浅谈混凝土面板砂砾石坝的分区设计.pdf

浅谈混凝土面板砂砾石坝的分区设计冯盛 2 9 【 规 划 与 设计 】 浅谈 混凝 土 面板砂 砾 石 坝 的 分 区设 计 冯 盛 ( 新疆塔城地 区水利水 电勘 察设计院， 新疆 塔城 8 3 4 7 0 0 ) 摘 要 文章 阐述 了混凝土面板砂砾石坝设计的 8个分 区， 即混凝 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， 并分别介绍 了每个分 区的设计要 点。 关键词 大坝 ； 混凝土面板 ； 砂砾石坝 ； 分 区设计 中图分类号 ： T V 6 4 1 4 3 文章标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 4 ) 0 50 0 2 9 0 2 1 工 程概 况 某水库总库容为 3 8 6 5万 m ， 工程等别 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 6 6 4 7 r n ， 上游坝坡 1 ：1 5 ， 下游坝坡 1 ：1 4 5 。 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 ( S L 2 2 8 9 8 ) ( 8 2 2) 规定 确定 t =0 3+( 0 0 0 2 0 0 0 3 5 ) H， 经计算得最大厚度 ： t =0 4 3 m。本工程采 用不等厚面板 ， 在大坝高程 9 0 5 m处将 面板分为两部 分 ， 大坝高程 9 0 5 m以上时 由公式计算得 t = 0 4 0 m， 所以采用 4 0 c m厚面板 ； 在高程 9 0 5 m以下时 由公式 计算得面板最大厚度 t = 0 4 3 m， 所以采用 4 5 c m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 4 0 m m， 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 42 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 1 0 c m厚 M1 0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 C 3 0 、 抗渗标号 W8 、 抗冻标号 F 3 0 0 。 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 板设张陛垂直缝 2 0条 ， 间距 6 m， 其余部分设压性垂 直缝 1 5条 ， 间距 1 2 m， 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 G B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 P V C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 2 0 ， 厚度 1 0 m m， 立腿高度 8 0 m m， 鼻高 8 0 mm， 鼻 宽 1 2 m m， 平段宽度 1 7 0 m m。 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 内 蒙 古 水 利 2 0 1 4年第 5期( 总第 1 5 3期 ) 止水 ， 第 1 道止水设置在周边缝 的顶部 ， 采用三元乙丙 G B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 P V C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。 ( 最终 相 对 密 度 以 现 场 实 验 为 准 ) ， 渗 透 系 数 为 11 0 11 0c ms 。 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 D ma x4 0 0 m m， 小于 5 m m的颗粒含量 不宜超过 2 0 ， 小于 0 0 7 5 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 8 5 ( 最终相对密度以现场实验为准) 。 3 上游铺盖 区 7 排水区 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 9 0 6 m， 顶宽 6 m， 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 ， D m a x 8 0 mm， 小于 5 m m的颗粒含量为 3 0 一 5 0 ， 含泥量 ( 粒 径小于 0 0 7 5 m m的颗粒 ) 小于 8 ， 相对 密度 0 8 5 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9 5 6 6 8 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 9 1 4 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 = 1 0 3 0 0 mm， 孔隙率控制在 2 5 2 8 ， 渗透 系数 K30 1 c ms 。 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+ 0 5 0 0+ 2 0 0处设置顶宽 3 m， 高 5 m 的梯形滤水坝趾 区， 利用 料粒径 d=1 08 0 0 mm， 每层填筑 厚度 为 1 2 m， 孑 L 隙率控制 在 2 5 一 2 8 ， 渗透系数 K30 1 e m s 。 ( 编校 ： 陆玲 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 81 2 作者简介： 冯盛( 1 9 7 8一) ， 工程师， 主要从事水利工程设计 工作。