如何建大壩?
江河的大壩是怎麼建的?
- 是否要打地基?
- 是否要截斷水流?如果是,用什麼方式?怎麼保證這種臨時的截流不會潰壩?
前面已經有很多回答,關於截流和截流後江水怎麼走, @楊哲 的回答已經很完善,那個簡圖也非常清晰明了。但是,這個方案只適合於不通航河段,在通航河段這樣做會導致斷航。
通航河段的截流設計就需要考慮航運需要,三峽工程的截流可以說是考慮河道通航要求的截流施工組織經典案例。先來看看原來的江面:
整個三峽工程建設期間,為了保證長江「黃金水道」不斷航,採用了「三期導流,兩次截流」的施工組織設計。
一期導流(1993~1997)
一期工程在右岸(河流的左右岸為面向下游時的方向)開挖導流明渠,期間用縱向圍堰(順河向為縱向,與河道垂直為橫向)將基坑與長江分隔開。在導流明渠開挖施工過程中,江水從左岸主河道下泄,航運仍然走主河道(因為河道收窄,水流速度會比未施工時變大,這會對航運的通過能力有一定的影響,所以導流明渠多寬,一期的主河道多寬都是經過複雜的水力學計算的)。
另外,大家可以看到左岸的山體中有兩條灰色的部分,分別是永久船閘和臨時船閘,這兩條船閘也在此時進行開挖,但是與河道之間無影響。順便說一句,三峽船閘的開挖量巨大,而且有很多高邊坡穩定問題,涉及到的挑戰都是世界級的。土木工程不只是簡單的挖挖挖建建建,雖然現場看上去各種傻大黑粗,實際上技術含量是非常高的。細心的知友會發現在一期土石圍堰的內側(右岸)還有一條混凝土縱向圍堰,別急,它馬上就要出場了。二期導流(1998~2003)
噹噹當,這是二期導流時的施工平面圖,此時左岸大江被圍堰擋住,江水從一期挖好的導流明渠下泄,航運自然也是走這裡了。從一期導流轉入二期導遊的里程碑節點就是1997年11月8日的三峽大江截流,當年也是在CCTV直播的,現場那叫一個熱門,鑼鼓喧天,彩旗招展……打住打住,總之大家一定是印象深刻的。不過要說的是,三峽工程因為防洪考慮,所以選擇了現在這個壩址,江面寬,水量大,所以截流的工程很大,自然場面也很熱鬧。而現在在上游峽谷修築的大型水電站,則相對來說河道窄,水量少,截面的場面就很冷清。大江截流之前,一期的土石圍堰先拆除,留下混凝土縱向圍堰,與二期的上、下游圍堰一起圍出基坑。三峽二期工程的主要工作是除了右岸的部分壩段以外大壩主體的澆築,同時臨時船閘也要修建完畢,工程量巨大的永久船閘也在建設中。三期導流(2004~2009)
最後來一張完工後的樞紐布置圖:
大壩的修建過程,大致如趙小生、楊哲兩位所說,補充兩個方面:一、地基的處理1、在建壩前的選址階段,必須做大量地勘工作,選擇地質條件好的地段建壩,盡量避開地質構造帶、薄弱帶。基岩的力學指標能否滿足大壩受力,是是否成壩的前置條件之一。2、不同的壩型,對基岩的要求不同,大致來說,拱壩&>重力壩&>土壩,主要是因為對允許變形的要求不同。拱壩、重力壩這種剛性壩體,一般要求開挖至微風化層,而土石壩,一把來說將強透水覆蓋層剝離即可。3、為增強地基的整體性和承受荷載能力,可進行固結灌漿,尤其是拱壩,固結灌漿一般是不可或缺的環節。為防滲,還要進行帷幕灌漿,尤其是土石壩。二、截流圍堰圍堰從結構來說,有混凝土圍堰、土石圍堰、草土圍堰,這幾年有些項目還做鋼板圍堰。從性質來說,有過期拆除的臨時圍堰和結合永久建築物使用的永久圍堰。
圍堰的防洪標準比永久建築的低很多,視工期和建築物等級不同,有2年、5年、10年、20年一遇不等。期間來超標洪水,圍堰肯定頂不住。實際上,在我接觸的工程中,有過兩例圍堰進水事件。一般的土石圍堰,為防止突發性的垮塌,在來水明顯大於設計洪水的情況下,要挖開缺口,預先充水,降低水位差,將損失控制住。
在江河上建大壩需要經過以下幾個步驟
1 修建導流渠或導流洞,把河流中的水通過另外的方式引導到下游,以實現第2步2 截流,修建臨時設施截斷河流,以便實現第3步。這個臨時設施叫做圍堰。有可能上下游都需要修建圍堰,也有可能只需要上游修建圍堰,要看河道落差大不大,下遊河水會不會漲到影響施工的程度。3處理大壩地基,這個比較關鍵,決定著日後大壩會不會滲水。為了防止滲水,大壩地基當中往往會灌注很多水泥漿,連成一片形成一道帷幕,水泥漿的深度有時會達到上百米。4築壩5築壩完成後將封閉導流設施,蓄水,水庫正常運行截流一般選擇在枯水期,比如12月份左右。圍堰是臨時建築,如果是混凝土圍堰,即使漫過也問題不大,廣泛使用的土石圍堰則禁止漫頂過流。因為施工期不會攔蓄河水,即使圍堰潰壩,流量較小,對下游影響不大。作為一名水工生,一直在知乎沒有看到多少與專業相關的問題,感到很無奈啊,難道苦逼的水工生忙著在山溝溝里修大壩,沒時間刷知乎。昨天同學說我們專業算比較偏的,貼吧也沒有多少人氣!好吧,趁我現在有點興緻,就寫個答案吧,算是對自己這些天偷偷看大神答案不回帖的無恥行徑的聲討,也算是知乎里認真寫答案表達自己的敬意,我確實從中吸收了很多營養。
其實,上面@趙小生 已經回答的差不多了,大致就是這樣啦。由於沒有在網上搜到合適的圖,只有自己畫一張簡圖了,有點丑,不要見怪。
第一步,修建導流明渠或者導流洞(見圖中1),以便將水導向下游;第二步,截流(河水那麼湍急,不能澆築混凝土,所以必須先截流),在截流的基礎上修建圍堰(見圖中2),可能上下游都建圍堰。然後抽干兩道圍堰之間的水,就可以進行下一步了。這裡有個問題,修建兩條圍堰就會擋水,那我為什麼要修導流洞呢?答:因為沒有導流洞,上游來的水總有一天會漫過圍堰,就悲劇啦。第三步,地基處理。第四步,澆築混凝土,築壩(見圖中3)。
第五步,蓄水,後期運行,維護。大概步驟就是這些吧,當然實際過程操作比起來要複雜得多,比如說截流,你想,那麼湍急的水,什麼東西一投進去就被充走了。所以一般都是用自卸汽車拖很大的三角形或方形的石塊才能截住。還有我上面一筆帶過的地基處理,關係到混凝土的澆築量以及後期的大壩的安全問題(都是要錢要命的問題)。為了防止沖刷壩址然後挑流消能;防止壩體澆築過大的溫度應力,設置橫縫縱縫,分塊澆築;為了防止沖刷壩址,挑流消能;為了防止泥沙淤積,設置排沙孔~~~~~~~~問題很多,有的至今可能都沒有非常好的解決方案。更別說各個工程地質地形、水文條件不同了。以上幾位老師回答得是真材實料一字一句寫的乾貨,我貼一個視頻:海南紅嶺水利樞紐大壩施工的3D動畫:http://www.cgdchlh.com/index.php?m=contentc=indexa=showcatid=14id=2,(版權為國電萬泉河紅嶺水利樞紐有限公司所有),就當狗尾續豹吧。
我來補充一些照片,大壩進行填築之前是要進行基礎開挖的,下面這張圖是大壩基礎開挖的施工圖,圖中那個明顯的斜坡是趾板基礎,將來要在其上澆築趾板,是大壩防滲的重點。
我大三學這個課程,居然不知道該怎麼回答,,,
如何建大壩一下可說不清,大致的過程趙小生也說了,不過這個還要根據不同壩型來的, 不知道樓主是出於什麼目的想了解的,可推薦2本書,其實也就課本,《水工建築物》和《水利工程施工》
我知道我的ID招恨,先對不住大家。作為一個曾經做過6年水利工程基礎處理的小技術員,來說說一個大壩是怎樣完成的。1導流洞導流渠是不可少的,2就是截流修圍堰,一般現在圍堰用的是高壓噴射灌漿讓圍堰止水然後開挖。3建造大壩做防滲處理。4安裝閘門機電等。5運行維護。
開挖導流明渠,然後做圍堰截流,上下圍堰之間空出來沒水的地方就可以施工一個壩段一個壩段的做,最後合龍,然後拆掉圍堰,一個學了四年工程造價對水利水電工程的基本流程的概念,水利水電工程和水工建築物這兩門課是真的不好過啊
那在建大壩前期,對大壩地址的選取有什麼要求呢
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