第13-15节水工建筑物

'第十三节碾压砼重力坝GravityDamLocatedonBatholith 碾压混凝土坝的发展碾压混凝土坝：利用高效振动碾分层碾压干贫性混凝土而筑成的大坝碾压混凝土最早用于水利工程是1961年我国台湾省石门坝的围堰心墙。到20世纪80年代进入正式筑坝阶段，1980年日本建成世界上第一座坝高89米的岛地川碾压混凝土坝。此后，在全世界范围迅速发展。我国碾压混凝土筑坝技术起步较晚，但发展很快。 我国碾压混凝土坝的发展自1986年建成第一座56.8m高的福建坑口碾压混凝土坝以后，我国碾压混凝土坝建设进入高潮。到2002年为止，在短短的十几年中，建设碾压混凝土坝40多座，高度超过100m的9座，碾压混凝土拱坝8座。其中200米级高的龙滩重力坝和132米高的沙牌拱坝在高度上、技术上均处于国际领先水平 一、碾压混凝土坝的特点1．施工工艺简单，施工速度快通仓薄层浇筑，施工工作面大，可交错薄层连续上升，无需间歇养护；最大日上升高度1.2m；巴基斯坦的塔贝拉水电站采用碾压混凝土坝，浇筑强度达18000m3/d2．大量节约水泥，降低工程造价普通混凝土坝中的单方水泥用量约为180—280kg/m3，如新安江大坝为180kg/m3，丹江口大坝高达270kg/m3。碾压混凝土坝中单方水泥用量仅为90—50kg/m3 3．简化温控措施，减少坝体纵缝水泥用量较少，坝体采用薄层交替浇筑，表面散热条件良好，使坝体内部混凝土温度升幅大大降低。日本岛地川坝的实测资料表明，坝内最大温升仅8~10℃。可以不采取专门的降温散热措施4．简化施工导流设施，节约临时工程费用施工强度高、速度快；省略了施工围堰等设施。我国岩滩工程中的碾压混凝土围堰，曾多次通过洪水，堰顶最大过水深达2.2米。但仍能正常运用，对施工基本无不利影响。5．耐久性比常态砼差 二、碾压混凝土坝的构筑型式1．外包常态混凝土碾压混凝土坝（金包银）坝体内部用干贫性碾压混凝土填筑，上、下游和坝基面用2~3m厚的常态混凝土，形成一种包裹剖面型式，俗称金包银。坝体按常规分横缝，采用切缝技术成缝，缝内止水和排水系统与常态混凝土坝相同，并放在常态混凝土层内 2．富胶凝材料碾压混凝土坝将矿渣或粉煤灰作为掺合料，加入到混凝土中，拌合成高胶凝材料的无坍落度混凝土，其胶凝材料约为150~230kg/m3，粉煤灰掺用量占60~70%特点：具有强度高、凝聚力强、抗渗性好3．低胶凝材料干贫混凝土碾压坝特点：造价低，混凝土方量较大，施工速度快，渗漏较严重，抗冻性能差 4．采用专门防渗设施的全断面碾压混凝土坝上游面采用专门的人工防渗材料或高胶凝材料克服了渗漏严重和抗冻性差的缺点，又能快速施工，加快施工进度，目前各国应用的较多温泉堡碾压混凝土拱坝贴复合土工膜防渗 三、碾压混凝土坝的构造1．碾压混凝土坝的防渗体、排水设计为减小坝体内的渗透压力，在碾压混凝土重力坝上均需布置坝体排水设施。2．碾压混凝土坝的分缝及廊道设置 四、碾压混凝土材料及配比设计1．碾压混凝土材料要求碾压混凝土材料应包括水泥、砂子、石子、外加剂及粉煤灰等活性掺合料。改善混凝土的可碾性，减少用水量降低水化热，需用减水剂。为防止出现冷缝，有效发挥快速连续施工特点，需用缓凝剂。工程上一般均掺用具有缓凝和减水双重作用的外加剂。如木质素黄酸钙、奈系列、糖蜜复合剂等 碾压混凝土材料及配比设计2．碾压混凝土配合比（1）混凝土的强度、抗渗、抗冻性能等满足坝体设计要求，具有一定的拉伸应变能力。（2）工作度适当，拌合物较易碾压密实，使混凝土重度较大。（3）混凝土质量均匀，施工过程中不易发生分离现象。（4）拌合物初凝时间较长，易于保证碾压混凝土施工层面良好粘结，层面物理力学性能良好。 碾压混凝土的配比及具体参数控制标准一般碾压混凝土的配比及具体参数控制标准如下：（1）大体积碾压混凝土的胶凝材料用量不宜低于130kg/m3，其中水泥熟料不宜低于45kg/m3。掺和量的掺量应综合考虑水泥、掺合料和砂子的质量等因素，宜取30~65%。超过65%时应做专门的试验论证。 碾压混凝土的配比及具体参数控制标准（2）混凝土的水胶比应根据混凝土的强度，耐久性要求确定，其值一般为0.5~0.7。混凝土砂率应通过试验选取最优砂率值。使用天然骨料时，三级配碾压率宜取28%~32%，二级配宜取32%~37%，使用人工骨料时，砂率需增加3%~6%。（3）碾压混凝土拌合熟料的VC值，一般在机口处宜在5~15S范围内。并应根据VC值、骨料的种类、级配情况、砂率等确定。一般单位用水量宜为80~15kg/m3。 第十四节其他形式重力坝GravityDamLocatedonBatholith 其他形式的重力坝一、浆砌石重力坝是用胶结材料和块石砌筑而成的。其特点如下：①就地取材；②水泥用量少，因而发热量低，可不采取温控措施，不设纵缝，可增加坝段宽度；③不需立模，施工干扰少；④施工技术易为群众掌握，便于组织人工进行施工。⑤人工砌筑，施工质量难于控制；⑥砌体孔隙率较大，需另设防渗设备。 1．浆砌石重力坝的材料(1)石料一般要求上坝石料为质地均匀、无裂缝、不易风化、坚硬密实、表面清洁的新鲜岩石。抗压强度为3×104kPa～4×104kPa。块石最小边长不小于20～30cm，长边尺寸不得大于短边的三倍。浆砌石坝的上、下游表面多用条石砌筑，条石长度一般约为高、宽的2～3倍。 浆砌石重力坝的材料(2)胶结材料:水泥砂浆、细石混凝土和混合砂浆。1）水泥砂浆常用于砌筑条石，砂浆强度等级有M7.5、M10等，2)细石混凝土:一级配细石混凝土，石料粒径为0.5cm～2.0cm，细石用量约为砂石总量的30%～50%；3)混合砂浆是在水泥砂浆中掺入一定比例的石灰或粘土等。混合砂浆一般用于坝体的水上部分和次要部位。常用的混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥烧粘土砂浆、水泥粘土砂浆等。 应采取专门的防渗措施。2.浆砌石重力坝的坝体防渗 二、宽缝重力坝（1）宽缝重力坝的特点①扬压力减小，抗滑稳定性相好；②工程量节省约10%～20%；③坝体混凝土的散热快；④宽缝部位的模板用量大和宽缝倒坡部位的立模复杂；⑤分期导流不便。（2）宽缝尺寸布置坝体上游坡通常取n=0.15～0.35，下游坡取m=0.5～0.7，在强度容许条件下，可适当加大缝宽比，放缓上游坡。 三、空腹重力坝在坝内沿坝轴线方向开设连续的大尺寸空腔时称空腹重力坝；较实体重力坝可节省20%～30%空腔部位不用清基，可减少坝基开挖量；空腔有利于坝体混凝土散热；腔内可布置水电站厂房，这时空腔底部需设置底板。空腹重力坝的主要缺点是：腹拱（腹孔顶部的拱）设计及腹拱施工复杂，有倒悬模板，钢筋用量较多。 第十五节支墩坝GravityDamLocatedonBatholith 支墩坝支墩坝是由一系列顺水流方向的支墩和支承在墩子上1、支墩坝的类型按挡水面板的型式，支墩坝可分为平板坝、连拱坝和大头坝 2.支墩坝的特点1）节省混凝土量增加了水重、减小扬压力，大头坝可节约混凝土20%～40%，平板坝和连拱坝可节省混凝土30%～60%。2）能充分利用材料的强度支墩可随受力情况调整厚度，充分利用混凝土材料的受压强度，对于平板则对其抗渗和抗裂要求较高。3）部分型式的支墩坝对地质和气候条件要求高4）施工条件不同减少了地基的开挖量，便于布置底孔和施工导流、坝体温控措施简易、施工时立模复杂，且模板用量多，施工难度大。5）侧向稳定性 3.支墩坝的现状支墩坝是一种性能良好的坝型，我国自50年代以来相继建成佛子岭、梅山连拱坝，磨子潭、拓溪等不同形式的支墩坝。其中梅山连拱坝高达88m，拓溪大头坝高104m。巴西与巴拉圭合建的伊泰普大头坝高达196m，加拿大的丹尼尔约翰逊连拱坝高达215m。佛子岭连拱坝佛子岭水库的连拱坝是一座钢金混凝土结构的水坝，有21个半圆形的拱，有一里多长，22丈高，能拦5亿 立方公尺的洪水，是我国最大最高的空心坝，只用了2年多的时间，就建成了。连拱坝的特点是它有21个拱，有13.5米的直径。 磨子潭梅山连拱坝湖南镇梅山水库坐落在史河上游梅山城区，是淮河流域重点工程，是由我国自行设计自行施工的当时世界上最高的连拱坝，坝高88.24米,全长443.5米。 万家寨水电站鸟瞰图 朱庄水库砌石重力坝 TotalviewoftheITAIPUpowerplantLeftpartshowsoverflow(spillway),thepowerstationislocatedinthemiddle. WorldWonder:ItaipuDamLocation:TheParanaRiverbetweenBrazilandParaguay.Information:The18powerplantsgenerate12,600megawatts.Itsuppliesover25%ofBrazil"spowerand80%ofParaguay"spower.TheParanariveristheseventhlargestintheworldandhadtobedivertedtoconstructthedam. InformationFrom2005on,Itaipuwillhave20generatingunits,increasingitsinstalledcapacityto14,000,000kW.In2000,Itaipuproduced93.4billionkilowatt-hours(kWh),arecordofproductionthathasneverbeenheldbyanyotherpowerplantintheworld. ItaipuDam伊泰普水电站是目前世界上运行中的最大的水电站，其装机容量为１２６００ＭＷ，是巴西和巴拉圭２国共同开发建设的。工程始建于１９７４年，　１９９１年５月最后一台机组投入发电。尽管电站属于２国共有，但巴拉圭只能用到其５０％电量中的１／１０，其余电量则都卖给了巴西。新增机组中一台机组的发电频率为６０Ｈｚ，另一台为５０Ｈｚ。机组的额定发电容量都为７００ＭＷ。伊泰普水电站增容改造后，其装机容量在２００４年达到１４０００ＭＷ。 FastFacts-1Location:BrazilandParaguayCompletionDate:1991Cost:$18billionReservoirCapacity:1.02trillioncubicfeet(29.0billioncubicmeter)Type:Themainstructure,ahollow,concreteGravitydamEngineerschoseahollowgravitydambecauseitrequired35percentlessconcretethanasolidgravitydam.Thehollowdamisstillheavyandsturdyenoughtoresistthethrustofwaterentirelybyitsownweight. FastFacts-2Purpose:HydroelectricpowerReservoir:ItaipuReservoirMaterials:ConcreteThevolumeofironandsteelusedinthedamwouldbeenoughtobuild380EiffelTowers.Thedamisamajortouristattraction.Morethanninemillionvisitorsfrom162countrieshavevisitedthestructuresinceitwascompletedin1991. 从右至左岸各建筑物依次为：右岸土坝、溢洪道、右岸混凝土翼坝、主坝、左岸堆石坝、左岸土坝。地面厂房位于主坝下游，导流明渠及导流坝段位于主坝左侧。伊泰普大坝全长7760m，坝顶高程225m。各分段长度为：右岸土坝872m，溢洪道390m，右翼坝986m，主坝(含左翼坝)1064m，导流段170m，左岸堆石坝1984m，左岸土坝2294m。 Ontopofthe7.76kmdam Itaipu Itaipuspillway Itaipuspillway Itaipuspillway Itaipuspillway Atthebottomofthe196mtalldamThewhitetubesarecontainingtheinletsforthe18tubines(715MWeach). Ontopofthe7.6kmdamA12800000m³ofconcretewasusedfortheprojectITAIPU. InsidetheITAIPUPowerhouseDimensions:length:986m,maximumheight:112mandwidth:99m.TheredlineonthefloorindicatestheborderofBrazilandParaguay. One715MWelectricalgeneratorThediameteroftherotorisalmost16m,therotatingmassis2650tITAIPU-biggestpowerplanonEarth'