊坝的仔围堰批心墙层。到20世纪80年代夏进入垃正式唯筑坝财阶段解，19弓80年日冻本建框成世星界上对第一事座坝患高89米的叙岛地垦川碾夺压混巾凝土迷坝。此后漫，在假全世帜界范姥围迅忙速发旷展。势我国奔碾压镇混凝陡土筑缎坝技盆术起稍步较抄晚，兵但发旧展很锻快。自19雄86年建锐成第慢一座56缩慧.8条m高的捎坑口糖碾压扑混凝持土坝咱以后应，我亏国碾爹压混趴凝土狸坝建牲设进锐入高锄潮。到20截02年为斩止，哄在短岁短的欠十几恩年中务，建编设碾粱压混割凝土绢坝40多座日，高甚度超塞过10蒙0m的9座，兽碾压野混凝宏土拱排坝8座。贼其中20桌0米级清高的拨龙滩孝重力闻坝和13东2米高粮的沙浴牌拱边坝在绵高度劣上、庸技术妨上均乖处于真国际叶领先转水平获得“国际具碾压皱混凝展土坝兰荣誉苏工程诉奖”的八框座碾驰压混矮凝土继大坝湖第一冤位：脊中国些龙滩谋重力仇坝（21咬6.径5m）1、碾匪压混喝凝土烤坝的跳特点1）施懒工工械艺简断单，离施工祥速度庄快通仓倡薄层呢浇筑辽，施像工工魂作面彩大，敢可交萝错薄暮层连腰续上迈升，水无需棚间歇焦养护醉；最大草日上嫩升高金度1.刑2m；巴跃基斯钞坦的籍塔贝馅拉水航电站烈采用照碾压紧混凝浙土坝徒，浇任筑强栋度达18举00屑0m3/d2）大熟量节导约水炮泥，变降低霉工程吓造价普通委混凝济土坝捷中的销单方万水泥班用量立约为18分0—28犁0k球g/敌m3，如闲新安坐江大每坝为18爆0k厅g/短m3，丹水江口俯大坝波高达27盖0k驱g/完m3。碾躲压混区凝土炕坝中现单方雾水泥胡用量磁仅为90—50僚kg岛/m33）简扰化温穷控措喇施，海减少策坝体红纵缝水泥芒用量抄较少死，坝核体采和用薄灿层交糟替浇扬筑，缸表面序散热露条件荷良好淘，使束坝体接内部篇混凝惑土温盼度升灯幅大予大降疼低折。日勇本岛单地川以坝的冬实测穿资料府表明难，坝睬内最抖大温阵升仅8~缺10陆℃。可届以不古采取弱专门简的降燥温散贸热措梁施4）简继化施价工导玩流设柏施，紧节约鼓临时唤工程端费用施工岛强度舍高、迅速度烟快码；省仿略了册施工券围堰杠等设俩施作。我国读岩滩功工程晚中的拉碾压昨混凝泳土围沃堰，美曾多均次通那过洪约水，荣堰顶虾最大魄过水绵深达2.误2米。炊但仍菜能正勉常运伴用，计对施绣工基假本无夺不利昏影响络。2、碾眨压混谁凝土逆材料识及配雅比设嫌计1）碾奇压混叙凝土诞材料钓要求碾压坟混凝绝土材熟料应桂包括洁水泥迫、砂勺子、恒石子辅、外柳加剂劝及粉毯煤灰雁等活单性掺贿合料匹。改洲善混艳凝土精的可络碾性清，减珠少用轮水量困降低达水化钟热，喂需用减水爪剂。剥为防袋止出味现冷吵缝，猜有效想发挥惧快速锈连续朱施工蔽特点般，需权用缓凝箭剂。工程叹上一尽般均桂掺用另具有缓凝汇和减回水双症重作糕用的告外加讲剂。如花木质架素黄呜酸钙图、奈孔系列肿、糖部蜜复授合剂同等2）碾余压混致凝土父配合绸比（1）混健凝土献的强免度、敞抗渗持、抗赏冻性明能等区满足斜坝体师设计喊要求赌，具抵有一捆定的遣拉伸仙应变炉能力亿。（2）工宴作度麻适当贱，拌风合物删较易捞碾压客密实谁，使览混凝新土重忙度较夺大。（3）混哀凝土现质量嫌均匀歇，施筹工过引程中唱不易咏发生顾分离帅现象类。（4）拌踩合物蓄初凝坟时间厉较长鸦，易判于保日证碾诉压混驾凝土椒施工做层面间良好日粘结坟，层占面物孤理力侍学性懒能良躬好。十、洒其他扬形式语重力刷坝1、浆保砌石寄重力塞坝是用有胶结相材料买和块据石砌绝筑而暑成的润。其特主点如核下：①就栽地取拔材；②水陶泥用槽量少漏（比宿混凝扑土重煎力坝秘可节国省50同%左右禽），察因而货发热泻量低美，可翼不采灿取温貌控措凳施，骂不设柿纵缝虾，可芝增加摊坝段轻