碾压混凝土重力坝设计(二)课件.ppt

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1、,碾压混凝土重力坝设计,主讲人：欧红光,第二讲 碾压混凝土重力坝设计,1 碾压混凝土重力坝设计2 碾压混凝土重力坝施工及质量控制,1 碾压混凝土重力坝设计 1）碾压混凝土重力坝断面及构造设计 2）水电站高碾压混凝土重力坝设计,1 碾压混凝土重力坝设计,a）碾压混凝土重力坝断面设计碾压混凝土重力坝断面设计思想主要有两种：贫胶凝材料碾压混凝土 富胶凝材料碾压混凝土,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,贫胶碾压混凝土断面设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,Quail Creek

2、 South Dam，上游面为薄常态混凝土面层。,Quail Creek South Dam，下游面不立模浇筑。,1.1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,Stagecoach Dam 大坝整体浇筑,1.1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,富胶碾压混凝土断面设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,b)碾压混凝土重力坝构造设计防渗结构设计 坝内廊道设计坝体分缝设计坝

3、体排水设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,防渗结构设计 碾压混凝土一般采用通仓碾压施工，碾压层面易形成渗流通道，特别是贫胶碾压混凝土坝，碾压层面一般难以获得很好抗渗性能。因此，碾压混凝土重力坝一般需要进行专门的防渗结构设计。以下为某碾压混凝土重力坝防渗没做好出现的渗漏情况,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,碾压混凝土坝的防渗结构按所用的材料可分为两大类：混凝土防渗结构和高分子材料防渗结构。混凝土防渗主要有：厚常态混凝土防渗面层、薄常

4、态混凝土防渗面层、钢筋混凝土面板、二级配碾压混凝土防渗等型式。高分子材料防渗主要有：土工膜防渗、沥青混合料防渗、坝面喷涂高分子材料形成防渗膜等型式。其中，土工膜防渗有坝面外贴和预制板内贴两种型式。,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,10.4 B区安装施工,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,坝内廊道设计,为适应大坝碾压混凝土的快速施工，坝内廊道的形成可采用预制廊道、预制顶拱或盖板，也可在廊道周边采用变

5、态混凝土施工等。,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,坝内廊道设计,廊道周边采用变态混凝土施工。,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,坝体分缝及构造设计 碾压混凝土重力坝一般设纵缝。贫胶碾压混凝土坝整体浇筑的居多，富胶碾压混凝土坝一般设置横缝，横缝间距可比常态混凝土坝大些，一般2040m。日本的RCD坝横缝间距一般为15m。富胶碾压混凝土坝横缝间距过大或整体浇筑，仍然存在坝段开裂的风险。,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,坝体分缝及构造设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,坝体分缝设计 坝体横缝一般采用切缝机切缝形成，缝内嵌入隔缝材料隔离，切

6、缝可采用间断式切缝。,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,坝体排水设计,1.1碾压混凝土重力坝断面及构造设计,我国一般采用富胶碾压混凝土筑坝，层面透水性不强，为控制层面扬压力，一般均设至坝体排水孔。早期大坝的排水管的形成采用拔管方法形成；也有采用埋设竖向排水盲沟形成，盲沟周围采用变态混凝土施工。这些方法对碾压混凝土的快速施工存在一定的干扰，随着钻孔设备和技术的进步，现一般采用在坝内廊道内钻孔形成。排水孔间距一般23m,孔径100150mm。,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,水电站碾压混凝土重力坝设计,水电站为一等工程大(1)型工程，水库正常蓄水位按400.00m设计，分两期建设，初期按37

7、5.00m建设，电站装机容量分别为5400MW与4200MW。碾压混凝土重力坝设计最大坝高216.50m；初期建设为192.0m，坝顶长836.50m，坝体混凝土方量551万m3，其中碾压混凝土工程量占坝体混凝土总量的64%左右，达到390万m3。,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,大坝初设阶段推荐方案为常态混凝土重力坝，枢纽布置为河床中部坝段布置坝身泄洪建筑物和装机5台的坝后式厂房，泄洪与厂房建筑物重叠布置，采用厂前挑流消能，类似于乌江渡的布置型式；右岸布置升船机，左岸布置装机4台的地下式厂房。常态混凝土重力坝虽然具有较好的安全性，但由于工程量巨大，大坝结构复杂，存在造价高，施工工期长等问题

8、，影响工程效益的尽早发挥。当时碾压混凝土筑坝技术在国际上发展迅速，国内碾压混凝土筑坝技术也处在初期的发展阶段。国际上在建的最高碾压混凝土坝是日本的宫濑重力坝（RCD），坝高约150m；国内在建的最高碾压混凝土坝为岩滩重力坝，坝高约110m。碾压混凝土筑坝技术应用所带来的工程造价低和施工快速上的优势显著，因此，提出了采用碾压混凝土筑坝技术建设大坝目标。大坝坝高216.5m,这是碾压混凝土筑坝技术应用上的一个大的跨越，碾压混凝土重力坝的关键技术也列为了国家重点科技攻关项目。,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,a)碾压混凝土

9、重力坝技术攻关b)碾压混凝土重力坝设计,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,a)碾压混凝土重力坝技术攻关“八五”国家重点科技攻关“九五”国家重点科技攻关 国家电力公司科技项目“工程关键技术研究”,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,200级高碾压混凝土重力坝面临的主要技术问题有：适合碾压混凝土快速施工的枢纽布置，大坝碾压混凝土配合比，大坝断面设计和全断面采用碾压混凝土的技术措施，大坝稳定安全评价方法，适合碾压混凝土快速施工的大坝防渗结构方案，坝体温度控制，高温季节施工，混凝土高强度上坝运输等。,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,“八五”国家重点科技攻关阶段，主要解决了枢纽总布置和大坝断

10、面设计，大坝碾压混凝土分区，各分区碾压混凝土基本配合比要求，大坝应力与稳定分析方法及大坝安全评价，碾压混凝土渗流特性及有排水孔条件下坝体渗流场特性，高温季节施工温控措施，混凝土高强度上坝运输方案等。“九五”国家重点科技攻关阶段，主要对“八五”攻关后还需要研究的问题进一步开展了技术攻关。主要开展了大坝防渗结构及渗流场研究、大坝应力及承载力、坝体温控与防裂、高温多雨环境施工、碾压层面处理和坝体快速施工等。在“九五”攻关成果基础确定了大坝防渗结构采用变态混凝土+二级配碾压混凝土防渗方案。,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,“八五”国家重点科技攻关阶段，主要解决了枢纽总布置和大坝断面设计，大坝碾压

11、混凝土分区，各分区碾压混凝土基本配合比要求，大坝应力与稳定分析方法及大坝安全评价，碾压混凝土渗流特性及有排水孔条件下坝体渗流场特性，高温季节施工温控措施，混凝土高强度上坝运输方案等。“九五”国家重点科技攻关阶段，主要对“八五”攻关后还需要研究的问题进一步开展了技术攻关。主要开展了大坝防渗结构及渗流场研究、大坝应力及承载力、坝体温控与防裂、高温多雨环境施工、碾压层面处理和坝体快速施工等。在“九五”攻关成果基础确定了大坝防渗结构采用变态混凝土+二级配碾压混凝土防渗方案。,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,国家电力公司科技项目“工程关键技术研究”是在工程开始招标和施工图设计阶段开展的科技攻关研究

12、，在前期科研基础上进一步开展了高碾压混凝土坝快速施工技术研究，高碾压混凝土坝防渗技术研究。防渗设计研究重点是研究了变态混凝土作为坝上游外部混凝土和防渗体的一部分的性能，以及配合比及现场施工方法等。,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,b)碾压混凝土重力坝设计 枢纽布置及大坝结构布置 大坝断面优化设计 坝体防渗与排水设计 坝体混凝土分区设计,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,枢纽布置及大坝结构布置,枢纽布置平面图,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站

13、碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,大坝断面优化设计,坝基面抗剪断强度f=1.1,c=1.2MPa。碾压混凝土层面抗剪断强度根据坝断面设计要求，通过碾压混凝土配合比设计和试验选择。断面优化设计以典型断面的几何参数为设计变量，坝基面的应力与稳定为约束条件，坝体体积为目标函数，采用数学规划方法求得目标函数为最小时的设计变量。,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,为研究大坝断面可利用碾压混凝土的高度，自1990年6月开始至1993年6月止，先后在岩

14、滩水电站下游围堰顶、上游围堰顶和大坝下游右岸203m高程平台进行了总计10个工况，三次现场碾压试验和现场原位抗剪断等试验，共浇筑碾压混凝土819m3。研究了不同配合比、不同环境施工条件、不同层间处理和间歇时间等对碾压混凝土层间结合的影响，研究提高层间结合的处理措施；通过现场原位抗剪断试验检测各工况的碾压混凝土层面抗剪断参数。,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,坝体防渗与排水设计,1.2水电

15、站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,坝基排水设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,坝体混凝土分区设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,1.2水电站碾压混凝土重力坝设计,2 碾压混凝土重力坝施工与质量控制,2.1 碾压混凝土重力坝施工,1、碾压混凝土上坝运输方式2、碾压混凝土摊铺和碾压3、碾压混凝土层间结合处理,2.1碾压混凝土重力坝施工上坝运输,1）卡车运输直接入仓,2.1碾压混凝土重力坝施工上坝运输,2）皮带机运输,2.1碾压混凝土重力坝施工上坝运输,3）,2.1碾压混凝土重力坝施工上坝运输,4）负

16、压溜槽,2.1碾压混凝土重力坝施工上坝运输,2.1碾压混凝土重力坝施工摊铺与碾压,具体工程采用的碾压参数一般需要通过生产性现场碾压试验来确定。,2.1碾压混凝土重力坝施工层间结合处理,2.2 碾压施工质量控制,1、碾压混凝土稠度（VC值）检测与控制2、碾压混凝土初凝检测与控制3、碾压混凝土密实度检测与控制,2.2 碾压施工质量控制-VC检测与控制,2.2 碾压施工质量控制-初凝检测与控制,2.2 碾压施工质量控制-初凝检测与控制,1）土工原理,2.2 碾压施工质量控制密实度检测与控制,2.2 碾压施工质量控制密实度检测与控制,2）,2.2 碾压施工质量控制密实度检测与控制,2.2 碾压施工质量控制密实度检测与控制,2.2 碾压施工质量控制密实度检测与控制,谢谢大家！,