各类水工建筑物知识大汇总.docx

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1、各类水工建筑物知识大汇总水工建筑物一水闸水闸的构成及分类功能与分类水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物，多建于河道、渠系及水库、海、湖泊岸边。按功能分类：(1)节制闸拦河或在渠道上建造，用于拦洪、调节水位、控制下泄流量。河道上的节制闸又称拦河闸。(2)进水闸又称取水闸、渠首闸。建在河道、水库或湖泊的岸边，用以控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要。(3)分洪闸常建于河道的一侧，用来将超过下游河道安全泄量的洪水泄入分洪区或分洪道。(4)排水闸建于江河沿岸，用来排除内河或低洼地区对农作物有害的渍水。(5)挡潮闸建在入海河口附近，涨潮时关闸，退潮时开闸泄水。(6)冲沙闸(排沙闸)常建在

2、进水闸一侧的河道上与节制闸并排布置或在引水渠内的进水闸旁。其他还有排冰闸、排污闸等。按闸室结构分：开敞式、胸墙式、涵洞式等。水闸的组成(1)闸室包括闸门、闸墩、边墙、底板、胸墙、工作桥、交通桥、启闭机等。(2)上游连接段包括两侧的翼墙、护坡、河床部分的铺盖。（3）下游连接段包括护坦、海漫、防冲槽、两岸的翼墙、护坡等。软土地基上水闸的工作特点（1）软土地基的压缩性大，承载力低，细砂易液化，抗冲能力差。地基可能产生较大的沉降或沉降差，造成闸室倾斜，止水破坏，闸底板断裂，甚至破坏，引起水闸失事。（2）水闸泄流时，土基的抗冲能力较低，可能引起水闸下游的冲刷。（3）土基在渗流作用下，易发生渗透破坏。水闸

3、的设计步骤1 .闸址选择壤土、中砂、粗砂和砂砾石适于作为水闸的地基。尽量避免淤泥质土和粉、细砂地基。2 .闸孔设计（1）堰型选择：宽顶堰、低实用堰（2）闸底板高程（3）闸孔的总净宽（4）闸室单孔宽度和闸室总宽度3 .防渗、排水设计（1）防渗设施：构成地下轮廓的铺盖、板桩及齿墙（2）排水设施：铺设在护坦、海漫的底部、闸底板下游段的砂砾石层4 .消能、防冲设计(1)消能：一般采用底流消能。(2)海漫：消力池后接海漫。要求表面有粗糙度，具有透水性，具有柔性。形式有干砌石、浆砌石、混凝土板等。(3)防冲槽：海漫末端预留足够的粒径大于30Crn的石块，在冲刷水流的作用下散铺在冲刷坑的上游面，形成护坡。(

4、4)翼墙与护坡5 .闸室的布置和构造分缝与止水。6 .闸室稳定分析、沉降校核和地基处理7 .闸室结构计算8.水闸与两岸的连接建筑包括：上、下游翼墙和边墩。作用：挡住两侧填土、维持土坝及两岸的稳定；上游翼墙引导水流平顺进闸，下游翼墙使出闸水流均匀扩散，减少冲刷；保护两岸或土坡不受过闸水流的冲刷；控制闸身两侧的渗流，防止与其相连的岸坡或土坝发生渗透破坏；软弱地基上设有独立岸墙时，可减少地基沉降对闸身应力的影响O水工建筑物一一土石坝土石坝是指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、碾压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾石为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类材料均占相当比

5、例时，称土石混合坝。由于筑坝材料主要来自坝区，因而也称当地材料坝。土石坝历史悠久，是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。土石坝得以广泛应用和发展的主要原因包括以下几个方面：1.可以就地取材，节约大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量。由于土石坝设计和施工技术的发展，放宽了对筑坝材料的要求，几乎任何土石料均可筑坝2,能适应各种不同的地形、地质和气候条件。任何不良的坝址地基，经处理后均可筑坝。特别是在气候恶劣、工程地质条件复杂和高烈度地震区的情况下，土石坝实际上是唯一可取的坝型3 .大功率、多功能、高效率施工机械的发展提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝建

6、设的发展4 .岩土力学理论、试验手段和计算技术的发展提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性5 .高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和推广也起了重要的促进作用。世界上已建的高土石坝如苏联的努克列水库大坝，坝高达317mo塔吉克斯坦的罗贡水库大坝，坝高达335rn.据统计，世界上在20世纪80年代末期兴建的百米以上的高坝中，土石坝的比例已达到75%以上。由于多方面的原因，我国高土石坝的发展比较缓慢，我国坝高超过100m的土石坝有石头河水库大坝，坝高105m；碧口水库大坝，坝高IOIn1；鲁布革水库大

7、坝，坝高IOIn1；小浪底水库大坝，坝高154m等。随着我国能源和水利建设事业的发展，大型水利水电工程将日益增多，而水力资源丰富的黄河上游、长江中上游干支流、红水河等建坝地点，大都处于交通不便、地质条件复杂的地区，自然条件相对恶劣，施工困难，修建土石坝具有更强的适用性。因此，我国十分重视因地制宜，积极推广和发展高土石坝的建设。一、土石坝的特点和设计要求土石坝是由散粒体土石料经过填筑而成的挡水建筑物，因此，土石坝与其他坝型相比，在稳定、渗流、冲刷、沉陷等方面具有不同的特点和设计要求。1）稳定方面土石坝的基本剖面形状为梯形或复式梯形。由于填筑坝体的土石料为松散体，抗剪强度低，上、下游坝坡平缓，坝体

8、体积和重量都较大，所以不会产生水平整体滑动。土石坝失稳的型式主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动。坝坡滑动会影响土坝的正常工作，严重的将导致工程失事。为了保证土石坝在各种工作条件下能保持稳定，应合理设计坝坡和防渗排水设施，施工中还要认真做好地基处理，并严格控制施工质量。浸润线2）渗流方面土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。渗流不仅使水库损失水量，还易引起管涌、流土等渗透变形。坝体内渗流的水面线叫做浸润线（图4一1）。浸润线以下的土料承受着渗透动水压力，并使土的内摩擦角和黏聚力减小，对坝坡稳定不利。坝体与坝基、两岸以及其他非土质建筑物的结合面，易产生集中渗流，因此设计土石坝时必须

9、采取防渗措施以减少渗漏，保证坝体的渗透稳定性，并做好各种结合面的处理，避免产生集中渗流，以保证工程安全。3）冲刷方面土石坝为散粒体结构，抗冲能力很低。坝体上、下游水的波浪将在水位变化范围内冲刷坝坡；大风引起的波浪可能沿坝坡爬升很高甚至翻过坝顶，造成严重事故；降落在坝面的雨水沿坝坡下流，也将冲刷坝坡；靠近土石坝的泄水建筑物在泄水时激起水面波动，对土石坝坝坡也有淘刷作用；季节气温变化也可能使坝坡受到冻结膨胀和干裂的影响。为避免上述不良影响，应采取以下工程措施：1 .在土石坝上、下游坝坡设置护坡，坝顶及下游坝面布置排水措施，以免风浪、雨水及气温变化带来有害影响2 .坝顶在最高库水位以上要留一定的超高

10、，以防止洪水漫过坝顶造成事故3 .布置泄水建筑物时，注意进出口离坝坡要有一定距离，以免泄水时对坝坡产生淘刷。4）沉陷方面由于土石料存在较大的孔隙，且易产生相对的移动，在自重及水压力作用下，会有较大的沉陷。沉陷使坝的高度不足，不均匀沉陷还将导致土石坝裂缝，横缝对坝的防渗极为不利。为防止坝顶低于设计高程和产生裂缝，施工时应严格控制碾压标准并预留沉陷量，使竣工时坝顶高程高于设计高程。对于重要工程，沉陷值应通过沉陷计算确定。对于一般的中、小型土石坝，如坝基没有压缩性很大的土层，可按坝高的1%2%预留沉陷值。根据土石坝的特点，认真分析研究基本资料，在枢纽布置时，应特别重视并尽量避免或减少土石坝与刚性建筑

11、物的连接。对有条件的坝址，尽量选用开敞式溢洪道，以提高泄洪的超泄能力，使土石坝满足稳定、渗流、变形、冲刷以及不漫顶的要求。二、土石坝的类型土石坝常按坝高、施工方法或筑坝材料及防渗体位置进行分类。按坝高分类土石坝按坝高可分为低坝、中坝和高坝。我国S1.274-2001碾压式土石坝设计规范规定：高度在30m以下的为低坝，高度在3070m之间的为中坝，高度超过70m的为高坝。土石坝的坝高均从清基后的地面算起。按施工方法分类1）碾压式土石坝它是用适当的土料分层堆筑，并逐层加以压实（碾压）而成的坝。这种方法在土坝中用得较多。近年来用振动碾压修建堆石坝得到了迅速的发展，本章主要阐述这种类型的土石坝。2）水

12、力冲填坝它是以水力为动力完成土料的开采、运输和填筑全部工序而建成的坝。其施工方法是用机械抽水到高出坝顶的土场，以水冲击土料形成泥浆，然后通过泥浆泵将泥浆送到坝址，再经过沉淀和排水固结而筑成坝体。这种方法因填筑质量难以完全保证，目前在国内外很少采用。水力冲填坝的造泥及冲填布置见图。3）定向爆破堆石坝它是按预定要求埋设炸药，使爆出的大部分岩石抛向预期地点而形成的坝。这种坝增筑防渗部分比较困难。除苏联外，其他国家采用极少。我国已建有40多座，最高的为陕西石硬峪水库大坝，坝高82.5m。三)按坝体材料的组合和防渗体的相对位置分类土坝土坝是指坝体的绝大部分都由土料筑成的坝。根据土料的分布情况又可分为以下

13、四种。1)均质坝均质坝的坝体基本上是由均一的壤土筑成，整个坝体用以防渗并保持自身的稳定图43（八）o由于黏性土抗剪强度较低，故多用于低坝。2)黏土心墙坝和黏土斜墙坝用透水性较大的土料做坝的主体，用透水性极小的黏土做防渗体的坝。防渗体设在坝体中央的或稍向上游的称为黏土心墙坝或黏土斜心墙坝图4一3(b)、图4一3(c)；防渗体设在上游面的称为黏土斜墙坝图4-3(d)O3)人工材料心墙和斜墙坝防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料建成的坝。按其位置也可分为心墙或斜墙两种。图4-3(e)为钢筋混凝土(或称刚性)心墙坝的示意图。4)多种土质坝坝的主体(不包括防渗体、排水体和护坡等)由几种不同的土料

14、建成的坝图4-3(f)土石混合坝上述多种土质坝中，粗粒土改用砂砾石料筑成的坝，或用土石混合在一起的材料筑成的坝，称为土石混合坝。根据防渗体的位置和材料的不同，也可分为心墙坝、斜墙坝和人工材料防渗坝，如图4一3(g)(j)所示。堆石坝除防渗体外，坝体的绝大部分或全部由石料堆筑起来的称为堆石坝。按防渗体的布置，同样也有斜墙坝、心墙坝两种图4-3(k)、图43(1)o钢筋混凝土刚性斜墙堆石坝也称为钢筋混凝土面板堆石坝。有防渗体的土石坝，为避免因渗透系数和材料级配的突变而引起渗透变形，都要向上、下游方向分别设置23层逐层加粗的材料作为过渡层或反滤层。在以上这些坝型中，用得最多的是斜墙或斜心墙土石坝，特

15、别是斜心墙的土石混合坝，在改善坝身应力状态和避免裂缝方面具有良好的效果，高土石坝中应用得更多。水工建筑物一一拱坝水工建筑物一一河岸溢洪道为了宣泄水库多余的水量，防止洪水漫坝失事，确保工程安全，以及满足放空水库和防洪调节等要求，在水利枢纽中一般都设有泄水建筑物。常用的泄水建筑物有深式泄水建筑物（包括坝身泄水孔、水工隧洞、坝下涵管等）和溢洪道（包括河岸溢洪道、河床溢洪道）。河岸溢洪道一般适用于土石坝、堆石坝等水利枢纽。河床溢洪道即溢流坝，通常用于重力坝枢纽。一、河岸溢洪道的类型河岸溢洪道可以分为正常溢洪道和非常溢洪道两大类，正常溢洪道常用的型式主要有正槽式、侧槽式、井式和虹吸式四种。正槽式溢洪道1一进水渠；2溢流堰3一泄槽；4消力池5一出水渠6一非常溢洪道；7土石坝1 .正槽式溢洪道如图所示，这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线正交，过堰水流方向与泄槽轴线方向一致，其水流平顺，超泄能力大，并且结构简单，运用安全可靠，是采用最多的河岸溢洪道型式之2 .侧槽式溢洪道如图所示，这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰的轴线接近平行，即水