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举个栗子告诉你,大坝施工就该这样做!
RSS 打印 复制链接 发布时间:2019-08-16 15:49:17

 大坝在水利工程中是十分常见的一种构造物,主要用于蓄水灌溉。加强其施工过程中的质量控制,有利于其正常的运行。本文结合多年的施工经验就大坝施工及质量控制进行叙述。  

1 地质条件  

库区为一斜向盘地,地层有中泥盘纪郁江层砂岩,东岗岭灰岩,上泥盘纪榴江组灰岩、页岩等,地质构造上处在斜向中南部,褶皱与断裂大部分为南北,与河流平行。因此库区内大部分虽处在可溶性碳酸盐岩石中,水库畜水后,四周没有经常渗漏地段,加以库内地下水埋藏不深,地面水流丰富,为一良好水库。  

2 设计说明  

2.1 孔口设计  

1)泄水方式的选择  
重力坝的泄水主要方式有开敞式溢流和孔口式溢流,前者除泄洪外还可以排除冰凌或其他漂浮物。设置闸门时,闸门顶高程大致与正常高水位齐平,堰顶高程较低,可利用闸门的开启高度调节水位和下泄流量,适用于大中型工程,、所以为使水库有较大的泄洪能力,本设计采用开敞式溢流。  

2)溢流坝段总长度的确定  
初步拟定闸墩厚度,中墩厚d=7m,边墩厚t=5.5m,则溢流坝段的总长度B0为:B0=nb+(n-1)d+2t=5×12+(5-1)×7+2×5.5=99m。  

3)闸门高度的确定  
门高=正常高水位-堰顶高程+(0.1~0.2)=182-176+(0.1~0.2)=6+(0.1~0.2)取6.5m。  

4)定型设计水头的确定  
堰上最大水头Hmax=校核洪水位-堰顶高程,即Hmax=184.73-176=8.73m。定型设计水头Hs=(75%~95%)Hmax=6.5475~8.2935m,取7.5m。  

5)泄流能力校核  
运用堰流公式Q=σmmξB(2g)0.5H01.5分情况校核溢流堰的泄流能力,计算成果知|(Q,-Q)/Q|<5%,说明孔口设计符合要求。  

2.2 泄水孔设计  

本次设计中发电孔设计成有压孔,灌溉孔设计成无压孔,利用发电尾水供水。有压泄水孔的设计发电孔的进口处设置拦污栅和事故闸门(兼做检修闸门用),工作闸门布置在出口,孔的断面为圆形,孔内用钢板衬砌。发电孔共设四条,为单元供水方式。  

1)孔径D的拟定  
最大发电流量87.687m3/s,共有4台机组,由公式D=(4Q/πVp)0.5来计算。  
其中:Q为多个发电孔引取的流量,m/s;Vp为孔内允许流速,m/s,对于发电孔Vp=3m/s~3.6m/s;则D=〔87.687/3.14×3〕~〔87.687/3.14×3.6〕=3.05m~2.785m,取D=3m。  

2)进水口体形设计  
进水口顶部采用椭圆曲线,方程为x2/a2+y2/b2=1,其中:  
a为椭圆长半轴,圆形进口时,a为圆孔直径;矩形进口时,顶面曲线a为孔高h,侧面曲线a为孔宽B;  
b为椭圆短半轴,圆形进口时,b=0.3a;矩形进口时,顶面曲线b=(1/3~1/4)a,侧面曲线b=a/5。  
此处a=3,b=0.3a=1,则有x/9+y=1。  

3)闸门与门槽  
进水口设置拦污栅和平面事故闸门,平面工作闸门。事故闸门紧贴上游坝面布置,门槽尺寸为0.8m×0.5m的矩形闸门槽。  

4)渐变段  
在进水口闸门后设置渐变段,渐变段采用圆角过渡,其长度为(1.5~2.0)D,此处取5m。  

5)出水口  
出水口前采用1:10压坡段,出口断面,面积为孔身断面的85%~95%,由于孔身断面面积为A=π(D/2)2=7.065m2,故出口断面面积为6.005m2~6.711m2。出口断面为方形,其尺寸为2.5m×2.5m,面积为Ac=6.25m。  

6)泄流能力验算  
泄水能力按管流公式Q=μAc(2gH)计算。式中  
μ为流量系数;  
Ac为泄水孔出口断面面积,m2;  
H为库水位与出口水面之间的高差。取流量系数μ=0.85,则Q=0.85×6.25×(2×9.8×39)0.5=146.878m3/s。  

7)无压泄水孔设计灌溉孔的工作闸门布置在进水口,工作闸门后的孔口顶部升高形成无压流。进水口体形设计进水口由进口曲线段、检修闸门槽和压坡段组成,进口曲线也用1/4椭圆曲线,其后接一段直线压坡段,坡度为1:5,长度为6m。  

3 施工工艺  

3.1 坝顶构造  

 

1)闸门的布置  
工作闸门布置在溢流坝段处稍微偏向下游一些,以防闸门部分开启时水舌脱离坝面而形成负压。采用平面钢闸门,门的尺寸为5m×12m,工作闸门的上游设有检修闸门,二门之间的净距为2m。  

2)闸墩  
闸墩的墩头形状为上游采用半圆形,下游采用流线型。其上游布置工作桥,顶部高程取非溢流坝坝顶高程即176m。中墩厚度为7m,边墩厚度为5.5m,溢流坝的分缝设在闸孔中间,故没有缝墩。工作闸门0.532槽深1m,宽1m,检修闸门槽深0.5m,宽0.8m。  

3)导水墙  
边墩向下游延伸成导水墙,其长度延伸到挑流鼻坎的末端。边墩的高度应高出掺气后水深0.5m~1.5m,平直段掺气后水深估算公式为:hb=h(1+ξv/100)。式中:  
h、hb为掺气前、后的水深,m;  
v为掺气前计算断面的平均流速,m/s;  
ξ为修正系数,一般为1.0~1.4m/s,v>20m/s时,取较大值。  
则导水墙高度为代入数据得hb=1.8×(1+1.4×22.887/100)=2.377m,2.377+0.6=2.977m,导水墙需分缝,间距为17m,其横断面为梯形,顶宽取0.7m。  

3.2 坝体分缝与止水   

1)横缝垂直于坝轴线布置,缝距为19m,缝宽2cm,内有止水。  
2)止水  
坝体设有两道止水片和一道防渗沥青井。止水片采用1.0mm厚的紫铜片,第一道止水片距上游坝面1.0m。两道止水片间距为1m,中间设有直径为20cm的沥青井,止水片的下部深入基岩30cm,并与混凝土紧密嵌固,上部伸到坝顶。  
3)纵缝  
纵缝为临时性缝,缝内设有键槽,待混凝土充分冷却后,水库蓄水前进行灌浆。纵缝与坝面正交,缝距为20cm。  
4)水平施工缝混凝土浇筑块厚度为4m,纵缝两侧相邻坝块的水平缝错开布置,上下层混凝土浇筑间歇为5d,上层混凝土浇筑前对下层混凝土凿毛,并冲洗干净,铺2cm厚的水泥砂浆。  

3.3 廊道系统  

1)基础廊道  
廊道底部距坝基面4m,廊道底部高程为147m,上游侧(中心点)距上游坝面4m;形状为城门洞形,底宽2m,高3.5m,内部上游侧设排水沟,并在最低处设集水井。平行于坝轴线方向廊道向两岸沿地形逐渐升高,坡度不大于40。  

2)坝体廊道  
自基础廊道沿坝高每隔18m设置一层廊道,共设两层。底部高程分别为161m,179m,形状为城门洞形,其上游侧(中心点)距上游坝面4m,底宽2m,高3m,左右岸各有一个出口。  

3.4 坝体防渗与排水  

1)坝体防渗  
在坝的上游面、溢流面及下游面的最高水位以下部分,采用一层厚2m且具有防渗性能的混凝土作为坝体的防渗设施。  

2)坝体排水  
距离坝的上游面5m沿坝轴线方向设一排竖向排水管幕。管内径为20cm,间距为2.5m,上端通至坝顶,下端通至廊道,垂直布置。排水管采用无砂混凝土管。  

3.5 坝体混凝土的强度等级  

坝体混凝土应满足强度、抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲刷、低热、抗裂、硬化时体积变小等性能的要求。为了合理使用材料,坝体混凝土可按不同部位、不同工作条件采用不同的强度等级,上游面的厚度比下游面大,基础混凝土(Ⅳ区)厚度为0.1B(B为坝体底宽),并不小于3.9m,不同强度等级混凝土之间要有良好的接触带。  

3.6 地基处理  

1)坝基的防渗处理  
在基础灌浆廊道内钻设防渗帷幕和排水孔幕,其中心线距上游坝踵处分别为3m和5m。防渗帷幕采用膨胀水泥浆做灌浆材料,其位置布置在靠近上游坝面的坝基及两岸。帷幕的深度取10m~30m,河床部位深,两岸逐渐变浅,灌浆孔直径取80mm,方向竖直,孔距取2m,设置一排。  

2)坝基排水坝基的排水孔幕在防渗帷幕的下游,向下游倾斜,与灌浆帷幕的夹角为10°,孔距取3m,孔径为130mm,孔深为10m~15m,沿坝轴线方向设置一排。    

在施工前,一定要对工程进行认真的分析,根据工程的实际情况综合考虑选择最佳的施工方法。同时在施工时,施工的管理人员一定要做好协调与安排,对施工工艺进行严格的把控,施工人员做好质量控制及关键工序的验收工作,确保工程的质量。

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