碾压混凝土坝上游面防渗结构形式分析.pdf
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1、2 0 1 4 年 1 2 月第 1 2 期 城 市道桥与 防洪 防洪排水1 0 9 碾压混凝土坝上游面防渗结构形式分析 袁翠平, 党媛媛 ( 南京市水利规划设计院有限责任公司, 江苏南京2 1 1 2 ) 摘 要 : 碾压混凝 土坝作 为一种坝 型 , 其成层 的建筑结构 对上游 面防渗性能 提出更 高的要求 , 一 旦上游 面防渗措施 失效就 会导致 坝 体过大 的透水量或 层面扬压 力。在 阐述 碾压混凝 土坝上游 面防渗 形式 的基础 上 , 通过 数值分 析 的有限单 元法计算 分析 上游面 防渗 体具体防渗作用 , 分别对有无防渗体进行对比工况分析。 认为上游面防渗体在碾压混凝土防
2、渗中起着控制性的作用 , 坝体大部分水 流能量消耗在上游面防渗体中, 因此, 施工过程中要严把上游面防渗体的施工质量 , 保证上游面防渗体防渗作用的正常发挥 。 关键词: 碾压混凝土坝 ; 上游面防渗体; 有限单元法; 变态混凝土; 扬压力 中图分 类号 : rr V 6 4 文献标识码 : B 文章 编号 : 1 0 o 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 1 2 0 1 0 9 0 2 1 概述 2 0世纪 8 O年代 ,出现了一种新 型筑坝技术 , 即采用超干硬性混凝 土和振动碾压实方式相结合 , 这种方式建筑 的大坝称之为“ 碾压混凝土重力坝 ” 。 该坝型具有施工速度快和工程
3、造价低的优点, 因此 在世界各国得到迅速推广,在我国发展尤其迅速。 但是 , 该成层 的施工方式形成坝体成层结构 , 该结 构极易成为碾压混凝土坝 的渗漏通道 , 因此该坝型 对坝体上游面的防渗提出更高的要求。 2 碾压混凝土坝上游面主要防渗结构形式 】 碾压混凝土坝上游面 防渗结 构从碾压混凝 土 坝的出现到广泛运用已有较多种 , 这里仅例举应用 相对较多、 防渗性能较好的进行概述。 2 1 常态混凝土薄面层防渗形式 该方法是在坝体上游面设置 0 31 0 m厚 常 态混凝 土薄层 , 同时在其后大约 13 m范 围的碾 压混凝土层面设置 2 57 0 e m厚的垫层。该法具 有施工工序简单
4、 , 常态混凝土用量少的优点, 但因 常态混凝土较薄 , 防渗作用不 明显 , 若增加 常态混 凝土 的厚度 , 则削弱了碾压混凝土的优势 。 2 2 碾压混凝土防渗形式 这种形式将 坝体分成具有不 同防渗性 能的区, 一 般坝体内部为三级配碾压混凝土, 上游面外围为 防渗性能相对较好 的二级配碾压混凝土 , 二级配和 三级配 同步上升 。 这一 防渗结构施工干扰小 , 充分发挥 了碾压混 凝 土坝的施工速度快 的优点 ,具有很好 的应 用前 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 7 2 8 作者简 介 : 袁翠 平( 1 9 8 1 一) , 女 , 江苏盐城 人 , 硕 士 , 工程师 ,
5、主 要从事 水利工程设 计 。 景 , 也是 目前应用较多的一种防渗形式。我国的荣 地坝 、 普定坝 、 隔河岩围堰 、 潘 家 口下池工程等都采 用这种防渗结构 。 2 3 变态混凝土防渗形式 变态混凝土防渗是在坝体上 游面一定范 围的 碾压混凝土浇筑层面先铺设适量的水泥砂浆或静 水砂浆 , 再摊铺碾压混凝土, 最后用强力插入振捣 器进行振捣 , 使得该部位 的碾 压混凝土更加密实。 实践证 明采用变态混凝 土层面结合 能力 被大 幅度 提高 , 不但具有很好 的防渗 能力 , 同样也较好 地发挥了碾压混凝土坝所具有的全部优点。 2 4 钢筋混凝土面板防渗形式 钢筋混凝土面板 防渗是 在碾压
6、混凝 土坝上游 面用锚筋 固定钢筋混凝土面板 , 面板和坝体分开施 工 , 面板 既可以先 于坝 体施 工 , 作 为坝体施工时的 模板 , 亦可后于坝体铺筑。 此种防渗结构具有可靠的耐久性 , 面板可 以承 受较大 的渗透力 。但是 , 面板和坝体的连接是该防 渗结构形式的关键 , 此 部分造价较高 , 应尽量减少 钢筋混凝土面板的使用范围, 目前在大坝下部水头 较高的部位使用较多 。 2 5 薄膜 防渗 薄膜 防渗就是在坝体 上游面贴一层 不透水 的 薄膜 ,该方法分 内贴薄 膜防渗和外贴薄膜防渗两 种, 其中内贴薄膜为在薄膜外面用预制混凝土面板 或其他面板来固定薄膜, 否则称为外贴薄膜防
7、渗。 内贴薄膜 防渗施工 简单 , 接缝易处 理 , 防渗效 果较好 , 但是面板 的成本较高 , 薄膜耐久性难 以保 证 。外贴薄膜直接暴露于空气 中, 长期受到紫外线 的直射, 薄膜的耐久性不可靠。 2 6 沥青 混凝土防渗 沥青混凝土防渗是在坝体上游面和护面板之 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 1 0 防洪排水 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4 年 1 2 月第 l 2 期 间浇筑沥青混凝 土或沥青砂浆 ,沥青渗透 系数较 小, 且随着水头的增大而减小, 因此对高坝更加有 利。这种防渗结构在任何高度坝体中都适用, 且防 渗效果较好 。该法需注意 的是
8、 防渗结构与周边结 合问题 。 2 7其他 防渗结构 碾压混凝 土上游 面 的防渗结构 还有很 多 , 如 补偿收缩混凝土防渗、 预制混凝土块防渗、 坝体上 游面喷涂防渗等 。 3 碾 压 混凝 土重 力坝 上 游 面 防渗 结构 形式 分析 因碾压 混凝 土坝上游面防渗形式较多 ,这里 不逐条分析 ,仅选取 目前应用较多且防渗性能相 对较好 的变态混凝土防渗结构形式进行分析。 3 1工程概况 某碾压混凝土重力坝坝顶高程为 7 4 5 5 0 m, 最大坝高 1 2 3 5 0 m。上游面 6 6 0 0 0 m高程以上为 垂 直面 , 6 6 0 0 0 m高程 以下坝坡为 1- 0 2 0
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