第六节　拱坝的构造及地基处理

拱坝的分缝

　　拱坝是整体结构，一般不作永久性的结构分缝，但施工需要分段浇筑，各段间设收缩缝，待坝体温度冷却至稳定温度时灌浆封填，使坝成为整体。图3.22为拱坝的横缝和纵缝示意图。(XMW)

图 3.22 拱坝的横缝与纵缝

（一）横缝

　　横缝一般沿径向或近于径向布置，具体布置方式有三种；①在各分层高程处，横缝指向水平拱厚中心线的曲率中心，对于变厚度拱坝，也可用上游坝面弧线代替拱厚中心线。定中心拱坝的横缝为竖向平面，双曲拱坝的横缝为分层连续的扭曲面；②横缝以某一高程的径向为准，其他高程均与其一致，此时全部横缝均为竖向平面；③横缝在不同高程分别采用上述两种方式，缝面将为分层连续的扭曲面和竖向平面。国内外拱坝采用第①种方式居多；对于中小型或坝面曲率变化较小的拱坝，也可采用第②种方式，第⑧种方式则是结合坝内泄水管道和溢流坝布置需要而采用的。(XMW)

　　横缝间距一般为15~20m，横缝内应设键槽，其结构形式和要求与重力坝的类似。(XMW)

(二)纵缝和水平缝

　　拱坝断面一般较薄，可不设纵缝。当坝体厚度大于40～50m时，则需设置纵缝。纵缝的布置和构造要求与重力坝类似。图3.23为龙羊峡拱坝纵缝布置图。(XMW)

　　水平缝布置要求也与重力坝类似。(XMW)

(三)周边缝

　　双曲拱坝底部有垫座时，在坝体与垫座间应设置永久结构缝，称为周边缝，其作用是：

图3.23 龙羊峡拱坝纵缝布置图

　　①改变坝体与坝基面直接连接的边界条件。当河谷形状不规则或坝基存在地质上的缺陷时，仍可设计成经济合理的拱坝体型。(XMW)

　　②有利于深入比较选定拱坝体型。当周边缝的位置拟定后，如实际的坝基开挖深度与预计的情况略有差别时，只需调整垫座高度而不必修改拱坝体型。(XMW)

　　③改善坝体上游面的应力状态，可减小甚至免除上游面的竖向拉应力。由于周边缝多为连续光滑曲面，可使坝体与垫层间的应力分布较均匀，并可利用垫座增大与坝基接触面，调整和减小该处的压应力。(XMW)

　　④减小坝体传至垫座的弯矩，从而减小垫座和坝基面间产生拉应力的不利影响，避免垫座与坝基阻水帷幕的接触面受拉而破坏。(XMW)

　　⑤可以提前浇筑垫座混凝土，以覆盖和保护基岩面，并进行坝基灌浆。(XMW)

坝顶及坝面

　　拱坝坝顶的结构形式和尺寸应按使用要求确定，当无交通要求时，非溢流坝顶宽度一般应不小于3m。

　　在拱坝上游面一定厚度内应浇筑抗渗和抗冻性较好的混凝土，下游面1—2m范围内用抗冻性较好的混凝土。除特殊情况外，一般都不配筋。但在严寒地区的薄拱坝，可在坝顶配筋以防渗水冻胀而开裂。在地震区，为防止坝顶开裂，可穿过横缝布置钢筋，以增强坝的整体性。(XMW)

三、坝内廊道及排水

　　由于拱坝坝体应力较高，廊道对其周围的坝体应力有较大影响。为避免过多地削弱坝体，对于高度不大、厚度小于lOm左右的薄拱坝，可不设廊道，或只设一层灌浆廊道，而将检查、观测、交通及坝缝灌浆工作移至坝后桥上进行。桥宽一般为1.2—1.5m，上、下层间隔20～40m，桥的伸缩缝宽约1～3cm，并与坝的横缝一致。若设置廊道，其要求与重力坝类似。

　　无冰冻地区的薄拱坝可不设坝身排水管，其他情况下仍应布置排水管。排水管应与纵向廊道分层连通，管距一般为2.5～3.5m，管径一般为15～20cm。(XMW)

四、拱坝的若干特殊构造

　　(一)垫　　座

　　垫座设置在拱坝坝体与基岩面之间，在有周边缝的拱坝中，垫座与坝体分开浇筑, 在其他情况下则多与坝体一起浇筑。(XMW)

　　(二)推力墩、重力墩、翼坝

　　当拱坝上部坝肩基岩面高程偏低，形成较大台梯时，可设置推力墩来弥补，使拱端作用力沿水平方向由推力墩传递至坝头处的基岩。(XMW)

五、拱坝的地基处理

　　拱坝的地基处理和岩基上的重力坝基本相同，只是要求更加严格，对两岸坝肩的处理尤为重要。(XMW)

　　坝基开挖　 高坝一般应开挖至新鲜或微风化的下部基岩、中坝应尽量开挖至微风化或弱风化的中、下部基岩。整个坝基利用岩面的纵坡应平顺而无突变，拱端开挖应注意本章第三节所述的拱端布置原则。河床覆盖层原则上应全部挖除，如有困难，应在结构上采取措施。例如贵州猫跳河窄巷口拱坝，高39.5m，因河床覆盖层较厚，采用双拱坝体型，以基础拱桥跨过覆盖层，并用两排混凝土防渗墙作为覆盖层防渗（图3.24）。(XMW)

图3.24 贵州猫跳河窄巷口拱坝

　　固结灌浆和接触灌浆　拱坝坝基一般都要进行全面的固结灌浆，以增加基岩的整体性。对于节理、裂隙发育的坝基，尚需扩大固结灌浆范围。对于坡度大于50o~60o的陡壁面，上游坝基接触面以及基岩中开挖的所有槽、井、洞等回填混凝土的顶部，尚应进行接触灌浆，以提高接触面上的抗剪强度和抗压强度，防止沿接触面渗漏。(XMW)

　　帷幕灌浆　帷幕线一般布置在压应力区，并尽可能靠近上游面。帷幕灌浆可利用坝体内的廊道进行（图3.25，a）；当坝体较薄或未设廊道时，可在上游坝脚处进行（图3.25，b）当有坝头绕渗，将影响拱座岩体稳定，或将引起库水的水量损失时，防渗帷幕还应深入两岸山坡内，与重力坝的情况类似，但要求应更严格。(XMW)

　　坝基排水　在防渗帷幕后应设置坝基排水孔和排水廊道。高坝以及两岸地形较陡、地质条件复杂的中坝，宜在两岸设置多层排水平洞，在平洞内钻设排水孔，以充分降低两岸岩体内的地下水位和扬压力。(XMW)

　　断层破碎带的处理　应根据其具体情况，分析研究其对坝体及地基的应力、变形、稳定和渗漏的影响，采取开挖回填、混凝土塞或传力墙等措施加以处理，原则上可参照岩基上重力坝的地基处理方法，对特殊地质情况，还需作专门的研究。(XMW)

图3.25 地基灌浆

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