任务八 了解其他型式的重力坝
一、砌石重力坝
砌石重力坝在我国已有悠久的历史。山区地区石料丰富,因此砌石坝建得较多。
砌石坝具有就地取材、节约水泥、造价低、水化热升温低、节省模板及脚手架、施工干扰小、施工技术容易掌握等优点,但是砌石坝也存在着一些不足,比如人工砌筑砌体质量不易均匀,石料的修整和砌筑难于机械化、需大量劳动力,砌体本身防渗性能差、需另做防渗设施,以及工期较长等。
砌石重力坝的建筑材料主要是胶结材料和石料。胶结材料是影响砌体强度、整体性和耐久性的重要因素。对胶结材料的抗渗性、抗冻性不作具体要求,主要要求是强度、和易性、变形模量和抗侵蚀性。砌石重力坝所用的胶结材料有水泥砂浆、小石子砂浆、细骨料混凝土、混合砂浆和非水泥砂浆等。石料必须质地坚硬、新鲜、完整、不易风化,上坝的石料一定要洁净,以免影响与胶结材料的黏结。砌石重力坝多数采用大致方整的块石,条石一般仅用于坝面,而乱毛石则用于坝内次要部位。为了节约胶结材料和提高坝体强度,在施工条件允许的情况下应尽量用体积大的石料。
砌石重力坝由于水泥用量少,分层砌筑,散热条件好,所以一般不设纵缝。横缝间距也可比混凝土重力坝稍大,一般为20~30m,最大不超过50m,并与防渗设施的伸缩缝相一致。为便于砌体与基岩紧密结合,在砌石前需在基岩上先浇筑一层厚0.3~1.0m的混凝土垫层。
在非溢流重力坝的坝面,常用水泥砂浆砌条石或混凝土预制块护面,并用水层砂浆勾缝。砌体由于存在大量的渗漏通道,所以不能满足坝体的防渗要求,须在坝的上游面设置专门的防渗设备,主要有混凝土防渗面板和防渗墙、水泥砂浆勾缝防渗、钢丝网水泥喷浆防渗等。溢流坝面和非溢流坝的下游面往往也需要专门的护面,溢流面一般采用混凝土护面,一般需要配置温度钢筋,并用锚筋与坝体连接。如过坝流速不大,溢流面的直线段或全部溢流面可用质量良好、经过加工的条石砌筑。在小型工程中,也可用钢丝网水泥砂浆抹面。非溢流坝的下游面一般采用条石或形状整齐的块石砌筑护面,并用水泥砂浆勾缝。
二、碾压混凝土重力坝
碾压混凝土重力坝采用干贫混凝土,实行薄层大仓面分层填筑,用碾压方法进行振动压实而成。
碾压混凝土重力坝具有工序简单(运输、平仓、振动碾压),可使用大型通用施工机械设备,施工速度快,建设周期短,节约水泥,简化温度控制措施,不设纵缝,节约模板和接缝灌浆工程量,甚至可不设横缝等特点。
碾压混凝土重力坝剖面确定、水力计算、稳定与应力分析与常态混凝土重力坝一样,但是在材料和构造上有所不同。胶凝材料用量远远少于常态混凝土,粉煤灰在胶凝材料中的比例可以达到30%~60%,有的高达70%。为防止骨料分离,骨料最大粒径大多小于80mm,且级配良好。砂率在30%左右。水灰比一般在0.45~0.7之间。外加剂占胶凝材料0.25%左右。
坝体材料分区目前还没有统一,我国多采用的做法是仅将碾压混凝土用于坝体内部,而坝体上、下游和靠近基岩面浇筑常态混凝土作为防渗层、保护层、垫层,形成“金包银”模式。
碾压混凝土重力坝一般需要设坝体排水。排水管可以设在上游面的常态混凝土内,也可以设置在碾压混凝土区内。
碾压混凝土重力坝采用通仓薄层碾压,可以不设纵缝,也可以减少或不设横缝,但是为满足温度变形和地基不均匀沉降要求,宜设横缝。当坝上游面有常态混凝土防渗层时,横缝构造与常态混凝土重力坝一样。
为加快施工速度,碾压重力坝廊道层数适当减少,中等高度以下的大坝只设一层基础灌浆排水廊道,100m以下的高坝可以设置两层廊道。廊道用混凝土预制构件拼接形成,可以设在常态混凝土内,也可以在预制件外侧用薄层砂浆与碾压混凝土连接。