水工建筑物土石壩的特點、分類及構(gòu)造 附水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用下載







來源:筑業(yè)軟件
土石壩是指由當?shù)赝亮稀⑹匣蚧旌狭希?jīng)過拋填、碾壓等方法堆筑成的擋水壩。當壩體材料以土和砂礫石為主時,稱土壩;以石渣、卵石、爆破石料為主時,稱堆石壩;當兩類材料均占相當比例時,稱土石混合壩。由于筑壩材料主要來自壩區(qū),因而也稱當?shù)夭牧蠅巍M潦瘔螝v史悠久,是世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型。土石壩得以廣泛應(yīng)用和發(fā)展的主要原因包括以下幾個方面:
  1. 可以就地取材,節(jié)約大量水泥、木材和鋼材,減少工地的外線運輸量。由于土石壩設(shè)計和施工技術(shù)的發(fā)展,放寬了對筑壩材料的要求,幾乎任何土石料均可筑壩
  2. 能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。任何不良的壩址地基,經(jīng)處理后均可筑壩。特別是在氣候惡劣、工程地質(zhì)條件復(fù)雜和高烈度地震區(qū)的情況下,土石壩實際上是唯一可取的壩型
  3. 大功率、多功能、高效率施工機械的發(fā)展提高了土石壩的施工質(zhì)量,加快了進度,降低了造價,促進了高土石壩建設(shè)的發(fā)展
  4. 巖土力學(xué)理論、試驗手段和計算技術(shù)的發(fā)展提高了大壩分析計算的水平,加快了設(shè)計進度,進一步保障了大壩設(shè)計的安全可靠性
  5. 高邊坡、地下工程結(jié)構(gòu)、高速水流消能防沖等土石壩配套工程設(shè)計和施工技術(shù)的綜合發(fā)展,對加速土石壩的建設(shè)和推廣也起了重要的促進作用。

世界上已建的高土石壩如蘇聯(lián)的努克列水庫大壩,壩高達317m。塔吉克斯坦的羅貢水庫大壩,壩高達335m。據(jù)統(tǒng)計,世界上在20世紀80年代末期興建的百米以上的高壩中,土石壩的比例已達到75%以上。由于多方面的原因,我國高土石壩的發(fā)展比較緩慢,我國壩高超過100m的土石壩有石頭河水庫大壩,壩高105m;碧口水庫大壩,壩高101m;魯布革水庫大壩,壩高101m;小浪底水庫大壩,壩高154m等。隨著我國能源和水利建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,大型水利水電工程將日益增多,而水力資源豐富的黃河上游、長江中上游干支流、紅水河等建壩地點,大都處于交通不便、地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū),自然條件相對惡劣,施工困難,修建土石壩具有更強的適用性。因此,我國十分重視因地制宜,積極推廣和發(fā)展高土石壩的建設(shè)。
一、土石壩的特點和設(shè)計要求
土石壩是由散粒體土石料經(jīng)過填筑而成的擋水建筑物,因此,土石壩與其他壩型相比,在穩(wěn)定、滲流、沖刷、沉陷等方面具有不同的特點和設(shè)計要求。1)穩(wěn)定方面土石壩的基本剖面形狀為梯形或復(fù)式梯形。由于填筑壩體的土石料為松散體,抗剪強度低,上、下游壩坡平緩,壩體體積和重量都較大,所以不會產(chǎn)生水平整體滑動。土石壩失穩(wěn)的型式主要是壩坡的滑動或壩坡連同部分壩基一起滑動。壩坡滑動會影響土壩的正常工作,嚴重的將導(dǎo)致工程失事。為了保證土石壩在各種工作條件下能保持穩(wěn)定,應(yīng)合理設(shè)計壩坡和防滲排水設(shè)施,施工中還要認真做好地基處理,并嚴格控制施工質(zhì)量。

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浸潤線

2)滲流方面土石壩擋水后,在壩體內(nèi)形成由上游向下游的滲流。滲流不僅使水庫損失水量,還易引起管涌、流土等滲透變形。壩體內(nèi)滲流的水面線叫做浸潤線(圖4-1)。浸潤線以下的土料承受著滲透動水壓力,并使土的內(nèi)摩擦角和黏聚力減小,對壩坡穩(wěn)定不利。壩體與壩基、兩岸以及其他非土質(zhì)建筑物的結(jié)合面,易產(chǎn)生集中滲流,因此設(shè)計土石壩時必須采取防滲措施以減少滲漏,保證壩體的滲透穩(wěn)定性,并做好各種結(jié)合面的處理,避免產(chǎn)生集中滲流,以保證工程安全。

3)沖刷方面土石壩為散粒體結(jié)構(gòu),抗沖能力很低。壩體上、下游水的波浪將在水位變化范圍內(nèi)沖刷壩坡;大風(fēng)引起的波浪可能沿壩坡爬升很高甚至翻過壩頂,造成嚴重事故;降落在壩面的雨水沿壩坡下流,也將沖刷壩坡;靠近土石壩的泄水建筑物在泄水時激起水面波動,對土石壩壩坡也有淘刷作用;季節(jié)氣溫變化也可能使壩坡受到凍結(jié)膨脹和干裂的影響。為避免上述不良影響,應(yīng)采取以下工程措施:
  1. 在土石壩上、下游壩坡設(shè)置護坡,壩頂及下游壩面布置排水措施,以免風(fēng)浪、雨水及氣溫變化帶來有害影響
  2. 壩頂在最高庫水位以上要留一定的超高,以防止洪水漫過壩頂造成事故
  3. 布置泄水建筑物時,注意進出口離壩坡要有一定距離,以免泄水時對壩坡產(chǎn)生淘刷。

4)沉陷方面由于土石料存在較大的孔隙,且易產(chǎn)生相對的移動,在自重及水壓力作用下,會有較大的沉陷。沉陷使壩的高度不足,不均勻沉陷還將導(dǎo)致土石壩裂縫,橫縫對壩的防滲極為不利。為防止壩頂?shù)陀谠O(shè)計高程和產(chǎn)生裂縫,施工時應(yīng)嚴格控制碾壓標準并預(yù)留沉陷量,使竣工時壩頂高程高于設(shè)計高程。對于重要工程,沉陷值應(yīng)通過沉陷計算確定。對于一般的中、小型土石壩,如壩基沒有壓縮性很大的土層,可按壩高的1%~2%預(yù)留沉陷值。根據(jù)土石壩的特點,認真分析研究基本資料,在樞紐布置時,應(yīng)特別重視并盡量避免或減少土石壩與剛性建筑物的連接。對有條件的壩址,盡量選用開敞式溢洪道,以提高泄洪的超泄能力,使土石壩滿足穩(wěn)定、滲流、變形、沖刷以及不漫頂?shù)囊蟆?/span>

二、土石壩的分類
土石壩常按壩高、施工方法或筑壩材料及防滲體位置進行分類。按壩高分類土石壩按壩高可分為低壩、中壩和高壩。我國SL 274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:高度在30m以下的為低壩,高度在30~70m之間的為中壩,高度超過70m的為高壩。土石壩的壩高均從清基后的地面算起。按施工方法分類1)碾壓式土石壩它是用適當?shù)耐亮戏謱佣阎⒅饘蛹右詨簩崳雺海┒傻膲巍_@種方法在土壩中用得較多。近年來用振動碾壓修建堆石壩得到了迅速的發(fā)展,本章主要闡述這種類型的土石壩。2)水力沖填壩它是以水力為動力完成土料的開采、運輸和填筑全部工序而建成的壩。其施工方法是用機械抽水到高出壩頂?shù)耐翀觯运疀_擊土料形成泥漿,然后通過泥漿泵將泥漿送到壩址,再經(jīng)過沉淀和排水固結(jié)而筑成壩體。這種方法因填筑質(zhì)量難以完全保證,目前在國內(nèi)外很少采用。水力沖填壩的造泥及沖填布置見圖。
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水力沖填壩施工示意圖

3)定向爆破堆石壩它是按預(yù)定要求埋設(shè)炸藥,使爆出的大部分巖石拋向預(yù)期地點而形成的壩。這種壩增筑防滲部分比較困難。除蘇聯(lián)外,其他國家采用極少。我國已建有40多座,最高的為陜西石砭峪水庫大壩,壩高82.5m。

三)按壩體材料的組合和防滲體的相對位置分類土壩土壩是指壩體的絕大部分都由土料筑成的壩。根據(jù)土料的分布情況又可分為以下四種。1)均質(zhì)壩均質(zhì)壩的壩體基本上是由均一的壤土筑成,整個壩體用以防滲并保持自身的穩(wěn)定[圖4-3(a)]。由于黏性土抗剪強度較低,故多用于低壩。2)黏土心墻壩和黏土斜墻壩用透水性較大的土料做壩的主體,用透水性極小的黏土做防滲體的壩。防滲體設(shè)在壩體中央的或稍向上游的稱為黏土心墻壩或黏土斜心墻壩[圖4-3(b)、圖4-3(c)];防滲體設(shè)在上游面的稱為黏土斜墻壩[圖4-3(d)]。3)人工材料心墻和斜墻壩防滲體由瀝青混凝土、鋼筋混凝土或其他人工材料建成的壩。按其位置也可分為心墻或斜墻兩種。[圖4-3(e)]為鋼筋混凝土(或稱剛性)心墻壩的示意圖。4)多種土質(zhì)壩壩的主體(不包括防滲體、排水體和護坡等)由幾種不同的土料建成的壩[圖4-3(f)]
土石混合壩上述多種土質(zhì)壩中,粗粒土改用砂礫石料筑成的壩,或用土石混合在一起的材料筑成的壩,稱為土石混合壩。根據(jù)防滲體的位置和材料的不同,也可分為心墻壩、斜墻壩和人工材料防滲壩,如[圖4-3(g)~(j)]所示。堆石壩除防滲體外,壩體的絕大部分或全部由石料堆筑起來的稱為堆石壩。按防滲體的布置,同樣也有斜墻壩、心墻壩兩種[圖4-3(k)、圖4-3(l)]。鋼筋混凝土剛性斜墻堆石壩也稱為鋼筋混凝土面板堆石壩。
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土石壩類型

有防滲體的土石壩,為避免因滲透系數(shù)和材料級配的突變而引起滲透變形,都要向上、下游方向分別設(shè)置2~3層逐層加粗的材料作為過渡層或反濾層。在以上這些壩型中,用得最多的是斜墻或斜心墻土石壩,特別是斜心墻的土石混合壩,在改善壩身應(yīng)力狀態(tài)和避免裂縫方面具有良好的效果,高土石壩中應(yīng)用得更多。


水工建筑物—土石壩的構(gòu)造


土石壩的構(gòu)造主要包括壩頂防滲體、護坡和排水設(shè)施等部分。
一、壩頂
壩頂一般都做護面,護面的材料可采用碎石、單層砌石、瀝青或混凝土,Ⅳ級以下的壩也可以采用草皮護面。如有公路交通要求,還應(yīng)滿足公路路面的有關(guān)規(guī)定。壩頂上游側(cè)常設(shè)防浪墻,防浪墻應(yīng)堅固而不透水,下游側(cè)宜設(shè)緣石。為了排除雨水,壩頂應(yīng)做成向一側(cè)或兩側(cè)傾斜的橫向坡度,坡度宜采用2%~3%。對于有防浪墻的壩頂,則宜采用單向向下游傾斜的橫坡。在壩頂下游側(cè)設(shè)縱向排水溝,將匯集的雨水經(jīng)壩面排水溝排至下游。防浪墻可用混凝土或漿砌石修建。墻的基礎(chǔ)應(yīng)牢固地埋入壩內(nèi),當土石壩有防滲體時,防浪墻墻基要與防滲體可靠地連接起來,以防高水位時漏水。防浪墻的高度一般為1.0~1.2m。壩面布置與壩頂結(jié)構(gòu)應(yīng)力求經(jīng)濟實用,在建筑藝術(shù)處理方面要美觀大方。
二、防滲體
防滲體主要是心墻、斜墻、鋪蓋、截水墻等,它所要求的材料及布置上的一些特點,前面已敘述過,它的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)能滿足防滲、構(gòu)造、施工和管理方面的要求。
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壩頂構(gòu)造(單位:m)1—心墻;2—斜墻;3—回填土;4—碎石路面

(一)黏性土心墻
如圖4-25所示,這種心墻一般布置在壩體中部,有時稍偏上游并稍為傾斜,以便于和壩頂?shù)姆览藟ο噙B接,并可使心墻后的壩殼先期施工,得到充分的先期沉降,以避免或減少裂縫。 水工建筑物土石壩的特點、分類及構(gòu)造 附水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用下載的圖5 毛家村黏土心墻土壩(單位:m)1—黏土心墻;2—半透水料;3—砂卵石;4—施工時擋土黏土斜墻;5—蓋層;6—混凝土防滲墻;7—灌漿帷幕;8—玄武巖

心墻壩頂部厚度一般不小于3m,以便于機械化施工。由于心墻多為黏性土,材料的抗剪強度低,施工質(zhì)量受氣候的影響大,合適的黏土數(shù)量也難就近得到滿足,所以,一般不宜做肥厚的心墻。心墻厚度常根據(jù)土壤的允許滲透坡降而定,有時也應(yīng)考慮降低下游浸潤線的需要。SL 274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定心墻底部厚度不宜小于作用水頭的1/4。黏土心墻兩側(cè)邊坡多在1∶0.15~1∶0.3之間,有些肥大心墻在1∶0.4~1∶0.5之間。心墻的頂部應(yīng)高出設(shè)計洪水位0.3~0.6m,且不低于校核水位,當有可靠的防浪墻時,心墻頂部高程也不應(yīng)低于設(shè)計洪水位。心墻頂與壩頂之間應(yīng)設(shè)有保護層,厚度不小于該地區(qū)的冰結(jié)或干燥深度,同時按結(jié)構(gòu)要求不宜小于1m。心墻與壩殼之間應(yīng)設(shè)置過渡層,過渡層的結(jié)構(gòu)雖比反濾層的要求低一些,但也應(yīng)采用級配良好的、抗風(fēng)化的細粒石料和砂礫石料,以使整個壩體內(nèi)應(yīng)力傳遞均勻,并保證壩殼的排水效果良好。心墻與地基和兩岸必須有可靠的連接。巖石地基上的心墻(圖4-26)一般還要設(shè)混凝土墊座,或修建1~3道混凝土齒墻。齒墻的高度約為1.5~2.0m,切入巖基的深度常為0.2~0.5m,有時還要在下部進行帷幕灌漿。

水工建筑物土石壩的特點、分類及構(gòu)造 附水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用下載的圖6 黏土心墻與巖基的連接型式1—黏土截水墻;2—混凝土墊座;3—混凝土齒墻;4—灌漿孔

當壩下有涵管穿過時,除涵管必須加設(shè)截水環(huán)外,還要把涵管放在堅固的地基上或墊座上,有時需將心墻適當加厚,并認真填筑密實以確保安全。

(二)黏土斜墻
黏土斜墻的構(gòu)造除外形外,其他均與心墻類似。頂厚(指與斜墻上游坡面垂直的厚度)也不宜小于3m。為保證抗?jié)B穩(wěn)定,底厚不宜小于作用水頭的1/5。墻頂應(yīng)高出設(shè)計洪水位0.6~0.8m,且不低于校核水位。同樣,如有可靠的防浪墻,斜墻頂部也不應(yīng)低于設(shè)計洪水位。為防止斜墻因彎曲、沉降而斷裂,其厚度應(yīng)比僅按滲透穩(wěn)定條件確定的數(shù)值為大。斜墻頂部和上游坡都必須設(shè)保護層,以防沖刷、冰凍和干裂。保護層常用砂、礫石、卵石或碎石等砌成,厚度不得小于冰凍和干燥深度,一般用2~3m。斜墻及保護層的坡度取決于土壩穩(wěn)定計算的結(jié)果,一般內(nèi)坡不宜陡于1∶2.0,外坡常在1∶2.5以上。斜墻與保護層以及下游壩體之間,應(yīng)根據(jù)需要分別設(shè)置過渡層。上游的過渡層可簡單一些,保護層的材料合適時,可只設(shè)一層,有時甚至不設(shè);與壩體連接的過渡層,與心墻后的過渡層極似,但為了使應(yīng)力均勻并適應(yīng)變形,要求還應(yīng)高一些,常需設(shè)置兩層,斜墻與鋪蓋或截水墻的連接都應(yīng)牢靠。下圖為湯河黏土斜墻土壩。
(三)非土料防滲體
非土料防滲體有鋼筋混凝土、瀝青混凝土、木板、鋼板、漿砌塊石和塑料薄膜等,較常用的是瀝青混凝土和鋼筋混凝土,由于這些非土料的防滲體多用在堆石壩中,所以將在堆石壩一節(jié)中介紹。
水工建筑物土石壩的特點、分類及構(gòu)造 附水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用下載的圖7
湯河黏土斜墻土壩1—黏土斜墻;2—黏土鋪蓋;3—砂礫半透水層;4—砂礫石土基;5—混凝土蓋板齒墻

三、排水設(shè)施
土石壩雖有防滲體,但仍有一定水量滲入壩體內(nèi)。設(shè)置壩體排水設(shè)施,可以將滲入壩體內(nèi)的水有計劃地排出壩外,以達到降低壩體浸潤線及孔隙水壓力,防止?jié)B透變形,增加壩坡的穩(wěn)定性,防止凍脹破壞的目的。排水設(shè)施應(yīng)具有充分的排水能力,不致被泥沙堵塞,以保證在任何情況下都能自由地排出全部滲水。在排水設(shè)施與壩體、土基接合處,都應(yīng)設(shè)置反濾層,以保證壩體和地基土不產(chǎn)生滲透變形,并應(yīng)便于觀測和檢修。常用的壩體排水有以下幾種型式。(1)貼坡排水緊貼下游壩坡的表面設(shè)置,它由1~2層堆石或砌石筑成,在石塊與壩坡之間設(shè)置反濾層,如下圖所示。貼坡排水頂部應(yīng)高于壩體浸潤線的逸出點,對Ⅰ級、Ⅱ級壩不小于2.0m,Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級壩不小于1.5m,并保證壩體浸潤線位于凍結(jié)深度以下。貼坡排水底部必須設(shè)排水溝,其深度要滿足結(jié)冰后仍有足夠的排水斷面。貼坡排水構(gòu)造簡單、節(jié)省材料、便于維修,但不能降低浸潤線。多用于浸潤線很低和下游無水的情況,當下游有水時還應(yīng)滿足波浪爬高的要求。
水工建筑物土石壩的特點、分類及構(gòu)造 附水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用下載的圖8 貼坡排水1—浸潤線;2—護坡;3—反濾層;4—排水;5—排水溝


(2)棱體排水在下游壩腳處用塊石堆成棱體,頂部高程應(yīng)超出下游最高水位,超出高度應(yīng)大于波浪沿坡面的爬高,且對Ⅰ級、Ⅱ級壩不小于1.0m,對Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅴ級壩不小于0.5m,并使壩體浸潤線距壩坡的距離大于冰凍深度。堆石棱體內(nèi)坡一般為1∶1.25~1∶1.5,外坡為1∶1.5~1∶2.0或更緩。頂寬應(yīng)根據(jù)施工條件及檢查觀測需要確定,但不得小于1.0m,如上圖所示。棱體排水可降低浸潤線,防止壩坡凍脹和滲透變形,保護下游壩腳不受尾水淘刷,且有支撐壩體增加穩(wěn)定的作用,是效果較好的一種排水型式。多用于河床部分的下游壩腳處。但石料用量較大、費用較高,與壩體施工有干擾,檢修也較困難。(3)褥墊排水它是伸展到壩體內(nèi)的一種排水設(shè)施,在壩基面上平鋪一層厚約0.4~0.5m的塊石,并用反濾層包裹。褥墊伸入壩體內(nèi)的長度應(yīng)根據(jù)滲流計算確定,對黏性土均質(zhì)壩不大于壩底寬的1/2,對砂性土均質(zhì)壩不大于壩底寬的1/3,其構(gòu)造如下圖所示。褥墊排水向下游方向設(shè)有0.005~0.01的縱坡。排水層的厚度應(yīng)根據(jù)排水量計算確定,并應(yīng)滿足反濾層最小厚度的要求。當下游水位低于排水設(shè)施時,降低浸潤線的效果顯著,還有助于壩基排水固結(jié)。但當壩基產(chǎn)生不均勻沉陷時,褥墊排水層易遭斷裂,而且檢修困難,施工時有干擾

(4)管式排水管式排水的構(gòu)造如圖所示,埋入壩體的暗管可以是帶孔的陶瓦 管、混凝土管或鋼筋混凝土管,還可以是由碎石堆筑而成。平行于壩軸線的集水管收集滲水,經(jīng)由垂直于壩軸線的橫向排水管排向下游。橫向排水管的間距為15~20m。管式排水的優(yōu)缺點與褥墊式排水相似。排水效果不如褥墊式好,但用料少。一般用于土石壩岸坡及臺地地段,因為這里壩體下游經(jīng)常無水,排水效果好。(5)綜合式排水為發(fā)揮各種排水型式的優(yōu)點,在實際工程中常根據(jù)具體情況采用幾種排水型式組合在一起的綜合式排水,如若下游高水位持續(xù)時間不長,為節(jié)省石料可考慮在下游正常高水位以上采用貼坡排水,以下采用棱體排水;還可以采用褥墊式與棱體排水組合,貼坡棱體與褥墊式排水組合等綜合式排水。

四、護坡與壩坡排水
土石壩的上游面,為防止波浪淘刷、冰層和漂浮物的損害、順壩水流的沖刷等對壩坡的危害,必須設(shè)置護坡。土石壩下游面,為防止雨水、大風(fēng)、水下部位的風(fēng)浪、冰層和水流作用、動物穴居、凍脹干裂等對壩坡的破壞,也需設(shè)置護坡。在嚴寒和平原地區(qū),護坡工程量很大,維修費用可達相當大的數(shù)字,因此合理選擇護坡型式,使其能抵抗各種因素對護坡的破壞作用,施工維修方便、節(jié)省投資,具有重要意義。
1.上游護坡上游護坡的型式有拋石、干砌石、漿砌石、混凝土或鋼筋混凝土、瀝青混凝土或水泥土等。護坡覆蓋的范圍,應(yīng)由壩頂起護至水庫最低水位以下一定距離,一般最低水位以下2.5m。對最低水位不確定的壩應(yīng)護至壩底。(1)拋石(堆石)護坡——將適當級配的石塊傾倒在壩面墊層上的一種護坡。優(yōu)點是施工進度快、節(jié)省人力,但工程量比砌石護坡大。堆石護坡的厚度一般認為至少要包括2~3層塊石,這樣便于在波浪作用下自動調(diào)整,不致因墊層暴露而遭到破壞。當壩殼為黏性小的細粒土?xí)r,往往需要兩層墊層,靠近壩殼的一層墊層最小厚度為15cm。(2)砌石護坡——用人工將塊石鋪砌在碎石或礫石墊層上,有干砌石和漿砌石兩種。要求石料比較堅硬并耐風(fēng)化。
干砌石應(yīng)力求嵌緊,通常厚度為20~60cm。有時根據(jù)需要用2~3層墊層,它也起反濾作用。砌石護坡構(gòu)造

漿砌石塊石護坡能承受較大的風(fēng)浪,也有較好的抗冰層推力的性能。但水泥用量大,造價較高。若壩體為黏性土,則要有足夠厚度的非黏性土防凍墊層,同時要留有一定縫隙以便排水通暢。(3)混凝土和鋼筋混凝土板護坡——當筑壩地區(qū)缺乏石料時可考慮采用此種型式。預(yù)制板的尺寸一般采用:方形板為1.5m×2.5m、2m×2m或3m×3m,厚為0.15~0.20m。預(yù)制板底部設(shè)礫石或碎石墊層。現(xiàn)場澆筑的尺寸可大一些,可采用5m×5m、10m×10m甚至20m×20m。嚴寒地區(qū)冰推力對護坡危害很大,因此也有用混凝土板做護坡的,但其墊層厚度要超過凍深


(4)渣油混凝土護坡——在壩面上先鋪一層3cm的渣油混凝土(夯實后的厚度),上鋪10cm的卵石做排水(不夯),第三層鋪8~10cm的渣油混凝土,夯實后在第三層表面傾倒溫度為130~140°C的渣油砂漿,并立即將0.5m×1.0m×0.15m的混凝土板平鋪其上,板縫間用渣油砂漿灌滿。這種護坡在冰凍區(qū)試用成功.

(5)水泥土護坡——將粗砂、中砂、細砂摻上7%~12%的水泥(質(zhì)量比),分層填筑于壩面作為護坡,叫水泥土護坡。它是隨著土石壩的填筑逐層填筑壓實的,每層壓實的厚度不超過15cm。這種護坡厚度為0.6~0.8m,相應(yīng)水平寬度為2~3m,見圖:

水工建筑物土石壩的特點、分類及構(gòu)造 附水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用下載的圖9
水泥土護坡(單位:m)1—土壤水泥土護坡;2—潮濕土壤保護層;3—壓實的透水土料

這種護坡經(jīng)過幾個壩的實際運用,在最大浪高1.8m并經(jīng)數(shù)十年的凍融情況下,只有少量裂縫,護坡沒有破壞。寒冷地區(qū)護坡在水庫冰凍范圍內(nèi),水泥含量應(yīng)增加一些,常用8%~14%。以上各種護坡的墊層按反濾層要求確定。墊層厚度一般對砂土可用15~30cm以上,卵礫石或碎石可用30~60cm以上。
2.下游護坡
下游護坡主要是為防止被水沖蝕和人為破壞,一般宜采用簡化型式。適用于下游護坡的型式有堆石、卵石和碎石、草皮等。其護坡范圍由壩頂護至排水棱體,無排水棱體時護至壩腳。氣候溫和地區(qū)的黏性土均質(zhì)壩,草皮護坡是常用的型式。若壩坡為無黏性土?xí)r,則應(yīng)在草皮下鋪一層厚0.2~0.3m的腐殖土,護坡效果良好。碎石或卵礫石護坡,一般直接鋪在壩坡上,厚約10~15cm。下游壩面需要全部護砌。
3.壩坡排水
為了防止雨水的沖刷,在下游壩坡上常設(shè)置縱橫向連通的排水溝。沿土石壩與岸坡的結(jié)合處,也應(yīng)設(shè)置排水溝以攔截山坡上的雨水。壩面上的縱向排水溝沿馬道內(nèi)側(cè)布置,用漿砌石或混凝土板鋪設(shè)成矩形或梯形。若壩較短,縱向排水溝攔截的雨水可引至兩岸的排水溝排至下游。若壩較長,則應(yīng)沿壩軸線方向每隔50~100m左右設(shè)一橫向排水溝,以便排除雨水。排水溝的橫斷面,一般深0.2m,寬0.3m,必要時可按1h暴雨強度和積水面積計算確定。
水工建筑物土石壩的特點、分類及構(gòu)造 附水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用下載的圖10

壩坡排水(單位:m)1—壩坡;2—馬道;3—縱向排水溝;4—橫向排水溝;5—岸坡排水溝;6—草皮護坡;7—漿砌石排水溝

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