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浅谈混凝土面板砂砾石坝的分区设计

1 ·工程概况
    某水库总库容为3 865 万m3，工程等别Ⅲ等，永久性主要建筑物级别为3 级，永久性次要建筑物级别为4 级，临时性水工建筑物级别为5 级。枢纽工程由大坝、溢洪洞、输水隧洞、导流冲沙隧洞等建筑物组成。大坝坝型为混凝土面板砂砾石坝，最大坝高66． 47 m，上游坝坡1∶ 1． 5，下游坝坡1∶ 1． 45。坝体填筑从大的方面可分8 个区: 混凝土面板、上游铺盖区、盖重区、垫层区、主堆石( 砂砾石) 区、排水区和滤水坝趾区。
    2 ·混凝土面板
    面板厚度根据《混凝土面板堆石坝设计规范》( SL228 － 98) ( 8． 2． 2) 规定确定t = 0． 3 + ( 0． 002 ～0． 0035) H，经计算得最大厚度: t = 0． 43 m。本工程采用不等厚面板，在大坝高程905m 处将面板分为两部分，大坝高程905 m 以上时由公式计算得t = 0． 40 m，所以采用40 cm 厚面板; 在高程905 m 以下时由公式计算得面板最大厚度t = 0． 43 m，所以采用45 cm 厚面板。
    混凝土面板是大坝的防渗结构，设置在垫层的上游，面板混凝土应采用二级配骨料，石料最大粒径不大于40 mm，用于面板的砂料吸水率不大于3%，含泥量不大于2%，细度模数宜在2． 4 ～ 2． 8 范围内。石料的吸水率不大于2%，含泥量不大于1%。面板与垫层之间设一层10 cm 厚M10 碾压砂浆层，砂浆主要作用是平整上游坝坡。
    2． 1 主要技术指标
    根据面板的抗渗、抗冻和强度要求确定的面板混凝土主要技术指标为: 混凝土标号C30、抗渗标号W8、抗冻标号F300。
    2． 2 面板的配筋及指标
    面板的配筋设计为单层双向钢筋，其竖向配筋率为0． 4%，水平向配筋率为0． 4%，钢筋布置在面板厚度的中央。
    2．3 分缝与止水
    混凝土面板的分缝有水平缝、垂直缝、周边缝。混凝土面板水平缝根据施工的具体情况，本工程水平缝的连接不设止水，按施工缝处理，钢筋需要连续通过水平缝，当继续浇筑下期面板时需将缝面凿毛并清洗干净以便于混凝土更好的结合。
    垂直缝是从坝顶沿坝坡一直延伸至周边缝，方向与坝轴线垂直，根据面板应力情况，在两坝肩附近的面板设张性垂直缝20 条，间距6 m，其余部分设压性垂直缝15 条，间距12m，垂直缝设计要求按伸缩缝处理，钢筋断开，缝内设两道止水。第1 道止水设置在垂直缝的顶部，采用三元乙丙GB 橡胶板，橡胶板内填充聚氨酯防水油膏; 第2 道止水采用“W”型铜片止水，设置在垂直缝的底部，铜片止水下部铺设PVC 垫板。铜片止水要求如下: 采用退火纯铜卷材，其延伸率应大于20%，厚度1． 0 mm，立腿高度80 mm，鼻高80 mm，鼻宽12 mm，平段宽度170 mm。
    面板与防浪墙需设置水平缝，接缝按周边缝处理。周边缝是趾板与面板间的接缝。周边缝采用2 道止水，第1 道止水设置在周边缝的顶部，采用三元乙丙GB 橡胶板，橡胶板内填充聚氨酯防水油膏; 第2 道止水采用“F”型铜片止水，设置在周边缝的底部，铜片止水下部铺设PVC 垫板。铜片止水要求和垂直缝相同，“F”型铜片止水深入趾板的平直段下部，设“D”型铜片止水与“F”型铜片止水采用垂直焊接。趾板伸缩缝采用两道止水，止水和垂直缝相同，并与周边缝止水构成封闭系统。
    2．4 混凝土面板表层防护
    项目区属于严寒地区，根据目前水利工程中混凝土防护措施和材料的发展，本工程拟采用彩色聚氨酯高分子防水防护涂料对混凝土面板进行防护处理。
    3· 上游铺盖区
    上游铺盖区位于坝脚上游，河床趾板的上部，又称防渗补强区，采用土料回填，作为补充防渗体，在水压力作用下，填土内的细颗粒可以填入面板裂缝或止水破坏的伸缩缝中，阻塞渗漏通道，减少漏水。土料回填时应整平，注意面板和趾板的防护。本工程只在大坝主河床段做铺盖，顶宽为3 m，边坡为1∶ 2． 0。
    4· 盖重区
    盖重区位于铺盖区上游，顶高程为906 m，顶宽6m，坡度为1∶ 2． 5，用于稳定上游铺盖区边坡。
    5· 垫层区
    垫层区位于面板下游一侧，是防渗面板的可靠基础，也是坝体防渗的第2 道防线，并根据混凝土面板堆石坝设计规范规定大坝的垫层料应具有良好的级配，垫层区的宽度考虑满足机械施工的要求，设计水平宽度3 m。每层垫层料的填筑厚度为0． 4 m( 最终的填筑厚度以现场碾压的试验厚度为准) ，并且垫层料有足够的抗剪强度，必须具有半透水性，满足渗透稳定的可靠性。垫层区砂砾石料的要求: 级配连续，Dmax≤80mm，小于5 mm 的颗粒含量为30% ～ 50%，含泥量( 粒径小于0． 075 mm 的颗粒) 小于8%，相对密度≥0． 85( 最终相对密度以现场实验为准) ，渗透系数为1 × 10 － 3 ～ 1 × 10 － 4cm /s。
    6· 主堆石( 砂砾石) 区
    主堆石区的主要作用是支撑面板，因此，要求其具有足够的密实度和必要的变形模量，以减少其变形量。每层砂砾石料的填筑厚度为0． 4 m( 最终的填筑厚度以现场碾压的试验厚度为准) ，砂砾石料要求级配连续，最大粒径Dmax ＜ 400 mm，小于5 mm 的颗粒含量不宜超过20%，小于0． 075 mm 的颗粒含量不宜超过5%，经碾压后坝体砂砾石料的设计相对密度≥0． 85( 最终相对密度以现场实验为准) 。
    7· 排水区
    排水区的主要作用是将渗入坝体的水排至坝外，保持下游区坝体的干燥。在坝体内设置竖向排水区，排水区顶部高程与防浪墙底高程同为956． 68 m，以保证整个坝体能形成一个完整的渗漏通道，将坝体内的水全部排出。排水区水平宽度为3 m，竖向排水区坡度为1∶ 0． 5，在高程为914 m 处变坡并与坝底的水平排水区连接，保证排水的通畅。排水区砂石料粒径d= 10 ～ 300 mm，孔隙率控制在25% ～ 28%，渗透系数K≥0． 1 cm /s。
    8· 滤水坝趾区
    下游滤水坝趾区的主要作用是将排水区的水顺利排出，防止大坝下游坝脚产生冲刷破坏，材料为堆石。本设计在大坝桩号0 + 050 ～ 0 + 200 处设置顶宽3 m，高5 m 的梯形滤水坝趾区，利用料粒径d = 10 ～ 800mm，每层填筑厚度为1． 2 m，孔隙率控制在25% ～28%，渗透系数K≥0． 1 cm /s。

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点击次数：更新时间：2016-6-23 15:04:45 【打印此页】【关闭】

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