材料的结构与构造是指材料的微观组织状态和宏观组织状态。材料组成相同而结构与构造不同的材料，其技术性质也不相同。（一）材料的结构材料的结构按其成因及存在形式可分为晶体结构、非晶体结构及胶体结构。当介质为液体时，称此种胶体为溶胶体；当分散相颗粒极细，具有很大的表面能，颗粒能自发相互吸附并形成连续的空间网状结构时，称此种胶体为凝胶体。（二）材料的构造材料的构造是指材料结构间单元的相互组合搭配情况。......
2023-11-07
围堰的基本型式和构造建材与水利工程施工
【摘要】：土石围堰的设计与土石坝基本相同，但其结构型式在满足导流期正常运行的情况下应力求简单、便于施工。圆筒形格体钢板桩围堰一般适用的挡水高度小于18m，可以建在岩基上或非岩基上，也可作为过水围堰用。圆筒形格体钢板桩围堰一般需在流水中修筑，受水位变化和水面波动的影响较大，故施工难度较大。由于草土围堰本身的特点，水中填筑质量比干填法容易保证，这是与其他围堰所不同的。实践中的草土围堰，普遍采用捆草法施工。
（一）土石围堰
土石围堰是用当地材料和开挖弃料填筑而成的，是水利水电工程中采用最为广泛的一种围堰型式，如图3-8所示。其特点为：构造简单、施工方便、易于拆除、工程造价低，可以在流水中、深水中、岩基或有覆盖层的河床上修建。但其工程量较大，堰身沉陷变形也较大。
土石围堰断面较大，一般用于横向围堰。但在宽阔河床的分期导流中，由于围堰束窄，河床增加的流速不大，也可作为纵向围堰，但需注意防冲设计，以确保围堰安全。
土石围堰的设计与土石坝基本相同，但其结构型式在满足导流期正常运行的情况下应力求简单、便于施工。
图3-8 土石围堰
（a）斜墙式；（b）斜墙带水平铺盖式；（c）垂直防渗墙式；（d）灌浆帷幕式
1—堆石体；2—黏土斜墙、铺盖；3—反滤层；4—护面；5—隔水层；6—覆盖层；7—垂直防渗墙；8—灌浆帷幕；9—黏土心墙
（二）混凝土围堰
混凝土围堰的抗冲与抗渗能力强，挡水水头高，底宽小，易于与永久混凝土建筑物相连接，必要时还可以过水，因此采用得比较广泛。
1.拱形混凝土围堰
一般适用于两岸陡峻、岩石坚实的山区河流，常采用隧洞及允许基坑淹没的导流方案。通常围堰的拱座是在枯水期的水面以上施工的。
图3-9 钢板桩格型围堰平面型式
（a）圆筒形格体；（b）扇形格体；（c）花瓣形格体
拱形混凝土围堰充分发挥了混凝土抗压强度高的特点，与重力式相比，断面较小，可节省混凝土工程量。
2.重力式混凝土围堰
采用分段围堰法导流时，重力式混凝土围堰往往可兼作第一期和第二期纵向围堰，两侧均能挡水，还能作为永久建筑物的一部分，如隔墙、导墙等。
重力式围堰可做成普通的实心式，与非溢流重力坝类似，也可做成空心式。重力式混凝土围堰可以采用现浇混凝土和碾压混凝土进行施工。(www.chuimin.cn)
纵向围堰需抗御高速水流的冲刷，所以一般修建在岩基上。为保证混凝土的施工质量，一般可将围堰布置在枯水期出露的岩滩上。如果这样还不能保证干地施工，则通常需另修土石低水围堰加以围护。
（三）钢板桩格型围堰
图3-10 钢板桩锁口示意图
（a）握裹式；（b）互握式；（c）倒钩式
钢板桩格型围堰是重力式挡水建筑物，由一系列彼此相接的格体构成。按照格体的平面形状，可分为筒形格体、扇形格体和花瓣形格体。这些型式适用于不同的挡水高度，应用较多的是圆筒形格体。图3-9 所示为钢板桩格型围堰的平面示意图。它是由许多钢板桩通过锁口互相连接而成为格型整体。钢板桩的锁口有握裹式、互握式和倒钩式三种（图3-10）。格体内填充透水性强的填料，如砂、砂卵石或石渣等。在向格体内填料时，必须保持各格体内的填料表面大致均衡上升，因为高差太大会使格体变形。
钢板桩格型围堰的优点有：坚固、抗冲、抗渗、围堰断面小，便于机械化施工；钢板桩的回收率高，可达70%以上；尤其适用于束窄度大的河床段作为纵向围堰。但由于需要大量的钢材，且施工技术要求高，目前仅应用于大型工程中。
圆筒形格体钢板桩围堰一般适用的挡水高度小于18m，可以建在岩基上或非岩基上，也可作为过水围堰用。
圆筒形格体钢板桩围堰的修建由定位、打设模架支柱、模架就位、安插钢板桩、打设钢板桩、填充料渣、取出模架及其支柱和填充料渣到设计高程等工序组成（图3-11）。圆筒形格体钢板桩围堰一般需在流水中修筑，受水位变化和水面波动的影响较大，故施工难度较大。
图3-11 圆筒形格体钢板桩围堰施工工序图
（a）定位、打设模架支柱；（b）模架就位；（c）安插钢板桩；（d）打设钢板桩；（e）填充料渣；（f）取出模架及其支柱和填充料渣到设计高程
1—支柱；2—模架；3—钢板桩；4—打桩机；5—填料
（四）草土围堰
草土围堰是一种以麦草、稻草、芦柴、柳枝和土为主要原料的草土混合结构（图3-12）。草土围堰施工简单、速度快、取材容易、造价低，拆除也方便，具有一定的抗冲、抗渗能力，堰体的密度较小，特别适用于软土地基。但这种围堰不能承受较大的水头，所以仅限水深不超过6m、流速不超过3.5m/s、使用期两年以内的工程。草土围堰的施工方法比较特殊，就其实质来说也是一种进占法。按其所用草料形式的不同，可分为散草法、捆草法、埽捆法三种；按其施工条件可分为水中填筑和干地填筑两种。由于草土围堰本身的特点，水中填筑质量比干填法容易保证，这是与其他围堰所不同的。实践中的草土围堰，普遍采用捆草法施工。
图3-12 草土围堰断面（单位：m）
1—戗土；2—土料；3—草羊捆
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