橡胶坝工程总体布置复习过程.docx
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橡胶坝工程总体布置复习过程
第四章拦蓄水（橡胶坝）工程设计
4.1基本资料
根据河道总体规划，在浦河河道上修建两座橡胶坝，分别为仲官村橡胶坝和达莲堡橡胶坝。
现将两橡胶坝的设计情况分述如下：
1、仲官村橡胶坝位于桩号处，该处的工程地质条件为：
两岸地面耕土层厚0.3~2m厚；粉土1.4~1.5m厚；砾砂层厚0.6~0.8m厚，该层的允许承载力30t/m2。
根据河道设计资料知，仲官村橡胶坝的底高程为66.00m,已达到第四层圆砾层，其承载力为36t/m2，具有较好基础特性。
地下水位较高，达66.4m。
土壤采用湿容重18.6KN/m3，土壤的内摩擦角为ф=17º，比重G=2.72，含水率w=25.5%,压缩系数a=0.47Mpa-1，压缩模量Es=3.67Mpa，内聚力c=25Mpa.上游渠道设计流量为239.8m3/s。
2、达莲堡橡胶坝位于桩号处，其工程地质条件为：
两岸地面耕土层厚0.3~0.5m厚；中砂0.5~3.5m厚；粉质粘土0.0~2.7m；圆砾层厚2.8~3.2m厚，该层的允许承载力16t/m2;强风化花岗岩，该层的允许承载力50t/m2。
根据河道设计资料知，达莲堡橡胶坝的底高程为61.05m,在第四层圆砾层。
为了使工程长期发挥作用，将第四层土加固处理。
地下水位较高，达m。
土壤采用湿容重18.6KN/m3，土壤的内摩擦角为ф=17º,比重G=2.72，含水率w=25.5%,压缩系数a=0.47Mpa-1，压缩模量Es=3.67Mpa，内聚力c=25Mpa。
上游渠道设计流量为252.3m3/s。
4.2工程总体布置
（一）仲官村橡胶坝
1、坝体段
坝底板高程为66.00m，坝顶高程为69.50m，橡胶坝高为2.5m，单跨。
坝总长为40m，坝底板宽为8m，为钢筋混凝土结构，考虑到采用的锚固型式，底板厚取为0.8m，下设10cm的C10混凝土垫层和20cm的粗沙垫层，底板下面前后各设一道齿墙以增强坝体抗滑稳定性，齿墙深2m。
墙底板中间设沥青木板沉陷缝2cm。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高3.5m。
锚固槽为30*28cm,长为40m，两个锚固槽中心距为3.9m.。
2、上游防渗铺盖段
为减少水流对上游的冲刷，采用钢筋混凝土的防渗铺盖，长15m，厚0.4m，上下层配φ12钢筋，间距25cm。
下设10cm的C10混凝土垫层和20cm的粗沙垫层。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高3.5m。
下设齿墙，前齿深3m、后齿深1.5m，均为钢筋混凝土结构。
在顺水方向7.5m处设横缝，并设齿墙。
3、下游陡坡与消能段
鉴于总体规划的要求，从坝底板高程起向下有3m的落差。
从稳定的角度考虑，采用陡坡形式连接。
陡坡坡比1：
4，长17.2m，在中间处设分缝并设齿墙，陡坡开始处也设有齿墙，厚为0.6m。
消能段长18m，起始处和中间处设分缝并设齿墙，厚为0.6m，消能段末端设高为1.4m、宽为0.5m的尾坎，尾坎下设齿墙。
消力池水平段设直径为6cm的排水孔，孔距1.5m，呈梅花状排列，端头用钢丝绑扎两层无纺布。
混凝土标号为200#，面层和底层均配ф12钢筋，间距25cm。
下铺设C10混凝土10cm和砂砾10cm。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高4.9m。
全长为35.7m，其中陡坡段17.2m，余为18.5m的水平段，厚为0.6m。
均为钢筋混凝土结构。
4、下游海漫段
为防止过坝水流的剩余能量冲刷河床，在消力池下设海漫工程。
海漫总长为30m，分两段布设。
前段是长为10m的埋石混凝土海漫，厚为0.45m，下铺20cm粗沙，并设3排排水孔，排水孔的规格和排列方式同消力池段；后段是长为20m的干砌石海漫，厚为0.40m,向下铺设25cm的粗砂。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高3.5m。
则平面尺寸为坝长40m，顺河道方向总长为88.7m，其中上游铺盖段15m，坝体段8m，陡坡段与消能段35.7m，海漫段30m。
上游铺盖、坝底板、消力池、海漫及挡土墙的沉降缝、止水缝位置见设计图纸，止水缝处设止水。
上游挡土墙设止水，下游挡土墙设排水孔。
表4-1仲官村橡胶坝主要工程特性
项目名称
数据
坝体
坝顶高程
68.50m
底板高程
66.00m
底板厚度
0.8m
底板宽
8m
坝高
2.5m
坝长
40m
上游钢筋混凝土铺盖
高程
66.00m
厚度
0.40m
长度
15m
下游钢筋混凝土陡坡与消能段
高程
61.60m
池深
1.4m
池长
18m
陡坡长
17.2m
埋石混凝土海漫
高程
63.00m
厚度
0.45m
长度
10m
浆砌石海漫
高程
63.00m
厚度
0.40
长度
20m
（二）达莲堡橡胶坝
1、坝体段
坝底板高程为61.05m，坝顶高程为63.55m，橡胶坝高为2.5m，单跨。
坝总长为40m，坝底板宽为8m，为钢筋混凝土结构，考虑到采用的锚固型式，底板厚取为0.8m，下设10cm的C10混凝土垫层和20cm的粗沙垫层，底板下面前后各设一道齿墙以增强坝体抗滑稳定性，齿墙深2m。
墙底板中间设沥青木板沉陷缝2cm。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高5m。
锚固槽为30*28cm,长为40m，两个锚固槽中心距为3.9m.。
2、上游防渗铺盖段
为减少水流对上游的冲刷，采用钢筋混凝土的防渗铺盖，长15m，厚0.4m，上下层配φ12钢筋，间距25cm。
下设10cm的C10混凝土垫层和20cm的粗沙垫层。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高3.5m。
下设齿墙，前齿深3m、后齿深1.5m，均为钢筋混凝土结构。
在顺水方向7.5m处设横缝，并设齿墙。
3、下游消能段
坝下游设钢筋混凝土结构的消力池，全长为14.8m。
首段为长4.8m的1：
4的陡坡，余为10m的水平段，厚为0.5m。
消力池末端设高为0.5m、宽为0.5m的尾坎，尾坎下设齿墙。
消力池水平段设直径为6cm的排水孔5排，孔距1.5m，呈梅花状排列，端头用钢丝绑扎两层无纺布。
混凝土标号为200#，面层和底层均配ф12钢筋，间距25cm。
下铺设C10混凝土10cm和砂砾10cm。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高4.9m。
4、下游海漫段
为防止过坝水流的剩余能量冲刷河床，在消力池下设海漫工程。
海漫总长为20m，分两段布设。
前段是长为5m的埋石混凝土海漫，厚为0.45m，下铺20cm粗沙，并设3排排水孔，排水孔的规格和排列方式同消力池段；后段是长为15m的浆砌石海漫，厚为0.40m,向下铺设25cm的粗砂。
两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高6m。
则平面尺寸为坝长40m，顺河道方向总长为57.8m，其中上游铺盖段15m，坝体段8m，消力池段14.8m，海漫段20m。
上游铺盖、坝底板、消力池、海漫的沉降缝、止水缝位置见设计图纸，止水缝处设止水。
上游挡土墙设止水，下游挡土墙设排水孔。
表4-2达莲堡橡胶坝主要工程特性
项目名称
数据
坝体
坝顶高程
63.55m
底板高程
61.05m
底板厚度
0.8m
底板宽
8m
坝高
2.5m
坝长
40m
上游钢筋
混凝土铺盖
高程
61.05m
厚度
0.40m
长度
15m
下游钢筋混
凝土消力池
高程
59.85m
池深
0.7m
池长
14.8m
埋石混凝土海漫
高程
60.55m
厚度
0.45m
长度
5m
干砌石海漫
高程
60.55m
厚度
0.40
长度
15m
4.3橡胶坝体设计
因两橡胶坝坝体部分的尺寸和规模相同，故两橡胶坝的坝袋和锚固设计叙述如下。
综合考虑有关资料，橡胶坝的坝袋采用堵头式，锚固型式采用楔块锚固，为了便于施工，采用外锚。
4.3.1坝袋设计
1、按坝前水深达到设计高度2.5m，坝后无水的情况作为计算的控制条件。
坝袋设计的主要设计指标和设计参数：
坝高H1=2.5m；内压比H0/H1=1.5；
坝袋内压水头H0=1.5H1=3.75m。
2、根据《橡胶坝技术规范》，利用查表法得
袋壁环向拉力T=3.125吨/米2；坝袋上游段弧长S1=3.927m；
坝袋下游段弧长S0=4.2142m；上游坝袋贴底长n=2.5m；
下游坝袋贴底长x0=1.0915m；
坝袋单宽容积V0=9.002（m3，则坝袋充胀容积为V=9.002*40=360m3；
上游袋壁段的曲率半径R0=2.5m，在上游段其为一常数。
下游袋壁的曲率半径Ri=T/P=T/γ（H0-H）,各段Ri的计算结果见下表1；
下游坝面曲线段坐标见表2；
3、坝袋有效周长L0
采用双锚的坝袋，分为坝袋有效周长LO和底垫片有效周长I0两部分。
采用查表法计算出：
LO=3.927+4.2142=8.1412m；
I0=2.5+1.0915=3.5915m
坝袋和底垫片加工时，需加上锚固所需长度ΔL，楔块锚固所需长度为1.6m。
则坝袋实际周长：
坝袋L=9.74m；底垫片I=5.19m
4、坝袋强度安全系数K：
根据工程的重要性和制造厂家的实际条件，选用坝袋胶布型号J180140-2,其径向强度为360KN/m,纬向强度为280KN/m，则安全系数为K=360/31.25=11.52,按要求计算K值应大于4以上，完全满足强度要求。
5、坝袋结构设计
按《橡胶坝技术指南》坝袋胶布技术设计，选用二布三胶。
内层胶厚为1mm，夹层胶厚为0.5mm，表层胶厚为2mm，骨架材料为锦纶帆布二层，单层厚为1.3mm，设计坝袋总厚度为6.1mm。
堵头胶布选用一布二胶，坝袋径向强度为180KN/m，纬向强度为140KN/m。
堵头与坝袋的交角处，需加固处理。
在坝袋与底垫片之间，应夹一层海绵止水胶，确保坝袋在安装后，达到密封不漏水。
表4-3下游袋壁曲率半径Ri计算结果
序号
Hi
（m）
Pi=γ（H0-H）
（吨/米）
T
（吨/米）
Ri=T/Pi
（米）
1
2.25
1.38
3.125
2.26
2
2.00
1.63
3.125
1.92
3
1.75
1.88
3.125
1.66
4
1.50
2.13
3.125
1.47
5
1.25
2.38
3.125
1.31
6
1.00
2.63
3.125
1.19
7
0.75
2.88
3.125
1.09
8
0.50
3.13
3.125
1.00
9
0.25
3.38
3.125
0,92
10
0.00
3.63
3.125
0.86
注：
Hi是等分点高度；H是每等分段中点高度，也是以Ri为半径的圆弧段的起点。
表4-4下游坝面曲线段坐标
X（米）
1.091
1.5317
1.6907
1.795
1.8695
1.9202
1.9527
1.9692
1.9712
1.9595
Y（米）
0
0.125
0.25
0.375
0.5
0.625
0.75
0.875
1.00
1.125
1.934
1.8947
1.841
1.7717
1.685
1.578
1.4465
1.2825
1.071
0.774
0
1.25
1.375
1.5
1.625
1.75
1.875
2.00
2.125
2.25
2.375
2.5
6、坝袋总面积F=9.74×40+9.002×2+0.9×40+0.7×40+0.9×3.6=474.84m2；
底垫片总面积f=（3.59+1.8）×（40+1.8）=225.4m2，海绵止水胶厚10mm，要求宽为200mm，总长为4
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