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、结构简单优点缺点萍：1、剖喘面尺它寸大膨，水叠泥石稻料等佛用量钳多。2、坝拖体应赖力较薄低，乌材料帖不能期充分鬼发挥吊。坝体摩不同宋区域催应采功用不嗽同强挣度等规级和汉耐久月性要闲求的异材料千。3、扬岭压力闯影响趋大，披对稳百定不张利。会减反轻坝称体的包有效险重量愁，对优坝体澡的稳堂定不危利，协因此杂要采汉取有钱效措学施减伐小扬厨压力患。4、砼迁体积抱大，喉温控骂要求消较高斯。易绸产生调温度腰裂缝涂。四、淹重力裙坝的雷类型按坝置的高稀度分萌类按筑颂坝材郑料分确类按泄执水条挣件分截类按坝并体结扇构型拣式分啄类混凝晕土重程力坝浆砌劝石重独力坝按坝煎体的戏结构店型式底分类汽可分好为：实体团重力垄坝岩宽缝邀重力芹坝令空耐腹重元力坝五、候重力波坝的亦荷载作用忘于重培力坝涨的主慢要荷卵载有灿：①自沟重；②静备水压抓力；③扬坦压力；④动截水压独力；⑤冰毒压力访；⑥泥成沙压陷力；⑦浪螺压力鼓；⑧地罪震力微；⑨温慌度及漂其他备荷载裂。静水胳压力作用妙在坝幼面上捕的静及水压致力可章按静柱水力勿学原桂理计蔑算，纯分为藏水平时及垂做直力传分别熟进行欣计算锯。扬压奥力1、坝犁底扬脸压力燃形成专原因说：①上俭下游察水位碑差；②砼钳、岩乎石都蜂是透铸水材浪料。坝底拨扬压昼力图疏：动水脸压力在溢荣流面池上作概用有魂动水旁压力荡，坝突顶曲仙线和帮下游尝面直隐线段新上的置动水秒压力币很小饭，可期忽略牌不计香。只盖计算远反弧沉段上惰的动缎水压载力。冰压戒力1、静梳冰压塞力2、动拐冰压属力泥沙陆压力水库突蓄水蔑后，艰入库驾水流芹挟带旺泥沙里，逐寄年淤洽积在疤坝前核，对春坝面监产生范泥沙汁压力泛。淤积束高程姑，根车据河笛流的渗挟沙衣量和污规定腊的淤烤积年底限进总行估浴算，注年限称可取50育-1茧00年。按土蛾力学绘公式啦计算探，参润照一拨般经与验取辣数据六、勾重力双坝的巴荷载胶组合1、基想本荷封载：（1）坝勇体及领设备织自重（2）正蕉常蓄表水位损或设块计洪仪水位签时的谦静水段压力（3）对穷应于灾（2）的茫扬压弦力（4）泥良沙压白力（5）相霸应的利浪压玩力（6）冰兽压力（7）土芒压力2、特顷殊荷靠载（兽频率群低，打作用欺时间蔑短）（8）相载应于杂设计舟洪水浮位时答的动的水压伴力（9）其棚他出摔现机厘会较荒多的饲荷载（10）校涌核洪样水位（11）相称应的吉扬压搏力（12）相甘应的向浪压摸力（13）相究应的朽动水偶压力（14）地说震荷苏载（15）其其他出摊现机辨会较尚少的屯荷载七、犬重蠢力坝结的材虎料及巨构造1、混语凝土纱材料2、混砍凝土谈分区3、横械缝4、纵亿缝5、施聋工缝6、坝芽体排劫水7、廊让道系雹统1．混桂凝土供材料水工联混凝串土除笋要求疮有足冤够的液强度筋以外玩，还阻要有埋一定刻的耐久来性，包信括抗渗压性、抗侵购蚀性、抗冻扬性、抗磨济性和低耍热性猜等。耐久泳性：包括酱抗渗猪、抗爽冻、跳抗磨尚和抗坟侵蚀各等。抗渗咽性：是指驴混凝渗土抵猾抗压顺力水田渗透痕作用牙而不礼被破电坏的控能力翼。抗冻详性：抗冻杨性指剥混凝念土在贝饱和郊状态肤下，授经多屯次冻降融循寸环作素用而公不严根重降议低强情度的座性能抗磨悟性：是指谊抗高禁速水忍流或晚挟沙杨水流涂的冲枝刷、析磨损誉作用捆的性顺能抗侵帖蚀性谎：是指峡混凝木土抵查抗环请境水缘瑞侵蚀享的性玩能混凝悔土的找强度垫指标按抗层压强淘度，钩水工义混凝即土分盼为C5下C7屠.5喊C茫10油C棍15忌C栏20鬼C瓦25销C妥30标号萄，C5混凝姻土只晶能用挎在某迁些不所重要掠的、是应力调很小勇的部念位，叔仅作现回填晚及压临重用奥。坝体咱混凝惊土抗遭压设消计强纲度的温龄期葛一般瞎用90移d，最状多不倍超过18虑0d。同陈时还蛋规定28汉d龄期思的抗樱压强捧度不浊得低异于7.权5M塑pa。设且计抗手拉强惰度的荣龄期究采用28伪d，一缠般不兴采用党后期闲强度碗。2、混悉凝土挺分区坝体杰混凝瞒土分龙区：坝体吐各部业分工执作条每件不月同，馋为了刚节约贸和合腥理使凝用水抬泥，找通常屯将坝烛体按被不同桥部位惹和不贝同工读作条延件分舰区，劈燕采用宿不同盈标号落。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工土坝洽的应探力分恳布为了确便于德施工这，应份尽量顾减少叮标号碎的类释别，但相邻纽奉区的促强度售标号瓜不宜松超过柄两级势，免饰引起挎应力迁集中俗或产揪生温规度裂功缝。锦分区纹的厚坑度一右般不野得小拆于2-卷3米，毛以便旧浇筑切。3、横挣缝横缝钟垂直堪坝轴助线，泻将坝朽体分初成若剪干坝鼠段。姻横示缝作款用：1）减均小温骂度应画力，2）适余应地水基不应均匀骂变形厨，3）满态足施昏工要圆求（连如混弦凝土扑浇筑撑能力烦及温肌度控悠制）间距姜：12假-2圈0米，否也有殃达20米4、纵跪缝平行匆于坝江轴线剃方向雕设的泉缝。目的祸：适差应混拆凝土钳的浇追筑能怀力和插减小末施工模期的毯温度榨应力疏。纵缝相是临喘时缝秘，待搅坝体耽降到尤稳定勒温度猜后进好行接念缝灌攻浆。纵缝膨布置括形式宵：铅直、错缝、斜缝。不设潜纵缝——通仓男浇注（一庆）铅协直纵游缝间距15—30登m。为柄了使乱缝面天更好迟地传爸力，惜设必三角辰形键询槽。敢槽面舱大致哨顺主怕应力艘方向纵。（二悉）错挣缝缝面唤不作竟灌浆轨处理享。浇注摄块高耍度在旁基岩戏附近1.奔5—2m，在翠坝体赶上部榨不大填于3—4m，错苗缝间础距10—15旦m，缝肥的错晋距不茂超过积浇注摊块的六一半轮。错拉缝施册工简午便，菜在低泽坝上产使用趟。（三精）斜双缝可沿撕主应企力方孕向设日置，场因缝更面剪酸应力喊很小与，可号以不全灌浆艺。斜辆缝须煌在离伴上游扛面一脸定距兽离处税终止六。为蚂防止吼斜缝逗在终俯止处胀向上俩贯穿突，须颤采用奖并缝势措施章：布叫设并显缝钢冷筋、岗设并贼缝廊树道等递。施纽奉工最滤好使私上下印块均敲匀上辩升。项施工呜复杂脏，较铜少采炉用。（四献）通枝仓浇朗筑施工埋简便扒，有薄利于腔加快项施工涌进度绸。坝谢的整命体性弟好，捉是发马展的恳方向辣。但交是要斗注意浴温控秋。5、施览工缝孟（水馅平工呈作缝药）浇注虚块厚闸度一沫般为1.世5—4.拆0m。在夕基岩讯表面箱用0.茄75—1.淘0m的薄子层浇弓注，饿以利朗散热灶、防叠止开让裂。蜘上下眉浇注榨块之澡间常荡间歇3—7天。乔新混蚀凝土疏浇注易前，庆须清阿除缝困面渣量、灰忽尘和济水泥恶乳膜每，用棚风水煌枪或竖压力城水冲率洗，微使表植面成览为干致净麻弓面。翼再均平匀铺输一层2—3c副m的水编泥沙翠浆，恋然后术浇注封。水平漠工作荷缝是伏分层挂施工摩的新声老混柏凝土骂之间百的接燥缝，订是临坟时性腥的。6、坝竭体排屠水为减象小渗蜘水对拔坝体渗的不顿利影晕响，俊在靠堤近上标游面舰处布源设排塑水管壳。距刷上游就面要蜡求小跟于坝求前水而深的1/而10—1/医12，使法渗透民坡降盆在允套许范疯围内棒。排水驻管与摩廊道暖连接弹多采纱用直科通式规，且派多在陆上游父侧。7、廊颠道系吐统为满阴足施资工和爆适用都要求怕（如灌浆、观容测、排水舅、检优查、交除通的丸需要概），盒须在男坝体坝内设陷置各吉种廊悠道。屯这些挖廊道灾相互面连通罢，构葡成廊徐道系词统。设在践坝踵勾部位斯。利承用混姥凝土勤压重僚、提呈高灌典浆压奖力、命保证肌灌浆陡质量希。一般灭采用轿城门喘洞形窃。断达面尺尸寸应凤满足规灌浆或作业键的要挠求。槽一般借底宽2.拍5～3.泛0m，高3.峰0～4.果0m。廊先道底经面距术基岩户不小线于1.该5倍廊塞道宽灶度。酒廊道寨上游码侧设秒排水术沟，纺下游齿侧设兄排水寇孔及圣扬压概力观慎测孔悠。（一总）基黎础灌买浆廊仅道（二福）检琴查和僚坝体扔排水赤廊道常在很靠近幕坝体假上游罢面沿婆高度泰方向淋隔15—20厌m设检米查廊伤道，充最小追宽度眨为1.协2m，最滋小高忙度为2.腿2m，距零上游乱面不坡小于0.侧05—0.水07倍水碍头，滑且不见小于3m（寒怒冷地爪区适赵当加却厚）子。上看游侧银设排主水沟谊。八、色重力惜坝的表地基格处理天然帜基岩霞都有跑风化攀层、策节理历、裂类隙、啄断层抓破碎搬带及疫软弱警夹层蕉等方强面的拣缺陷途，因艳此必恨须进齿行处国理。重力槐坝失筐事有40栗%是因动为地淹基问施题造秘成的府。地牛基处饿理主次要包翁含两素个方要面的喝工作席：一户是防握渗，悄二是科提高更基岩改强度育。1．坝驰基的锹开挖妨与清究理目的表：使蒜坝体溜坐落束在稳昏定坚流固的鼻地基炼上。规范飘规定美：>7筋0m的高切坝，漆必须朝建在惩新鲜故、微剂风化凤或弱恰风化横的岩英石上阁。30—70躲m的中所坝，迈必须僻建在份微风扔化或毁弱风生化的晚岩石异上。2．坝抚基的突固结承灌浆目的桨：提轻高基丸岩的嫂强度四和整债体性抵，降境低地踩基的悼透水困性。固结循灌浆劫设计驶内容逝：１）嗓决定黑灌浆武范围传：固热结灌诱浆孔光一般毯布置马在应股力较铅大的偶坝踵辜和坝闹趾附轨近，国以及责节理陕裂隙链发育指和破头碎带贱范围堂内。２）庙灌浆汁孔的兼深度余：一考般5—8m；帷产幕上交游区8—15今m３）用灌浆酒孔的驰间距钩：孔疮距、扬排距3—6m４）议灌浆绵孔的触排列铺形式乘：平贵面上详作梅犬花形倍或方墓格形状。５）能灌浆井孔的洞钻孔歌方向居：与怀主要聋裂隙舞面正争交。６）蓬灌浆查的压侍力：废在不仙扰动航基岩证的前鸭提下茫尽量帝大。无混寄凝土差盖重筐时为0.冷2—0.推4M块Pa有混走凝土疾盖重蹄时为0.避4—0.旗7M扮Pa3．帷性幕灌均浆坝基乒防渗叼处理吃目的气是：1、减撇少坝昨基及裹绕坝挨渗漏休；2、防扰止较胞大渗辣流对扛坝基贫产生搁渗透坛破坏佩；3、减泼小作贺用在济坝基弟底面牧上的烦扬压控力，签提高赤坝体什的抗校滑稳声定性轮。灌浆债材料成：御水泥亿浆、万化学战灌浆帷幕吧灌浆跟设计店：1）防阅渗帷诉幕的墨深度昆：根大据水哗头大锅小，剃透水拴层的达深度稻和降习低坝换基渗权透压垂力的伸要求姐来确捡定当坝伪基下障相对鬼隔水符且较唱浅时翁，其狼应伸隙入到长隔水蠢岩层铸内3m～5m；一般取情况曾下，妹帷幕虾深度择常为0.抛3～0.疏7倍水汉头。2）帷夏幕的杆布置搞：防询渗帷榴幕灌浆浆孔笼的排袍数、丽排距高及孔且距，古应根碎据工左程地腿质条攻件、箭水文取地质砍条件贺，作锯用水泉头及骡灌浆桂试验朗资料丢确定干。坝高纹在10跑0m以下笛时，芹可布来置一碧排。征对地敞质条级件较载差，榨岩体北裂隙柱发育铸或可倘能发渣生渗师透变哗形的央地段渣可采沙用两盟排，炎但坝求高在50男m以下朴时，食仍可摇采用丝式一排尚。两岸宾坝头休部位慕，防顺渗帷恳幕宜亮延伸皇到相拒对隔斧水层裙或正唇常蓄北水位规与地酷下水叨位相愿交处3）灌屯浆压献力：谜帷孔幕灌制浆必毒须在代浇筑猾一定阅厚度包的坝通体混千凝土众后进伶行，防一般蛋情况累下，工灌浆程压力恼应通略过试页验确坚定。通常数在帷躬幕表宇层不端宜小近于1.守0～1.湖5倍坝臣前静否水头贪，在抢孔底所不宜移小于2～3倍坝笑前静业水头写，但闪以不赔破坏画岩体衡为原斩则。防渗帷幕沿轴线的部置1—灌浆银廊道李；2—山坡略钻进阶；3—坝顶案钻进椒；4—灌浆相平洞见；5—排水齐孔；6—正常蓬蓄水滚位；7—原水催位；8—帷幕病底线朴；9—原地教下水将位；10—蓄后鲁地下剪水位4．坝马基排搬水坝基差虽然容已经严进行布帷幕踢灌浆等，但宗并不江能完但全截泛断渗骡流。爽目的脑为了坛进一滥步降舍低坝纲底面侦的渗剥透压捷力，蚊应在盘防渗骆帷幕故后设部置排闷水幕常，收馋集并广排走男由坝拐基渗择透过在来的尖水，旨有时骄还设扎有基疮面排宪水，迈如图腥所示长。5．断恢层、陷软弱料夹层绸和溶墓洞的斗处理(1错)倾角走较陡忽的断连层破萄碎带胆处理额：在坝误基范典围内笑单独静出露边的断羊层破涨碎带顽，可骡将适遗当深易度内盏的断酸层、破碎搭带及其享两侧厨风化寄岩石断挖除抛或挖伤至较悠完整袖的岩居体。(2辱)软弱躬夹层洽的处虹理：a、对愿于浅临埋的盗夹层爹，可犹采用驻明挖辨清除再，再颗回填类混凝飘土加撤固；b、对雾于深昏层的曲夹层蛋，视树其对呈坝体邻稳定撞和基某础沉摸降危配害的显程度经，确桥定是哑否需夕要处秋理。如需厚要处灵理，琴可采酸用洞且挖后幸回填梨混凝肝土的累方法谣进行腥加固荣。为鞠了阻删止坝文体沿碍软弱愈夹层欣滑动皮，可鸽在下捐游坝股趾处什设置忽深齿拨、大黑型钢冲筋混进凝土西抗滑居桩或备预应奋力锚纠索等撒措施涂进行晴加固朴。九、恋碾压穷混凝缓土重痰力坝碾压担混凝谎土坝：利用位高效干振动为碾分叙层碾壤压干恩贫性浩混凝期土而柿筑成仆的大您坝碾压租混凝莫土最达早用岗于水理利工播程是19统61年我山国台估湾省甩石门翁坝的烈围堰堂心墙蜘。到20世纪80年代树进入袍正式购筑坝消阶段仓，19阁80年日杰本建拾成世蚂界上恶第一泉座坝怪高89米的聚岛地御川碾收压混宪凝土翠坝。此后硬，在聚全世神界范需围迅辽速发僻展。饱我国葵碾压属混凝检土筑李坝技抗术起打步较鹅晚，慰但发炸展很涌快。自19呼86年建颜成第营一座56闯.8谢m高的采坑口榨碾压制混凝域土坝兼以后扫，我颤国碾寨压混鲜凝土阔坝建姓设进昂入高驼潮。到20舰02年为高止，监在短饭短的携十几续年中至，建界设碾衬压混吼凝土起坝40多座餐，高活度超娃过10知0m的9座，兼碾压凤混凝欧土拱奥坝8座。感其中20躬0米级咸高的惧龙滩痕重力历坝和13萄2米高易的沙宫牌拱托坝在批高度厌上、锡技术验上均色处于渴国际乞领先捏水平获得“国际鱼碾压礼混凝主土坝苹荣誉习工程疑奖”的八欧座碾模压混挑凝土炭大坝计第一蹈位：炭中国厉龙滩者重力愚坝（21裹6.胖5m）1、碾矛压混尼凝土扰坝的讲特点1）施李工工熔艺简骂单，裳施工悦速度赤快通仓投薄层婶浇筑谋，施场工工事作面何大，危可交守错薄匆层连冲续上锹升，遣无需膝间歇跪养护卵；最大踩日上弱升高遥度1.刘2m；巴违基斯券坦的壶塔贝池拉水书电站宇采用守碾压栏混凝梯土坝乏，浇著筑强槐度达18沿00扇0m3/d2）大网量节捷约水次泥，街降低柳工程经造价普通葬混凝遗土坝惊中的做单方好水泥缝用量么约为18诸0—28惰0k秆g/恼m3，如县新安耕江大任坝为18染0k榜g/拿m3，丹肥江口揭大坝摸高达27茫0k奴g/仪m3。碾汁压混厅凝土昌坝中迁单方颠水泥手用量仗仅为90—50居kg博/m33）简蹦化温爸控措惩施，婚减少芬坝体斩纵缝水泥州用量累较少拆，坝私体采怨用薄练层交威替浇农筑，录表面晋散热虏条件然良好才，使元坝体拴内部否混凝池土温宅度升通幅大接大降喂低闷。日裹本岛豪地川隔坝的牙实测着资料海表明肌，坝骆内最卸大温餐升仅8~喜10竟℃。可弄以不班采取绸专门论的降粪温散顷热措镇施4）简绿化施柴工导羊流设窗施，做节约俗临时默工程娱费用施工锦强度摇高、葡速度佣快仆；省买略了捕施工见围堰浊等设劣施层。我国卡岩滩披工程鹊中的渴碾压部混凝收土围宝堰，鹊曾多棋次通衫过洪卷水，栗堰顶会最大恐过水梯深达2.哭2米。腥但仍撑能正清常运旬用，幕对施晓工基绸本无霸不利膏影响适。2、碾暴压混语凝土犯材料蕉及配额比设下计1）碾困压混冤凝土予材料锤要求碾压典混凝欲土材命料应休包括明水泥择、砂泰子、叹石子拾、外栽加剂挡及粉络煤灰纯等活族性掺柔合料辽。改公善混逮凝土牧的可兼碾性衔，减个少用链水量神降低肚水化鸽热，胃需用减水脑剂。脏为防译止出宋现冷淹缝，酒有效辛发挥酬快速支连续年施工锹特点桑，需虚用缓凝贪剂。工程孝上一告般均捕掺用雾具有缓凝编和减尤水双卷重作钱用的染外加趋剂。如骂木质钩素黄礼酸钙驾、奈能系列侍、糖纸蜜复鱼合剂绞等2）碾印压混绳凝土色配合烫比（1）混社凝土喊的强销度、能抗渗每、抗仙冻性筛能等供满足纵坝体致设计青要求木，具曲有一理定的鸦拉伸娃应变腰能力栏。（2）工笑作度遮适当特，拌衬合物持较易追碾压衬密实沫，使宰混凝伐土重震度较陶大。（3）混慢凝土环质量妖均匀手，施吊工过完程中唐不易叶发生反分离丘现象纯。（4）拌厕合物矛初凝侦时间爽较长络，易粥于保狭证碾苦压混访凝土配施工夫层面落良好窜粘结货，层赛面物储理力病学性恋能良驰好。十、泥其他锡形式晶重力述坝1、浆队砌石戚重力谈坝是用舒胶结孟材料掉和块斩石砌报筑而傲成的帜。其特邀点如炎下：①就匪地取医材；②水阶泥用旨量少麻（比丘混凝唐土重爷力坝伟可节料省50傻%左右链），冠因而柱发热芒量低刻，可责不采自取温泽控措赛施，纵不设予纵缝阔