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第水利工程技术 第一章 第一节
程
等
别工程规模水库总库容
(108m3)防洪治涝灌溉供水发电保护城镇
及工矿企
业的重要性保护农田
(104亩)治涝面积
(104亩)灌溉面积
(104亩)供水对象
重要性装机容量
(104kW)工大(1)型≥10特别重要≥500≥200≥150特别重要≥120Ⅱ大(2)型10～1.0重要500～100200～60150～50重要120&
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对于综合利用的水利水电工程,当按各分项利用项目的分等指标确定的等别不同时,其工程等别应按其中的最高等别确定.
(二)水工建筑物的级别划分
水利水电工程中水工建筑物的级别,反映了工程对水工建筑物的技术要求和安全要求.应根据所属工程的等别及其在工程中的作用和重要性分析确定.
1.永久性水工建筑物级别
水利水电工程的永久性水工建筑物的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,见表2.1.2.
永久性水工建筑物级别表2.1.2
工程等别主要建筑物次要建筑物工程等别主要建筑物次要建筑物I13Ⅳ45Ⅱ23V55Ⅲ34
堤防工程的级别应按照《堤防工程设计规范》(GB50286—98)确定.堤防工程的防洪标准主要由防洪对象的防洪要求而定.堤防工程的级别根据堤防工程的防洪标准确定,见表2.1.1.3.
堤防工程的级别表2.1.3
防洪标准
(重现期,年)≥100<,100,且≥50<,50,且≥30<,30,且≥20<,20,且≥10堤防工程的级别l2345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.
2.临时性水工建筑物级别
对于临时性水工建筑物的级别,按表2.1.4确定.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.但对于3级临时性水工建筑物,符合该级别规定的指标不得少于两项.
临时性水工建筑物级别表2.1.4
级别保护对象失事后果使用年限
(年)临时性水工建筑物规模高度(m)库容(108m3)3有特殊要求的1
级永久性水工建
筑物淹没重要城镇,工矿企业,交通干线或推迟总工期及第一台(批)机组发电,造成重大灾害和损失>,3>,50>,1.041,2级永久性水
工建筑物淹没一般城镇,工矿企业,交通干线或影响总工期及第一台(批)机组发电,造成较大经济损失3～1.550～151.0～0.153,4强永久性水
工建筑物淹没基坑,但对总工期及第一台(批)机组发电影响不大,经济损失较小<,1.5<,15<,0.1 第二节
堤高超过6m的背水坡应设戗台,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谷:其宽度可为波高的1～2倍,但不宜小于3m.
城市,工矿区等修建土堤受限制的地段,宜采用浆砌石,混凝土或钢筋混凝土结构的防洪墙,它们与重力坝的构造相似.
第节
(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.底板按结构形式,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.根据底板与闸墩的连接方式不同,平底板可分为整体式和分离式两种.
(1)整体式底板.底板与闸墩连成整体.作用是将上部结构重量及荷载传给地基,并有防冲及防渗作用.底板厚度必须满足强度和刚度要求,可取为1/5～1/7倍闸孔净宽,但不宜小于0.5～0.7m.整体式平底板抗震性能较好.中等密实以下的地基或地震区适宜采用整体式底板.
对多孔水闸,为适应地基不均匀沉降和减小底板内的温度应力,需要沿水流方向设变形缝(温度沉降缝)将闸室分成若干段,每个闸段一般不超过20m.
(2)分离式底板.闸孔中间的底板与闸墩下的底板之间用沉降缝分开,称为分离式底板.分离式闸墩底板基底压力较大,一般宜建在中等密实以上的地基上.
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～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.
(二)上游连接段
上游连接段由铺盖,护底,护坡及上游翼墙组成.
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0.2～0.4m,铺盖与底板接触的一端应适当加厚,并用沉降缝分开,缝内设止水,如图2.3.2所示.
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3～5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.其平面布置形式有圆弧形翼墙,扭曲面翼墙,八字形翼墙和隔墙式翼墙等,结构形式有重力式,悬臂式,扶壁式和空箱式等.
(1)重力式翼墙.如图2.3.3所示,依靠自身的重量维持稳定性,材料有浆砌石或混凝土,适用于地基承载力较高,高度在5～6m以下的情况,在中小型水闸中应用很广.
(2)悬臂式翼墙.挡土墙是固结在底板上的悬臂结构,由钢筋混凝土筑成.适用于高度在6～9m左右,地质条件较好的情况.
(3)扶壁式翼墙.扶壁式翼墙是由直墙,底板和扶壁组成的钢筋混凝土结构.适用于高度在8～9m以上,地质条件较好的情况.
(4)空箱式翼墙.空箱式翼墙是扶壁式翼墙的特殊形式.由顶板,底板,前墙,后墙,隔墙与扶壁组成.适用于高度较高,地质条件较差的情况.
(三)下游连接段
下游连接段通常包括护坦,海漫,下游防冲槽(齿墙)以及下游翼墙与护坡等.
1.护坦.承受高速水流的冲刷,水流脉动压力和底部扬压力的作用,因此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.为了防止不均匀沉降而产生裂缝,护坦与两侧翼墙底板及闸室底板之间,均应设置沉陷缝.缝的位置如在闸基防渗范围内,缝中应设止水.
2.海漫与防冲槽.在消力池后面应设置海漫与防冲槽,如图2.3.4所示.其作用是继续消除水流余能,调整流速分布,确保下游河床免受有害冲刷.
海漫构造要求:表面粗糙,能够沿程消除余能,透水性好,以利渗流顺利排出,具有一定的柔性,能够适应河床变形.海漫材料一般采用浆砌或干砌块石.
在海漫末端与土质河床交接处可能会遭受冲刷,因此在海漫末端设置防冲槽与下游河床相连,以保护海漫末端不受冲刷破坏.
3.下游翼墙与护坡.与上游翼墙与护坡基本相同,护坡要做到防冲槽尾部.下游八字形翼墙的总扩散角在15°～24°之间.
第四节(一)坝顶构造(图2.4.1)
1.坝顶宽度.坝顶宽度应根据构造,施工,运行和抗震等因素确定.如无特殊要求,高坝可选用10～15m,中,低坝可选用5～10m.同时,坝顶宽度必须充分考虑心墙或斜墙顶部及反滤层,保护层的构造需要.
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.如有公路交通要求,还应满足公路路面的有关规定.作用是保护坝顶不受破坏.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,则宜采用单向向下游倾斜的横坡.
3.防浪墙.坝顶上游侧常设混凝土或浆砌石修建的不透水的防浪墙,墙基要与坝体防渗体可靠地连接起来,以防高水位时漏水,防浪墙的高度一般为1.0～1.2m.
(二)防渗体
土坝防渗体主要有心墙,斜墙,铺盖,截水墙等,设置防渗设施的作用是: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.
1.均质坝.整个坝体就是一个大的防渗体,它由透水性较小的黏性土筑成.
2.黏性土心墙和斜墙.心墙一般布置在坝体中部,有时稍偏上游并略为倾斜,斜墙布置在坝体的上游,以便于和上游铺盖及坝顶的防浪墙相连接.
黏性心墙和斜墙顶部水平厚度一般不小于3m,以便于机械化施工.防渗体顶与坝顶之间应设有保护层,厚度不小于该地区的冰冻或干燥深度,同时按结构要求不宜小于1m.
3.非土料防渗体.非土料防渗体有钢筋混凝土,沥青混凝土,木板,钢板,浆砌块石和塑料薄膜等,较常用į
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