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水工建筑物基础(第2版)
1.9.6.3 三、坝体与混凝土建筑物的连接
三、坝体与混凝土建筑物的连接

土石坝与混凝土坝、溢洪道、船闸、涵管等混凝土建筑物的连接,必须防止接触面的集中渗流,防止因不均匀沉降而产生的裂缝,以及因水流对上下游坝坡和坝脚的冲刷而造成的危害。

1.土石坝与重力坝的连接

土石坝与混凝土重力坝常采用插入式连接,如图6-33所示。

图6-33 土石坝与混凝土坝的插入式连接

这种连接形式结构简单,从混凝土坝与土石坝的连接部位开始,混凝土坝的断面逐渐缩小,最后成为刚性心墙插入土石坝心墙内。如美国的夏斯塔坝,在坝高48m处与土坝连接,断面逐渐变化,最后形成顶宽1.5m,底宽3.0m的混凝土心墙伸入河岸地基。

这种连接形式,土石坝的坡脚要向混凝土坝方向延伸较长,故对中高坝不适于直接与混凝土溢流坝相连接。从抗震观点看,土与混凝土两种性质不同的结构地震时易于分离,插入部分断面变化易引起应力集中,结合部位施工不便,开裂后自愈作用小,修复困难。特别是对于高坝,采用高插入墙,根据受力条件,每隔一定高度需设置柔性铰,结构也比较复杂。但因结构简单,对于低坝尚有一定的适用性。我国三道岭水库坝高24m,与土坝黏土心墙连接处坝高17m,采用插入式连接。海城地震时该坝位于Ⅷ度震区,距震中18km,地震时水位距坝顶7m,震后发现土坝坝顶有一条延伸很长的宽大裂缝,缝宽3~15cm,混凝土插入墙外土坡锥体沉降60~70cm,墙两侧黏土心墙下沉8cm,并在接触面上形成裂缝,缝的深度达1m以上,运用中未发现漏水异常,说明这种结构形式具有一定的抗震能力。

2.土石坝与溢流坝(或船闸)的连接

土石坝与船闸、混凝土溢流坝和溢洪道连接时常采用翼墙式连接,如图6-34所示。其中图6-34(a)的上、下游翼墙在平面上为圆弧形,其顶部高出上游水位。圆弧形翼墙与土石坝的接触渗径较长,水流条件也较好,但工程量较大。图6-34(b)是仅将上游翼墙做成圆弧形,而下游翼墙做成逐渐降低的斜降墙,以节省工程量,但渗径较短。图6-34(c)是上下游翼墙均做成斜降墙式,为了增加渗径,可在翼墙背面设一道至数道刺墙。为改善刺墙的受力条件,在刺墙与翼墙之间可设不透水的伸缩缝。当刺墙较短时,也可不设伸缩缝,但刺墙必须有足够的强度,保证不发生断裂。

图6-34 翼墙式连接

(a)上、下游均为圆弧形翼墙连接;(b)上游为圆弧形翼墙、下游为斜降墙的连接;(c)上、下游均为斜降墙连接
1—土石坝;2—溢流重力坝;3—圆弧形翼墙;4—斜降式翼墙;5—刺墙;6—边墩

为使接触面结合紧密,并具有良好的抗震性能,可采取以下措施:①混凝土挡土墙宜采用1∶0.5左右的坡度,使填土高度缓慢变化,避免裂缝;②为避免土和混凝土两种不同类型结构地震时变形不协调,在结合部位脱开或产生间隙,宜尽可能增大接触面积,将土石坝的防渗体适当扩大,如日本四十四田坝,将土坝心墙上、下游均做成1∶0.5的坡度;③在结合部位数米范围内设置良好的反滤层,一旦出现裂缝后使其可以自愈,如四十四田坝在接合部心墙下游侧混凝土挡土墙上设有宽2.0m、深1.0m的沟槽,填入反滤料,与心墙的反滤连成一体。同时,在寒冷地区,要防止因翼墙厚度和保护层厚度不足而使填土冻结。