一種均質土石壩與面板堆石壩的混合壩型結構的製作方法

2023-05-28 10:36:31 2

本實用新型涉及一種均質土石壩與面板堆石壩的混合壩型結構，主要適用於均質土石壩或粘土心牆堆石壩改造擴建等類似工程。
背景技術：
：均質土石壩壩體斷面不分防滲體和壩殼，基本上是由均一的黏性土料(壤土、砂壤土)碾壓填築而成。由於該壩型結構單一、施工方便，因此，我國自六十年代以來建設了一批中低均質土石壩。隨著社會的進步和水利水電工程的快速發展，前期建設的中低均質土石壩已經不能滿足社會的需求，需要進行改造擴建。目前，我國根據多個工程的經驗，在改造擴建過程中常常將前期的均質土石壩挖除或將其作為擴建工程的施工圍堰等，基本上放棄了對均質土石壩的二次利用，將本已固結變形完成的均質土石壩中防滲性能優良的土料丟棄，造成了資源的極大浪費。技術實現要素：本實用新型要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種結構設計簡單、施工便捷、安全可靠的均質土石壩與面板堆石壩的混合壩型結構，具有良好的經濟性和較強的實用性。本實用新型所採用的技術方案是：一種均質土石壩與面板堆石壩的混合壩型結構，具有頂部挖除一定厚度鬆散土料的原均質土石壩和布置在原均質土石壩下遊側的面板堆石壩，所述面板堆石壩由主堆石區、次堆石區，以及堆石區靠原均質土石壩頂側坡面逐次鋪設的過渡層、面板底部墊層和面板組成；其特徵在於：所述原均質土石壩和主堆石區之間依次設有反濾料層和過渡料層；所述原均質土石壩頂部由下而上依次設有固結灌漿層、混凝土板，以及與面板底部搭接的趾板；所述趾板上方覆蓋有土工膜；所述原均質土石壩中豎向設有深入基巖的均質土石壩防滲牆，該防滲牆頂部貫穿趾板，底部接有灌漿帷幕。所述趾板的底高程高於工程死水位；所述均質土石壩防滲牆底部深入基巖1～3m、厚度為0.5～0.8m。所述混凝土板的厚度為0.8～1.5m，混凝土板內預埋有間排距為(2～3)×(2～3)m、呈梅花型布置的PVC灌漿管；所述固結灌漿層的灌漿深度為3～8m。所述反濾料層的厚度為1.5～3m；所述過渡料層的厚度為2～4m。所述面板堆石壩的次堆石區下遊側邊坡坡度為1：T，T>1.3；所述過渡層的厚度為2～5m；所述面板底部墊層的厚度為2～3m。所述土工膜採用兩布一膜的型式，膜材料選用1.5mm厚單層高密度聚乙烯土工膜。一種均質土石壩與面板堆石壩的混合壩型結構的施工方法，其特徵在於步驟如下：a.混凝土板的澆築：將原均質土石壩頂部相對鬆散的具有一定厚度的土料挖除後澆築0.8～1.5m厚的混凝土板，並在澆築混凝土板時預埋間排距為(2～3)×(2～3)m、呈梅花型布置的PVC灌漿管；b.固結灌漿層的施工：通過預埋在混凝土板內的PVC灌漿管進行固結灌漿，形成灌漿深度為3～8m的固結灌漿層，灌漿結束後用水泥砂漿將預埋的PVC灌漿管充填密實；c.均質土石壩防滲牆的施工：在原均質土石壩中豎向設置深入基巖1～3m、厚度為0.5～0.8m的均質土石壩防滲牆，該防滲牆頂部貫穿趾板，底部澆築灌漿帷幕；d.反濾料層和過渡料層的填築：在原均質土石壩下遊側坡面上依次鋪設厚度為1.5～3m的反濾料層和厚度為2～4m的過渡料層，並碾壓密實；e.面板堆石壩堆石區的填築：緊靠過渡料層逐次填築主堆石區和次堆石區，面板堆石壩的次堆石區下遊側邊坡坡度為1：T，T>1.3；並在主堆石區和次堆石區靠原均質土石壩頂側坡面依次布置厚度為2～5m的過渡層和厚度為2～3m的面板底部墊層；f.面板的澆築：在面板底部墊層上方澆築面板，並在混凝土板上方與面板底部接觸部位鋪設趾板，該趾板的底高程高於工程死水位；g.土工膜的鋪設：土工膜覆蓋整個趾板，並向兩側延伸長度L不小於5m，土工膜採用兩布一膜的型式，膜材料選用1.5mm厚單層高密度聚乙烯土工膜，土工布上用單重30kg/只、布置間距為1.5m×1.5m的土工布沙袋進行壓覆。本實用新型的有益效果是：本實用新型為了解決均質土石壩或粘土心牆堆石壩改造擴建等問題，結合原均質土石壩或粘土心牆堆石壩防滲體經多年固結變形後防滲性能良好等特點，提出了一種結構設計簡單、施工便捷、安全可靠的均質土石壩與面板堆石壩的混合壩型結構及施工方法，具有良好的經濟性和較強的實用性。附圖說明圖1是本實用新型的剖面圖。圖2是本實用新型中圖1的A部放大圖。具體實施方式如圖1、圖2所示，本實施例為一種均質土石壩與面板堆石壩的混合壩型結構，具有頂部挖除一定厚度相對鬆散土料的原均質土石壩101和布置在原均質土石壩下遊側的面板堆石壩；本例中，均質土石壩改建後，壩前水位升高，原均質土石壩101不能滿足壩體正常防滲要求，需要重新進行防滲設計；改建後的壩體以新建的面板12+均質土石壩防滲牆3+防滲牆底部的灌漿帷幕4相結合的形式組成封閉防滲體。面板堆石壩由主堆石區7、次堆石區8，以及堆石區靠原均質土石壩101頂側坡面依次布置的厚度為2～5m的過渡層9、厚度為2～3m的面板底部墊層10和面板12組成；面板堆石壩下遊側邊坡坡度(次堆石區8下遊側邊坡坡度)為1：T，T>1.3。原均質土石壩101和面板堆石壩的主堆石區7之間依次設有水平厚度為1.5～3m的反濾料層5和厚度為2～4m的過渡料層6。原均質土石壩101頂部布置有厚度為0.8～1.5m的混凝土板1，該混凝土板內預埋有間排距為(2～3)×(2～3)m、呈梅花型布置的PVC灌漿管；原均質土石壩101中豎向置有深入基巖1～3m、厚度為0.5～0.8m的均質土石壩防滲牆3；該防滲牆的頂部貫穿混凝土板1及趾板11，底部接灌漿帷幕4；灌漿帷幕4的灌漿深度以深入3Lu線以下為控制標準，並且應滿足施工工藝規範的要求。在混凝土板1表面與面板堆石壩接觸部位，即面板12底部與混凝土板1接觸部位鋪設趾板11，趾板的底高程高於工程死水位，並在趾板11上方覆蓋有土工膜13；土工膜13覆蓋整個趾板11，並向兩側延伸長度L不小於5m，土工膜採用兩布一膜的型式，膜材料選用1.5mm厚單層高密度聚乙烯(HDPE)土工膜，土工布上用單重30kg/只左右的土工布沙袋(間距1.5m×1.5m)進行壓覆，避免土工布及土工膜在施工期被風掀動以及在運行期受水浮力的影響漂動。本實施例的施工方法如下：a.混凝土板1的澆築：混凝土板1為趾板11的直接受力支撐體，主要作用為改善趾板11的受力及變形狀態；為讓混凝土板1座落在相對密實的基礎上，將原均質土石壩101頂部具有一定厚度相對鬆散的土料挖除(挖除厚度h1根據趾板11的設計高程等綜合確定)；由於混凝土板1座落在軟基上，因此，其厚度h2不易過大，一般為0.8～1.5m；在原均質土石壩101上方澆築混凝土板1，在施工過程中應注意溫控措施，減少混凝土板1的溫度裂縫；為減少混凝土板1的溫度荷載約束，同時減小固結灌漿時灌漿孔的鑽孔深度，根據固結灌漿時灌漿孔的間排距，在混凝土板1內部預埋PVC灌漿管；本例中，混凝土板1內部預埋PVC灌漿管呈梅花型布置、間排距為(2～3)×(2～3)m；b.固結灌漿層2的施工：為增加混凝土板1的基礎變形模量，減少荷載作用下趾板11的基礎變形，以混凝土板1為蓋重進行系統的固結灌漿，即通過預埋在混凝土板1內的PVC灌漿管進行固結灌漿，形成固結灌漿層2；其灌漿深度h3一般為3～8m，具體灌漿參數可根據現場試驗等綜合確定；灌漿施工工藝應滿足規範要求，灌漿結束後用水泥砂漿將預埋的PVC灌漿管充填密實；c.均質土石壩防滲牆3的施工：均質土石壩改建後，壩前水位升高，原均質土石壩101不能滿足壩體正常防滲要求，需要重新防滲設計；在原均質土石壩101中豎向設置均質土石壩防滲牆3，該防滲牆的上方貫穿混凝土板1及趾板11，底部深入基巖1～3m，根據滲透比降計算確定，其厚度一般為0.5～0.8m；防滲牆底部澆築灌漿帷幕4，灌漿帷幕4的灌漿深度以深入3Lu線以下為控制標準且應滿足施工工藝規範要求；d.反濾料層5和過渡料層6的填築：在原均質土石壩101下遊側坡面上依次鋪設反濾料層5和過渡料層6，並碾壓密實；反濾料層5：為防止原均質土石壩101發生滲透破壞，鋪設反濾料層5；反濾料層5的水平厚度一般為1.5～3m之間，具體根據規範要求計算確定；施工時應控制好反濾料的厚度及級配，減少反濾料的汙染，確保其碾壓密實，反濾料的級配等控制指標見表1；表1反濾料設計主要指標過渡料層6：原均質土石壩101以防滲細料為主，新填築的堆石區以石料為主，兩者變形模量相差較大，為了使整個壩體變形協調，需在兩者之間設置過渡料層6，厚度一般為2～4m，施工時應控制好過渡料的級配及填築質量，確保碾壓後的質量達到設計要求，過渡料的具體級配等控制指標見表2；表2過渡料設計主要指標幹密度(g/cm3)孔隙率(％)最大粒徑(mm)<5mm(％)<0.075mm(％)試驗確定1.3；其中，主堆石區7和次堆石區8緊靠過渡料層6逐次填築，過渡層9和面板底部墊層10依次布置在堆石區(主堆石區7和次堆石區8)靠原均質土石壩101的頂側坡面上；過渡層9的厚度一般為2～5m，面板底部墊層10的厚度一般為2～3m；施工時，應控制好料源級配，防止超徑塊石、級配分離等現象；堆石料的相關參數詳見表3；表3堆石料設計主要指標壩料幹密度(g/cm3)孔隙率(％)最大粒徑(mm)<5mm(％)<0.075mm(％)堆石料-1試驗確定<22800205堆石料-2試驗確定<22800155f.面板12的澆築：對於類似改建工程，壩體的沉降變形對控制面板12的裂縫破損影響巨大，因此，澆築面板12前，壩體的月沉降速率應控制在5mm/月以內；在面板底部墊層10上方澆築面板12，並在混凝土板1表面與面板12的底部接觸部位鋪設趾板11，趾板11的底高程選取非常重要，為滿足後期檢修等要求，趾板11底高程應高於工程死水位；面板及趾板的混凝土厚度按照設計厚度施工，在面板及趾板的止水附近，必須振動密實，防止架空等現象；面板12的厚度按照下式計算確定：t＝t0+(0.002～0.0035)H其中：t為面板厚度，m；t0為面板頂部厚度，m；H為計算斷面至面板頂部的垂直距離，m；g.土工膜13的鋪設：為防止外荷載、基礎變形等作用下趾板11與防滲牆3脫開，在趾板11的頂部設置一層土工膜13輔助防滲，要求土工膜13覆蓋整個趾板11，並向兩側延伸長度L不小於5m；土工膜13採用兩布一膜的型式，膜材料選用1.5mm厚單層高密度聚乙烯(HDPE)土工膜，土工布上用單重30kg/只、布置間距為1.5m×1.5m的土工布沙袋進行壓覆，避免土工布及土工膜在施工期被風掀動以及在運行期受水浮力的影響漂動；具體的技術指標見表4；表4HDPE土工膜物理力學指標當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp