面板堆石壩簡介學(xué)習(xí)教案課件

面板堆石壩簡介面板堆石壩簡介1定義：

用堆石或砂礫石分層碾壓填筑成壩體，用混凝土面板作防滲體的壩，簡稱“面板堆石壩”或“面板壩”。一、概述發(fā)展過程：19世紀及20世紀早期為拋填堆石壩階段；美國采礦、淘金拋石填筑、高壓水槍沖實沉降大面板難以承受大變形1940年后的20年內(nèi)，拋填堆石壩向碾壓堆石壩發(fā)展，出現(xiàn)了土質(zhì)心墻堆石壩、斜墻堆石壩；太沙基薄層碾壓1965年后，碾壓堆石壩。第1頁/共31頁定義：一、概述發(fā)展過程：第1頁/共31頁2西北口面板堆石壩，壩高95m第2頁/共31頁西北口面板堆石壩，壩高95m第2頁/共31頁3西北口面板堆石壩作為“七五”國家重點科技攻關(guān)的試驗壩，結(jié)合實際工程做了大量科研工作，并用之于工程實際。1988年4月23日至26日澆筑第一塊面板試驗塊,獲得成功,隨后將此項成果移交給施工單位，在1989年3-6月份澆筑其余各塊，卻出現(xiàn)嚴重裂縫事故，基本上呈水平走向，貫穿整個面板條塊。當時引起一些人對面板壩的疑慮，甚至有的面板壩工程提出更改壩型的問題，影響了面板壩的聲譽。經(jīng)過多次調(diào)查分析論證，認為其主要原因是原材料使用不當，施工工藝不嚴格，以及未及時養(yǎng)護等，只要認真對待，還是可以解決的。第3頁/共31頁西北口面板堆石壩作為“七五”國家重點科技攻關(guān)的試驗壩，結(jié)合實4江西東津88.5m第4頁/共31頁江西東津88.5m第4頁/共31頁5興山古洞口118m第5頁/共31頁興山古洞口118m第5頁/共31頁6面板堆石壩的優(yōu)點：抗滑穩(wěn)定性好。

水荷載→面板→壩體，整個堆石壩重量及面板上部分水重抵抗水壓；分層碾壓的堆石密實度高，抗剪強度大。壩坡1：1.3或1：1.4，對應(yīng)坡角37.6°或35.5°，接近松散拋填堆石的自然休止角，大大低于碾壓堆石的內(nèi)摩擦角（大于45°），大多數(shù)堆石壩不做穩(wěn)定分析。壩坡陡，斷面小，樞紐布置緊湊。透水性好，抗震性能強。

排水性好，處于無水狀態(tài)，地震時不會產(chǎn)生孔隙水壓力，不會液化或壩坡失穩(wěn)。施工導(dǎo)流方便，壩體可過水。施工受雨季影響小，可分期施工。第6頁/共31頁面板堆石壩的優(yōu)點：第6頁/共31頁7振動碾第7頁/共31頁振動碾第7頁/共31頁8壩面碾壓第8頁/共31頁壩面碾壓第8頁/共31頁9二、壩體結(jié)構(gòu)混凝土面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成。第9頁/共31頁二、壩體結(jié)構(gòu)混凝土面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成。第910名稱位置作用要求墊層區(qū)面板下方平整面板，避免應(yīng)力集中；減少水荷載引起的變形；輔助防滲粒徑不能太大，有較多細料；良好級配過渡區(qū)墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間保護墊層并起過渡作用級配連續(xù)，最大粒徑≤300mm，低壓縮性和高抗剪強度，自由排水性能

主堆石區(qū)壩體上游是承受水荷載的主要支撐體低壓縮性、高抗剪強度、較好的透水性和耐久性。硬巖堆石料或砂礫料

次堆石區(qū)壩體下游與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定，其變形對面板影響輕微軟巖堆石料1、堆石體由墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)組成第10頁/共31頁名稱位置作用要求墊層區(qū)面板下方平整面板，避免應(yīng)力集中；減少水11三、構(gòu)造設(shè)計1、防浪墻作用：擋水、防浪，減少堆石填筑方量，防浪墻延伸到兩岸與壩頭基巖連接，形成完整的防滲體系。面板壩壩體穩(wěn)定性能好，壩體沉降量較小，采用高防浪墻可減少填筑方量，降低造價。多采用“L”型鋼筋混凝土墻。防浪墻應(yīng)設(shè)伸縮縫，其止水應(yīng)和面板的止水或面板與防浪墻問水平接縫的止水連接。2、壩頂寬度壩頂寬度根據(jù)壩高、交通要求、施工場地確定，若不考慮壩高因素，可采用5米。第11頁/共31頁三、構(gòu)造設(shè)計1、防浪墻2、壩頂寬度第11頁/共31頁123、壩體坡度根據(jù)巖基強度和構(gòu)造、壩料性質(zhì)以及坡面滾石的安全性確定。巖基上，材料堅硬、級配良好壩高＞140m，采用1：1.4；壩高小于110～130m，采用1：1.3；材料不夠理想，可放緩壩坡。上游坡不設(shè)變坡，如無特殊要求，下游一般不設(shè)馬道。高山峽谷區(qū)，設(shè)“之”字形上壩公路。第12頁/共31頁3、壩體坡度第12頁/共31頁13四、材料分區(qū)1、目的

在保證大壩可靠運行前提下，盡量利用樞紐的開挖料及壩址附近的材料，獲得最大經(jīng)濟效益。2、原則各區(qū)材料之間滿足水力過渡要求，從上游向下游滲透系數(shù)遞增，下游壩料對上游相鄰材料有反濾作用；變形模量從上游向下游遞減，保證蓄水后壩體變形小，防止面板和止水系統(tǒng)破壞；充分利用開挖石渣，以達到經(jīng)濟目的。

應(yīng)根據(jù)料源及對壩料強度、滲透性、壓縮性、施工方便和經(jīng)濟合理等要求進行壩體分區(qū)，并確定相應(yīng)填筑標準。第13頁/共31頁四、材料分區(qū)1、目的應(yīng)根據(jù)料源及對壩料強度、滲透性、14

從上游向下游宜分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)；在周邊縫下游側(cè)設(shè)置特殊墊層區(qū)；100m以上高壩，宜在面板上游面低部位設(shè)置上游鋪蓋區(qū)及蓋重區(qū)。

上游鋪蓋區(qū)：用粉土、粉細砂、粉煤灰或其他材料覆蓋在面板及周邊縫上，起輔助防滲作用。蓋重區(qū)：覆蓋在上游鋪蓋區(qū)上的渣料，維持上游鋪蓋區(qū)的穩(wěn)定，并起保護作用。周邊縫：面板與趾板或趾墻間的接縫。

第14頁/共31頁從上游向下游宜分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石15墊層區(qū)（2A）作用：

1、平整上游坡面，避免面板出現(xiàn)應(yīng)力集中

2、將水荷載引起的變形降至最低，以改善面板的受力條件

3、有一定的防滲作用，能在未澆筑面板之前充當臨時擋水物墊層區(qū)水平寬度在3m左右，與周圍岸坡基巖的連接處可適當加寬。第15頁/共31頁墊層區(qū)（2A）第15頁/共31頁16堆石區(qū)：

a、過渡區(qū)（3A）：位于墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間，保護墊層并起著過渡的作用。如果沒有過渡區(qū)，墊層區(qū)的細料必然會隨著滲流進入主堆石區(qū)，所以必須設(shè)置過渡區(qū)。過渡區(qū)可以與墊層區(qū)等寬，但一般都大于3m。第16頁/共31頁堆石區(qū)：第16頁/共31頁17b、主堆石區(qū)（3B）：位于壩體上游，過渡區(qū)之后，是承受水荷載的主要支撐體。要求：具有低壓縮性，高抗剪強度，較好的透水性和耐久性。只要最大粒徑不大于鋪層厚度，5mm以下的細料含量低于20%，0.075mm以下的顆粒含量低于5%的連續(xù)級配料，均適用于填筑壩體。第17頁/共31頁b、主堆石區(qū)（3B）：第17頁/共31頁18次堆石區(qū)（3C）：位于壩體下游側(cè)，與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定。由于其主要功能不是承載水荷載，對壩體變形的影響不大，所以材料選取會適當放寬條件。但位于水下部分應(yīng)選擇能自由濾水，抗風(fēng)化能力強的材料。第18頁/共31頁次堆石區(qū)（3C）：第18頁/共31頁19壩料填筑標準料物或分區(qū)孔隙率(%)相對密度墊層料

過渡層細堆石料

主堆石區(qū)堆石料

下游區(qū)堆石料

砂礫石料15～20

18～22

20～２5

23～280.75～0.85

各區(qū)壩料填筑標準可根據(jù)經(jīng)驗初步確定，其值可在上表范圍內(nèi)選用。設(shè)計應(yīng)同時規(guī)定孔隙率(或相對密度)、壩料級配范圍和碾壓參數(shù)。設(shè)計干密度可用孔隙率和巖石密度換算。第19頁/共31頁壩料填筑標準料物或分區(qū)孔隙率(%)相對密度墊層料

過渡層細堆202、防滲系統(tǒng)由鋼筋砼面板、趾板、趾板地基的灌漿帷幕、周邊縫和面板間的接縫止水組成。a、面板位于堆石壩體上游面起防滲作用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)壩體變形及施工條件進行面板分縫分塊。垂直縫的間距可為12～18m。

第20頁/共31頁2、防滲系統(tǒng)第20頁/共31頁21第21頁/共31頁第21頁/共31頁22

面板水平施工縫的設(shè)置宜考慮施工條件，滿足臨時擋水或分期蓄水的要求。繼續(xù)澆筑混凝土之前，施工縫的縫面應(yīng)經(jīng)鑿毛處理，清理干凈，縫面用水濕潤，鋪一薄層高強度砂漿。面板鋼筋應(yīng)穿過縫面。

分期澆筑的面板，其施工縫應(yīng)低于填筑體頂部高程，高差宜大于5m。如發(fā)現(xiàn)已澆筑面板與墊層間有脫空現(xiàn)象，應(yīng)以低標號、低壓縮性砂漿等灌注密實后再澆筑面板混凝土，保證其良好結(jié)合。第22頁/共31頁面板水平施工縫的設(shè)置宜考慮施工條件，滿足臨時擋水或分23

面板厚度的確定應(yīng)滿足下列要求：便于布置鋼筋和止水，其相應(yīng)最小厚度為0.30m；控制滲透水力梯度不超過200；在達到上述要求的前提下，應(yīng)選用較薄的面板厚度，以提高面板柔性，降低造價。

面板的頂部厚度宜取0.30m，并向底部逐漸增加，在相應(yīng)高度處的厚度：

t＝0.30十(0.002～0.0035)H式中t——面板厚度，m；

H——計算斷面至面板頂部的垂直距離，m。中低壩可采用0.3～0.4m等厚面板。第23頁/共31頁面板厚度的確定應(yīng)滿足下列要求：第23頁/共31頁24b、趾板：連接地基防滲體與面板的混凝土板。保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時是基礎(chǔ)帷幕的蓋板和滑模施工的起始工作面。巖基上趾板厚度可小于與其連接的面板厚度，最小設(shè)計厚度應(yīng)不小于0.3m。高壩底部趾板厚度應(yīng)不小于0.5m，可按高程分段采用不同厚度。趾板下游面垂直于面板底面的高度應(yīng)不小于0.9m。

第24頁/共31頁b、趾板：第24頁/共31頁25c、接縫止水周邊縫應(yīng)設(shè)置止水。底部止水銅片應(yīng)選為最基本的防滲線，中部Pvc（聚氯乙烯）或橡膠止水片及頂部止水視情況選用。低壩和50m以下中壩可以只采用一道底部止水。中壩及100m以下高壩宜設(shè)置底、頂部兩道止水。100m以上的高壩宜選用底、頂部兩道止水，或底、中、頂部三道止水。

第25頁/共31頁c、接縫止水第25頁/共31頁26第26頁/共31頁第26頁/共31頁27第27頁/共31頁第27頁/共31頁28瀝青止水填充物第28頁/共31頁瀝青止水填充物第28頁/共31頁29PVC止水膠帶第29頁/共31頁PVC止水膠帶第29頁/共31頁30止水銅片（金屬片）第30頁/共31頁止水銅片（金屬片）第30頁/共31頁31面板堆石壩簡介面板堆石壩簡介32定義：

用堆石或砂礫石分層碾壓填筑成壩體，用混凝土面板作防滲體的壩，簡稱“面板堆石壩”或“面板壩”。一、概述發(fā)展過程：19世紀及20世紀早期為拋填堆石壩階段；美國采礦、淘金拋石填筑、高壓水槍沖實沉降大面板難以承受大變形1940年后的20年內(nèi)，拋填堆石壩向碾壓堆石壩發(fā)展，出現(xiàn)了土質(zhì)心墻堆石壩、斜墻堆石壩；太沙基薄層碾壓1965年后，碾壓堆石壩。第1頁/共31頁定義：一、概述發(fā)展過程：第1頁/共31頁33西北口面板堆石壩，壩高95m第2頁/共31頁西北口面板堆石壩，壩高95m第2頁/共31頁34西北口面板堆石壩作為“七五”國家重點科技攻關(guān)的試驗壩，結(jié)合實際工程做了大量科研工作，并用之于工程實際。1988年4月23日至26日澆筑第一塊面板試驗塊,獲得成功,隨后將此項成果移交給施工單位，在1989年3-6月份澆筑其余各塊，卻出現(xiàn)嚴重裂縫事故，基本上呈水平走向，貫穿整個面板條塊。當時引起一些人對面板壩的疑慮，甚至有的面板壩工程提出更改壩型的問題，影響了面板壩的聲譽。經(jīng)過多次調(diào)查分析論證，認為其主要原因是原材料使用不當，施工工藝不嚴格，以及未及時養(yǎng)護等，只要認真對待，還是可以解決的。第3頁/共31頁西北口面板堆石壩作為“七五”國家重點科技攻關(guān)的試驗壩，結(jié)合實35江西東津88.5m第4頁/共31頁江西東津88.5m第4頁/共31頁36興山古洞口118m第5頁/共31頁興山古洞口118m第5頁/共31頁37面板堆石壩的優(yōu)點：抗滑穩(wěn)定性好。

水荷載→面板→壩體，整個堆石壩重量及面板上部分水重抵抗水壓；分層碾壓的堆石密實度高，抗剪強度大。壩坡1：1.3或1：1.4，對應(yīng)坡角37.6°或35.5°，接近松散拋填堆石的自然休止角，大大低于碾壓堆石的內(nèi)摩擦角（大于45°），大多數(shù)堆石壩不做穩(wěn)定分析。壩坡陡，斷面小，樞紐布置緊湊。透水性好，抗震性能強。

排水性好，處于無水狀態(tài)，地震時不會產(chǎn)生孔隙水壓力，不會液化或壩坡失穩(wěn)。施工導(dǎo)流方便，壩體可過水。施工受雨季影響小，可分期施工。第6頁/共31頁面板堆石壩的優(yōu)點：第6頁/共31頁38振動碾第7頁/共31頁振動碾第7頁/共31頁39壩面碾壓第8頁/共31頁壩面碾壓第8頁/共31頁40二、壩體結(jié)構(gòu)混凝土面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成。第9頁/共31頁二、壩體結(jié)構(gòu)混凝土面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統(tǒng)組成。第941名稱位置作用要求墊層區(qū)面板下方平整面板，避免應(yīng)力集中；減少水荷載引起的變形；輔助防滲粒徑不能太大，有較多細料；良好級配過渡區(qū)墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間保護墊層并起過渡作用級配連續(xù)，最大粒徑≤300mm，低壓縮性和高抗剪強度，自由排水性能

主堆石區(qū)壩體上游是承受水荷載的主要支撐體低壓縮性、高抗剪強度、較好的透水性和耐久性。硬巖堆石料或砂礫料

次堆石區(qū)壩體下游與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定，其變形對面板影響輕微軟巖堆石料1、堆石體由墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)組成第10頁/共31頁名稱位置作用要求墊層區(qū)面板下方平整面板，避免應(yīng)力集中；減少水42三、構(gòu)造設(shè)計1、防浪墻作用：擋水、防浪，減少堆石填筑方量，防浪墻延伸到兩岸與壩頭基巖連接，形成完整的防滲體系。面板壩壩體穩(wěn)定性能好，壩體沉降量較小，采用高防浪墻可減少填筑方量，降低造價。多采用“L”型鋼筋混凝土墻。防浪墻應(yīng)設(shè)伸縮縫，其止水應(yīng)和面板的止水或面板與防浪墻問水平接縫的止水連接。2、壩頂寬度壩頂寬度根據(jù)壩高、交通要求、施工場地確定，若不考慮壩高因素，可采用5米。第11頁/共31頁三、構(gòu)造設(shè)計1、防浪墻2、壩頂寬度第11頁/共31頁433、壩體坡度根據(jù)巖基強度和構(gòu)造、壩料性質(zhì)以及坡面滾石的安全性確定。巖基上，材料堅硬、級配良好壩高＞140m，采用1：1.4；壩高小于110～130m，采用1：1.3；材料不夠理想，可放緩壩坡。上游坡不設(shè)變坡，如無特殊要求，下游一般不設(shè)馬道。高山峽谷區(qū)，設(shè)“之”字形上壩公路。第12頁/共31頁3、壩體坡度第12頁/共31頁44四、材料分區(qū)1、目的

在保證大壩可靠運行前提下，盡量利用樞紐的開挖料及壩址附近的材料，獲得最大經(jīng)濟效益。2、原則各區(qū)材料之間滿足水力過渡要求，從上游向下游滲透系數(shù)遞增，下游壩料對上游相鄰材料有反濾作用；變形模量從上游向下游遞減，保證蓄水后壩體變形小，防止面板和止水系統(tǒng)破壞；充分利用開挖石渣，以達到經(jīng)濟目的。

應(yīng)根據(jù)料源及對壩料強度、滲透性、壓縮性、施工方便和經(jīng)濟合理等要求進行壩體分區(qū)，并確定相應(yīng)填筑標準。第13頁/共31頁四、材料分區(qū)1、目的應(yīng)根據(jù)料源及對壩料強度、滲透性、45

從上游向下游宜分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)；在周邊縫下游側(cè)設(shè)置特殊墊層區(qū)；100m以上高壩，宜在面板上游面低部位設(shè)置上游鋪蓋區(qū)及蓋重區(qū)。

上游鋪蓋區(qū)：用粉土、粉細砂、粉煤灰或其他材料覆蓋在面板及周邊縫上，起輔助防滲作用。蓋重區(qū)：覆蓋在上游鋪蓋區(qū)上的渣料，維持上游鋪蓋區(qū)的穩(wěn)定，并起保護作用。周邊縫：面板與趾板或趾墻間的接縫。

第14頁/共31頁從上游向下游宜分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石46墊層區(qū)（2A）作用：

1、平整上游坡面，避免面板出現(xiàn)應(yīng)力集中

2、將水荷載引起的變形降至最低，以改善面板的受力條件

3、有一定的防滲作用，能在未澆筑面板之前充當臨時擋水物墊層區(qū)水平寬度在3m左右，與周圍岸坡基巖的連接處可適當加寬。第15頁/共31頁墊層區(qū)（2A）第15頁/共31頁47堆石區(qū)：

a、過渡區(qū)（3A）：位于墊層區(qū)和主堆石區(qū)之間，保護墊層并起著過渡的作用。如果沒有過渡區(qū)，墊層區(qū)的細料必然會隨著滲流進入主堆石區(qū)，所以必須設(shè)置過渡區(qū)。過渡區(qū)可以與墊層區(qū)等寬，但一般都大于3m。第16頁/共31頁堆石區(qū)：第16頁/共31頁48b、主堆石區(qū)（3B）：位于壩體上游，過渡區(qū)之后，是承受水荷載的主要支撐體。要求：具有低壓縮性，高抗剪強度，較好的透水性和耐久性。只要最大粒徑不大于鋪層厚度，5mm以下的細料含量低于20%，0.075mm以下的顆粒含量低于5%的連續(xù)級配料，均適用于填筑壩體。第17頁/共31頁b、主堆石區(qū)（3B）：第17頁/共31頁49次堆石區(qū)（3C）：位于壩體下游側(cè)，與主堆石區(qū)共同保持壩體穩(wěn)定。由于其主要功能不是承載水荷載，對壩體變形的影響不大，所以材料選取會適當放寬條件。但位于水下部分應(yīng)選擇能自由濾水，抗風(fēng)化能力強的材料。第18頁/共31頁次堆石區(qū)（3C）：第18頁/共31頁50壩料填筑標準料物或分區(qū)孔隙率(%)相對密度墊層料

過渡層細堆石料

主堆石區(qū)堆石料

下游區(qū)堆石料

砂礫石料15～20

18～22

20～２5

23～280.75～0.85

各區(qū)壩料填筑標準可根據(jù)經(jīng)驗初步確定，其值可在上表范圍內(nèi)選用。設(shè)計應(yīng)同時規(guī)定孔隙率(或相對密度)、壩料級配范圍和碾壓參數(shù)。設(shè)計干密度可用孔隙率和巖石密度換算。第19頁/共31頁壩料填筑標準料物或分區(qū)孔隙率(%)相對密度墊層料

過渡層細堆512、防滲系統(tǒng)由鋼筋砼面板、趾板、趾板地基的灌漿帷幕、周邊縫和面板間的接縫止水組成。a、面板位于堆石壩體上游面起防滲作用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)壩體變形及施工條件進行面板分縫分塊。垂直縫的間距可為12～18m。

第20頁/共31頁2、防滲系統(tǒng)第20頁/共31頁52第21頁/共31頁第21頁/共31頁53

面板水平施工縫的設(shè)置宜考慮施工條件，滿足臨時擋水或分期蓄水的要求。繼續(xù)澆筑混凝土之前，施工縫的縫面應(yīng)經(jīng)鑿毛處理，清理干凈，縫面用水濕潤，鋪一薄層高強度砂漿。面板鋼筋應(yīng)穿過縫面。

分期澆筑的面板，其施工縫應(yīng)低于填筑體頂部高程，高差宜大于5m。如發(fā)現(xiàn)已澆筑面板與墊層間有脫空現(xiàn)象，應(yīng)以低標號、低壓縮性砂漿等灌注密實后再澆筑面板