2F311012土石坝与堤防的构造及作用

1/122F311011水利水电工程等级划分及特征水位一、水工建筑物等级划分(1-5)等（一）水利水电工程等级划分水利水电工程等级划分1.库容：0.1-1（中型）向上向下分别以10倍增减（单位108kw）2.装机容量：1-5-30-120（单位104kw）拦河水闸工程的等别，应根据共最大过闸流量，最大过闸流量：20-100-1000-5000(包小不包大)(单位m3/s)灌溉、排水泵的分等指标装机功率：0.01-0.1-1-3(单位104KW)装机流量：2-10-50-200(单位m3/s)（二）水工建筑物的级别划分1．永久性水工建筑物级别应根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性确定为五级，分别为1、2、3、4、5级。永久性水工建筑物级别表2F311011-2总结：主要建筑物1－2－3－4－5次要建筑物3－3－4－4－5水库大坝建筑物分级指标级别坝型坝高2土石坝90混凝土坝、浆砌石坝1303土石坝70混凝土坝、浆砌石坝100(1)水库大坝按上述规定为2级、3级的永久性水工建筑物，如坝高超过表2F3110111-5指标，其级别可提高一级，但洪水标准可不提高。(2)当永久性水工建筑物基础的工程地质条件复杂或采用新型结构时，对2-5级建筑物的可提高一级设计，但洪水标准可不提高。堤防工程的防洪标准主要由防洪对象的防洪要求而定。堤防工程的级别2/12防洪标准（重现期，年）≥100[50，100)[30，50)[20，30)[10，20)堤防工程的级别12345穿堤水工建筑物的级别，按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别中的最高级别确定。总之：10---20－30－50－100分为（5、4、3、2、1）2．临时性水工建筑物级别根据建筑物临时性水工建筑物的保护对象、失事后果、使用年限、规模确定。分3、4、5三级。对于同时分属于不同级别的临时性水工建筑物，其级别应按照其中最高级别确定。对于3级临时水工建筑物，符合该级别规定指标不得少于两项。级别保护对象使用年限围堰高度库容（108立方米）3有特殊要求1级永久性水工建筑物＞3＞50＞141、2级永久性水工建筑物[1.5-3][15-50][0.1-1]53、4级永久性水工建筑物＜1.5＜15＜1二、水工建筑物的分类及作用1.按作用分类(1)挡水用来拦截水流、抬高水位及调蓄水量的建筑物。各种坝和水闸以及沿江河海岸修建的堤防、海塘(2)泄水用于宣泄水库、渠道及压力前池的多余洪水、排放泥沙和冰凌，以及为了人防、检修而放空水库、渠道等，以保证大坝和其他建筑物安全的建筑物，溢流坝、坝身泄水孔、岸边溢洪道等3)输水为了发电、灌溉和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物引水隧洞、引水涵管、渠道、渡槽、倒虹吸(4)取(进)水输水建筑物的首部建筑物引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的扬水站等。(5)整治以改善河流的水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道以及为防护河流、水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的如顺坝、丁坝、导流堤、护底和护岸等。3/12建筑物(6)专门为灌溉、发电、过坝等需要兴建的建筑物如专为发电用的引水管道、压力前池、调压室、电站厂房;专为灌溉用的沉砂池、冲砂闸;专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。三、水库与堤防的特征水位1.水库的特征水位校核洪水位水库遇大坝的校核洪水时在坝前达到的最高水位设计洪水位水库遇下大坝设计洪水时在坝前达到的最高水位防洪高水位水库遇下游保护对象的设计洪水时在坝前达到的最高水位正常蓄水位正常蓄水位(正常高水位、设计蓄水位、兴利水位)。水库在正常运用的情况下，为满足设计的兴利要求在供水期开始时应蓄到的最高水位。防洪限制水位（汛前限制水位）。水库在汛期允许兴利的上限水位，也是水库汛期防洪运用时的起调水位。死水位水库在正常运用的情况下，允许消落到的最低水位库容调节库容校核洪水位-防洪限制水位防洪库容防洪高水位-防洪限制水位结合库容正常蓄水位-防洪限制水位兴利库容正常蓄水位-死水位4/122.堤防工程特征水位(1)设防(防汛)水位。开始组织人员防汛的水位。(2)警戒水位。当水位达到设防水位后继续上升到某一水位时，防洪堤随时可能出险，防汛人员必须迅速开赴防汛前线，准备抢险，这一水位称警戒水位。(3)保证水位。即堤防的设计洪水位，河道遇堤防的设计洪水时在堤前达到的最高水位。总之：保证，警戒，设防2F311012土石坝与堤防的构造及作用一、土石坝的类型1.按坝高分类可分为低坝、中坝和高坝之：中坝30－702、按施工方法分类碾压式土石坝（最常见）均质坝土质防渗体分区坝（高、中坝最常见）非土料防渗体坝水力冲填坝定向爆破堆石坝二、土石坝的构造及作用5/12土石坝的基本剖面是梯形，主要由坝顶、防渗体、上下游坝坡、坝体排水、地基处理等1.坝顶构造（1）坝顶宽度。根据构造、施工、运行和抗震等因素确定。高坝可选用10～15m，中、低坝可选用5～l0m。为了排除雨水，坝顶应做成向一侧或两侧倾斜的横向坡度，坡度宜采用2％～3%。对于有防浪墙的坝顶，宜采用仅向下游倾斜的横坡（2）护面。护面的材料可采用碎石、砌石、沥青或混凝土，Ⅳ级以下的坝下游也可以采用草皮护面。（3）防浪墙。防浪墙的高度一般为1.0-1.2m（指露出坝顶部分）.2.防渗体土坝防渗体主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等，作用：减少通过坝体和坝基的渗流量；降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性；降低渗透坡降，防止渗透变形。3.土石坝的护坡与坝坡排水(1)作用是防止波浪淘刷、顺坝水流冲刷、冰冻和其他形式的破坏。（2）坝坡排水。坝较长时，应沿坝轴线方向50~100m左右设一横向排成沟，以便排除雨水。4.坝体排水土石坝排水设施形式有贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水和综合式排水。其中贴坡排水和棱体排水最常用。坝体排水的作用是降低坝体浸润线及孔隙水压力，防止坝坡土冻胀破坏。在排水设施与坝体、土基接合处，都应设置反滤层。①贴坡排水。紧贴下游坝坡的表面设置，它由1^-2层堆石或砌石筑成，贴坡排水顶部应高于坝体浸润线的逸出点，保证坝体浸润线位于冰冻深度以下。贴坡排水构造简单、节省材料、便于维修，但不能降低浸润线，且易因冰冻而失效，常用于中小型工程下游无水的均质坝或浸润线较低的中等高度坝。②棱体排水。棱体排水可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形.保护下游坝脚不受尾水淘刷，多用于河床部分(有水)的下游坝脚处。(2)反滤层。为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形，在防渗体与坝壳、坝壳与排水体之间都要设置2}-3层粒径不同的砂石料作为反滤层。材料粒径沿渗流方向由小到大排列三、堤防的构造与作用（调整）土质堤防的构造与作用和土石坝类似，包括坝顶、防渗体、护坡、坝坡排水及坝体排水、地基处理等构造。（1）堤顶。1级堤防堤顶宽度不宜小于8m，2级堤防不宜小于6m，3级及以下堤防不宜小于3m。堤顶应向一侧或两侧倾斜，坡度宜采用2%---3%，防浪墙净高不宜超过1.2m。（2）堤坡与戗台。1、2级土堤的堤坡不宜陡于1：3。堤高超过6m的背水坡应设戗6/12台，宽度不宜小于1.5m；风浪大的海堤、湖堤临水侧宜设置消浪平台，其宽度可为波高的1～2倍，但不宜小于3m。（3）护坡与坡面排水。水泥土、浆砌石、混凝土等护坡应设置排水孔，孔径可为50～100mm,孔距可为2～3m,宜呈梅花形布置。浆砌石、混凝土护坡应设置变形缝。高于６m的土堤受雨水冲刷严重时，宜在堤顶、堤坡、堤脚以及堤坡与山坡或其他建筑物结合部设置排水设施。（４）防渗与排水设施。堤身防渗可采用心墙、斜墙等型式。2F311013混凝土坝的构造及作用混凝土坝的主要类型有重力坝、拱坝和支墩坝三种。一、重力坝的结构特点和类型1.坝顶构造坝顶应高于校核洪水位，坝顶上游防浪墙顶的高程应高于波浪顶高程2.重力坝的防渗与排水设(1)防渗厚度一般为1/20--1/10水头，但汪小于2m(2)为了减小坝体的渗透压力，靠近上游坝面设置排水管幕，排水管幕与上游坝面的距离一般为作用水头的1/15～1/25，且不小于2.0m。排水管间距2～3m3.重力坝的分缝与止水（1）横缝。横缝与坝轴线垂直，有永久性的和临时性的两种。将坝体分成若干个坝段，横缝间距一般为15一20m。永久性横缝可兼作沉降缝和温度缝（2）纵缝。纵缝是平行于坝轴线方向的缝，其作用是为了适应混凝土的浇筑能力、散热和减小施工期的温度应力。按其布置形式可分为：铅直缝、斜缝和错缝三种，其中，铅直缝间距为15～30m。为了保证坝段的整体性，沿缝面应布设灌浆系统。待坝体温度冷却到稳定温度，缝宽达到0.5mm以上时再进行灌浆。3）水平施工缝。水平施工缝是新老混凝土的水平结合面。每层浇筑块的厚度约为1.5～4.Om，基岩表面约O.75～1.Om，以利散热。同一坝段相邻浇筑块水平施工缝的高程应错开，上、下浇筑块之间常间歇3～７d。混凝土浇筑前，必须清除老混凝土面浮碴，并凿毛，用压力水冲洗，.再铺一层2～3cm的水泥砂浆，然后浇筑。４.坝内廊道(1)基础灌浆廊道。基础灌浆廊道设置在上游坝踵处。（2）坝体检修和排水廊道。在靠近坝体上游面沿高度每隔15～30m设一检查兼作排水用的廊道。廊道断面形式多为城门洞形，廊道最小宽度为1.2m，7/12高度2.2m。五、支墩坝的结构特点和类型(1)平板坝是适用于40m以下的中低坝。（2)连拱坝是由其适用于气候温和的地区和良好的基岩上。(3)大头坝坝体用筋量少，对地基的适应性好，受气候条件影响小混凝土坝重力坝依靠自身重量产生的抗滑力维持其稳定性。拱坝(1)定圆心等半径拱坝:圆心的平面位置和外半径都不变的一种拱坝。（等心等径）(2)等中心角变半径拱坝:拱坝坝面自上而下中心角不变而半径逐渐减小。（等角变径）(3)变圆心变半径双曲拱坝:圆心的平面位置、外半径和中心角均随高程而变的坝体。（变心变径）支墩坝(1)平板坝是适用于40m以下的中低坝（2)连拱坝是由其适用于气候温和的地区和良好的基岩上(3)大头坝坝体用筋量少，对地基的适应性好，受气候条件影响小2F311014水闸的组成及作用水闸是一种既能挡水又能泄水的低水头水工建筑物，通过闸门启闭来控制水位和流量，以满足防洪、灌溉、排涝等的需要。一、水闸的类型1．按水闸所承担的任务可分为进水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、挡潮闸等。2．按闸室结构形式可分为开敞式水闸和涵洞式水闸。根据水力条件的不同，涵洞式可分为有压和无压两种。二、水闸的组成部分及其作用水闸由闸室和上、下游连接段三部分组成。8/12（一）闸室闸室是水闸的主体，起挡水和调节水流的作用。它包括底板、闸墩、闸门、胸墙、工作桥和交通桥等。1.底板可分为平底板、低堰底板和反拱底板。工程中用得最多的是平底板，可分为整体式和分离式两种。的地基。2．闸墩。闸墩的作用主要是分隔闸孔，支承闸门、胸墙、工作桥及交通桥等上部结构。闸墩多用C15一C30的混凝土浇筑，小型水闸可用浆砌块石砌筑，但门槽部位需用混凝土浇筑。3．工作桥。工作桥的作用是安装启闭机和供管理人员操作启闭机之用，为钢筋混凝土简支梁或整体板梁结构。桥的高度必须满足闸门能提出门槽检修的要求。4．胸墙。作用是挡水，以减小闸门的高度。跨度在5m以下的胸墙可用板式结构，超过5m跨度的胸墙用板梁式结构；胸墙与闸墩的连接方式有简支和固结两种。9/12（二）上游连接段1．铺盖作用主要是延长渗径长度以达到防渗目的，应该具有不透水性，同时兼有防冲功能。常用材料有黏土、混凝土、钢筋混凝土等，以混凝土铺盖最为常见。混凝土铺盖常用C15混凝土浇筑，厚度0.2一0.4m，2．护底与护坡它的作用是防止高速水流对渠（河）底及边坡的冲刷，长度一般为3一5倍堰顶水头。材料有干砌石、浆砌石或混凝土等3．上游翼墙。它的作用是改善水流条件、挡土、防冲、防渗等。结构形式有重力式、悬臂式、扶壁式和空箱式等。（三）下游连接段1．护坦（消力池）承受高速水流的冲刷、水流脉动压力和底部扬压力的作用，要求护坦应具有足够的重量、强度和抗冲耐磨能力，通常用混凝土筑成，也可采用浆砌块石2．海漫与防冲槽在消力池后面应设置海漫与防冲槽，如图所示。其作用是继续消除水流