一種複合材料壩的製作方法
2023-09-19 14:10:20 3
一種複合材料壩的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種複合材料壩。它包括混凝土壩殼，混凝土壩殼內腔填充有堆石料；混凝土壩殼內壁與堆石料之間由外到內依次設有墊層和過渡層。該複合材料壩結合了碾壓式堆石壩及碾壓混凝土重力壩的優點，防滲性好，體型小，施工簡便，造價低，外形簡潔美觀，主要適用於壩高小於50m的低壩。
【專利說明】一種複合材料壩
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於水利工程【技術領域】，具體涉及一種採用碾壓混凝土與碾壓堆石料共同修築的複合材料壩。
【背景技術】
[0002]目前，在水利工程中，為了提高施工效率，降低工程造價，常採用可機械化施工的碾壓混凝土重力壩及碾壓式堆石壩。
[0003]碾壓式堆石壩能充分利用當地材料，可避免大體積材料的遠距離運輸，抗震性能好，施工簡便。但由於壩體上下遊坡比較緩，因此壩型體積大。且壩頂溢流實現困難，需在岸邊布置洩洪建築物等設施，因此佔地廣，外形不美觀。
[0004]碾壓混凝土重力壩壩體上下遊坡比陡，體型小，且壩頂可實現溢流，因此建築物布置集中，佔地小，外形美觀。但往往由於大量的壩體混凝土材料需要外購，而不具備經濟性。且壩體內部應力較小，其材料強度無法充分發揮，而造成材料的巨大浪費。
[0005]碾壓式堆石壩和碾壓混凝土重力壩各有優點和缺點，但是目前並沒有將兩者優點結合的壩結構出現。因為將兩者整合併非簡單的工程，若只是將重力壩和堆石壩簡單結合後會存在兩點問題:1、彈模的差異問題，2、層間抗滑能力的問題。如果要將兩者完美整合，就需要考慮多方因素，同時進行大量繁瑣的計算及實驗。
實用新型內容
[0006]為了克服碾壓式堆石壩及碾壓混凝土重力壩的上述缺點，充分發揮它們的優點，本實用新型提供一種由碾壓混凝土和碾壓式堆石組成的複合材料壩。主要適用於壩高小於60m的低壩。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為:
[0008]所述複合材料壩包括混凝土壩殼，所述混凝土壩殼內腔填充有堆石料；所述混凝土壩殼內壁與堆石料之間由外到內依次設有墊層和過渡層。
[0009]所述混凝土壩殼厚度為2m?7m。
[0010]所述混凝土壩殼的材料為二級配碾壓混凝土。
[0011]所述墊層厚度為2?4m。
[0012]所述墊層採用連續級配石料,所述連續級配石料中，顆粒最大粒徑為80?100mm,粒徑小於5mm的顆粒質量百分比含量為30%?50%，粒徑小於0.075mm的顆粒質量百分比含
量為4%?8%。
[0013]所述過渡層厚度為2?4m。
[0014]所述過渡層採用連續級配石料，所述連續級配石料中，顆粒最大粒徑為300mm，粒徑小於5mm的顆粒質量百分比含量小於15%,粒徑小於0.075mm的顆粒質量百分比含量小於
5% ο
[0015]所述複合材料壩包括彼此連接的溢流段和非溢流段。[0016]下面結合設計原理及有益效果對本實用新型作進一步說明:
[0017]本實用新型複合材料壩的壩殼及體型與碾壓式混凝土重力壩相同，但在壩體內部受力較小的部分(應力較小區域)採用堆石料進行回填，在回填的堆石料與混凝土之間採用墊層與過渡層進行過渡。
[0018]採用墊層料和過渡料的目的，是防止堆石料和壩殼兩種剛度相差較大材料之間變形和應力的突然變化，使應力傳遞均勻，防止發生裂縫。
[0019]所述的碾壓混凝土壩殼，厚度為2m?7m，採用防滲性能好的二級配碾壓混凝土。
[0020]所述的墊層緊貼混凝土壩殼，墊層壓實後能夠協調變形，將壩殼所受荷載均勻傳遞至堆石料，而堆石料的反作用力也可均勻傳至壩殼。
[0021]所述的過渡料置於墊層與堆石料之間，過渡料的主要作用是實現墊層與堆石料之間的過渡。
[0022]在混凝土壩殼底部可設置廊道，方便檢修和灌漿。
[0023]本實用新型所述複合材料壩的施工順序和方法為:第一步，鋪築混凝土壩殼的底部混凝土至第一級高程並碾壓；第二步，鋪築混凝土壩殼上、下遊混凝土和墊層至第二級高程，進行全斷面碾壓密實；第三步，鋪築混凝土壩殼上、下遊混凝土、墊層、過渡層至第三級高程，進行全斷面碾壓密實；第四步，鋪築混凝土壩殼上、下遊混凝土、墊層、過渡層、堆石料至第四級高程，進行全斷面碾壓密實；直至壩頂。施工過程中，施工厚度等按照規定的施工參數進行。碾壓混凝土、墊層料、過渡層料、堆石料均採用一套碾壓設備進行碾壓。
[0024]與現有技術相比，本實用新型的有益效果為:
[0025](I)防滲性好。本實用新型壩殼全部採用混凝土，成為一個完整而封閉的防滲體，具有很好的強度及防滲性能。
[0026](2)體型小。由於外形與重力壩相同，坡比較陡，與普通的碾壓式堆石壩相比，體積小。
[0027](3)施工簡便。壩殼採用碾壓混凝土，壩身採用堆石料，施工時可採用相同運輸及鋪築設備，均採用振動碾分層碾壓密實。碾壓混凝土和碾壓堆石料施工技術成熟。兩者結合採用全斷面通倉碾壓方式，施工效率高。
[0028](4)造價低。充分利用開挖料及河床砂礫料，單價低。
[0029](5)外形簡潔美觀。由於採用混凝土壩殼，可實現壩頂溢流，形成天然瀑布，尤其適合作為城市景觀，成為景觀壩。
[0030]實用新型人通過大量的計算和實驗，充分考慮了彈模的差異問題和層間抗滑能力的問題，設計了墊層和過渡層並選擇了合適的墊層料和過渡層料，從而有效地將碾壓混凝土重力壩和碾壓式堆石壩的優點結合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]下面結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0032]圖1為本實用新型複合材料壩的非溢流段剖面圖；
[0033]圖2為本實用新型複合材料壩的溢流段剖面圖。
[0034]圖中標號:1、混凝土壩殼；2、墊層；3、過渡層；4、堆石料。【具體實施方式】
[0035]實施例1
[0036]參見圖1和圖2，所述複合材料壩包括混凝土壩殼1，所述混凝土壩殼I內腔填充有堆石料4 ;所述混凝土壩殼I內壁與堆石料4之間由外到內依次設有墊層2和過渡層3。
[0037]所述混凝土壩殼I厚度為2m?7m ;混凝土壩殼I材料為二級配碾壓混凝土。
[0038]所述墊層2厚度為2?4m,墊層2採用連續級配石料,所述連續級配石料中，顆粒最大粒徑為80?100mm，粒徑小於5mm的顆粒質量百分比含量為30%?50%，粒徑小於
0.075mm的顆粒質量百分比含量為4%?8%。
[0039]所述過渡層3厚度為2?4m，所述過渡層3採用連續級配石料，所述連續級配石料中，顆粒最大粒徑為300mm,粒徑小於5mm的顆粒質量百分比含量小於15%,粒徑小於
0.075mm的顆粒質量百分比含量小於5%。
[0040]所述複合材料壩包括彼此連接的溢流段和非溢流段。
[0041]本實用新型與現有技術的對比數據如下:
[0042]以某工程為例，水庫總庫容0.15億m3，正常蓄水位388m，死水位350m，以複合材料壩、碾壓混凝土重力壩和碾壓式堆石壩進行壩型比選。複合材料壩和碾壓混凝土重力壩壩長均為340m，壩頂高程390.5m，最大壩高59.5m。碾壓式堆石壩壩長320m，壩頂高程391m，最大壩高57m。經過綜合比較發現複合材料壩具有以下優點，最終選取複合材料壩為推薦壩型。
[0043]本實用新型具有如下優點:
[0044](I)防滲性好。採用R200標號碾壓混凝土，抗滲等級W8。
[0045](2)體型小。相比於碾壓混凝土重力壩，體型相同；相對於碾壓式堆石壩，體積節省 47%ο
[0046](3)施工簡便。
[0047](4)造價低。相比於混凝土重力壩，節省22% ;相比於碾壓式堆石壩，節省13%。
【權利要求】
1.一種複合材料壩，其特徵在於，它包括混凝土壩殼(1)，所述混凝土壩殼(I)內腔填充有堆石料(4);所述混凝土壩殼(I)內壁與堆石料(4)之間由外到內依次設有墊層(2)和過渡層(3)。
2.如權利要求1所述的複合材料壩，其特徵在於，所述混凝土壩殼(I)厚度為2m?7m。
3.如權利要求2所述的複合材料壩，其特徵在於，所述混凝土壩殼(I)材料為二級配碾壓混凝土。
4.如權利要求1或2所述的複合材料壩，其特徵在於，所述墊層(2)厚度為2?4m。
5.如權利要求4所述的複合材料壩，其特徵在於，所述過渡層(3)厚度為2?4m。
6.如權利要求5所述的複合材料壩，其特徵在於，所述複合材料壩包括彼此連接的溢流段和非溢流段。
【文檔編號】E02B7/06GK203475394SQ201320549982
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】劉昊, 胡娟, 龔德瑜, 盛毅, 陳剛 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設計研究院