一種混凝土-堆石混合壩及其施工方法
2023-11-03 20:50:02 1
專利名稱：一種混凝土-堆石混合壩及其施工方法
技術領域：
本發明屬於水利工程技術領域，特別涉及--種混凝土-堆石混合壩及其施工方法。
背景技術：
目前，在水利工程中常用的擋水壩的壩型有堆石壩(包括心牆堆石壩和面板堆石 壩)、和混凝土壩(混凝土重力壩和拱壩)等。由於擋水壩一般建在偏遠及交通不便的地 區，心牆堆石壩和面板堆石壩的優點是可充分利用當地天然材料，避免運輸大量的建築材 料；施工比較簡便；抗震性能好；地形和地質條件適應性強等。但是，心牆堆石壩容易產生 拱效應，從而產生心牆裂縫及水力劈裂，導致壩體滲透破壞；心牆堆石壩上下遊坡比要求比 較緩，因此壩的體積大，土石方開挖量和壩體築壩方量都很大。面板堆石壩抵抗不均勻沉降 的能力差,對壩體變形要求較高，因此對築壩材料的要求也比較高。另一方面,混凝土壩的 質量安全可靠，但是對地形和地質條件適應性差， 一般要建在完整的基巖上，拱壩還需要有 牢固的壩肩作為支撐。混凝土壩體剖面尺寸大，建築材料用量多，在偏僻的山區修建大壩， 鋼筋、水泥等材料運輸困難。由於壩體體積大，在澆築混凝土時，需要有較嚴格的溫度控制 措施；此外相對土石壩,抗震能力較差，對地形和地質條件依賴性強。
發明內容
本發明的目的在於提供一種混凝土 _堆石混合壩及其施工方法，能夠吸取堆石壩
或混凝土壩兩種壩型的優點，克服兩種壩型的缺點，結構簡單，施工方便，降低造價,是一種
經濟實用的壩型。 本發明的技術方案是 —種混凝土 _堆石混合壩，系由混凝土壩身和堆石體壩身組合形成一種新型的壩 體結構形式,其壩體包括混凝土壩身、堆石體壩身、梳狀齒連接段、墊層和過渡層,所述的混 合壩在堆石體壩身中設置梳狀齒連接段,梳狀齒連接段與混凝土壩身整體澆築，深入堆石 體壩身--定深度，用於兩種壩身之間的交接，增加壩體整體性；在混凝土壩身和堆石體壩身 之間設置墊層和過渡層，完成堆石體壩身粗粒料與混凝土壩體之間的過渡。在壩體的上遊 壩腳和下遊壩腳處設置上遊堆石壓重、下遊堆石壓重,增強壩體的整體穩定性。
所述的混合壩上遊壩體採用混凝土壩身，下遊壩體採用堆石體壩身。混凝土壩身 和堆石體壩身都可按現有技術構築。容易理解，本發明中混合壩的混凝土壩身和堆石體壩 身，與通常的混凝土壩或堆石壩相比，其體積均大為減小。 所述的梳狀齒連接段為一組呈梳齒狀排列的三角形混凝土板牆，與混凝土壩身整 體澆築，自混凝土壩身向堆石體壩身內延伸並深入堆石體中。根據混合壩的壩體長度，梳狀 齒連接段的齒間距，即混凝土板牆之間的距離為50m 100m，深入堆石體壩身的長度(混凝 土板牆底邊長)為壩高的1/3 1/2。 所述的墊層緊貼混凝土壩身，墊層厚度為2 6m。採用連續級配細石料，比如石料最大粒徑一般小於80mm，粒徑小於5mm的顆粒含量為35 % 55 % (wt % ，下同)，小於0. 1mm 顆粒含量為4% 8%，墊層有較高的變形模量和良好的壓實性能，壓實達到設計要求。墊 層的主要作用是為混凝土壩身提供良好的支承，使作用在混凝土壩身上的荷載經過墊層均 勻地傳遞到整個堆石體壩身中，同時又使混凝土壩身承受均勻的反力。
墊層和堆石體壩身之間為所述的過渡層，厚度為2 6m。過渡層的主要作用是將 堆石體壩身中需要起重機搬運的大塊石料過渡到墊層所用的細石料。通常過渡層所用石料 最大粒徑300mm,粒徑小於5mm的顆粒含量小於17%,小於0. lmm顆粒含量為小於7%。
在混凝土壩身底部可設置廊道，方便防滲檢修。
本發明還涉及所述的混凝土 -堆石混合壩的施工方法，包括以下步驟
(1)整體澆築混凝土壩身和梳狀齒連接段到第一級高程； (2)第一級高程混凝土壩身和梳狀齒連接段混凝土養護後，填築墊層和過渡層到 第一級高程；(3)填築堆石壩體到第 -級高程； (4)如果施工高程未達到壩頂高度，則重複步驟(1)至步驟(3)依次進行下一級高 程壩體澆築，直到完成整個壩體的施工； [畫](5)填築堆石壓重。 如上所述,本發明的混合壩的施工可根據壩體的高度採用整體填築或分級填築的 方法。 本發明的優點和效果在於由於上遊壩體採用混凝土壩身，混凝土壩身是一個很薄 的擋水體，因此與普通的堆石壩相比體積大為減小，減少了原普通堆石壩上遊壩體的堆石 體開挖量，節省了堆石料用量，大大減少了壩體方量，從而降低了成本。而下遊壩體採用堆 石體壩身，可充分利用當地天然材料，與普通的混凝土重力壩相比，減少了下遊壩體混凝土 的用量，節省了大量的混凝土,且壩體適應變形的能力強。 本發明通過設置梳狀齒連接段，梳狀齒連接段深入堆石體壩身，使兩種不同材料 形成的壩身有機的結合在-一起，整體性好。 本發明採用混凝土壩身作為擋水、防滲體，與普通心牆堆石壩以粘土心牆或面板 作為防滲體相比，混凝土壩身具有更高的強度和防滲性能,壩體安全性能更高。與普通面板 堆石壩以面板作為防滲體相比，適應壩體變形能力提高，且不會產生因為面板裂縫導致滲 流破壞現象。 本發明吸取了兩種壩型的優點，克服了兩種壩型的缺點，結構簡單，施工方便，降 低了造價，是一種非常經濟實用的壩型。 下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細描述。本發明的保護範圍並不以具體實施方式
為限，而是由權利要求加以限定。
圖1本發明混凝土壩身和梳狀齒連接段三維透視 圖2本發明混凝土 _堆石混合壩橫斷面示意圖；
圖3圖2中的沿A-A線的剖面圖。
具體實施例方式
實施例一分級填築混凝土 _堆石混合壩 如圖1、2、3所示， 一種新型混凝土 _堆石混合壩，由混凝土壩身1、堆石體壩身2、 梳狀齒連接段3、上遊堆石壓重4、下遊堆石壓重5、墊層6和過渡層8組成，同時在混凝土壩 身1底部設置廊道7。混合壩上遊壩體採用混凝土壩身1，下遊壩體採用堆石體壩身2。梳 狀齒連接段3為一組呈梳齒狀排列的三角形混凝土板牆，與混凝土壩身l整體澆築，自混凝 土壩身1向堆石體壩身2內延伸並深入堆石體壩身2中。 當壩高較高時，施工時需要和普通壩體一樣，按分級填築進行。第一級填築時，先 澆築混凝土壩身1和梳狀齒連接段3到第一級高程，兩者要整體澆築。等第一級混凝土養 護達到一定的強度後，拆模後填築第 -級的墊層6和過渡層8到第--級高程；填築墊層6和 過渡層8時自卸汽車將料直接卸入工作面，鋪層厚度等按規定的施工參數執行，墊層料不 得侵佔過渡層料的位置。墊層料和過渡料用推土機推平,人工輔助平整，平整後灑水、碾壓， 碾壓採用自行式或拖式振動碾壓，碾壓時的行走方向順壩軸線來回行駛。然後填築第一級 堆石體壩身2到第--級高程，堆石料要充分碾壓密實。同時開始澆築第二級的混凝土壩身 1和梳狀齒連接段3到第二級高程，為保證各級混凝土能結合良好，相鄰兩級混凝土澆築間 隔時間不宜過長。之後各級的澆築依次按照這個順序進行，直到完成整個壩體1和2的施 工；墊層6和過渡層8的填築需與堆石區同步進行，即填築一級墊層料和過渡料，填築一級 堆石料,填築時先填築墊層區，再填過渡層區，最後填築堆石區。最後填築上遊堆石壓重4 和下遊堆石壓重5，根據施工時的實際情況，....匕遊堆石壓重4和下遊堆石壓重5也可在壩體 填築時同時進行。 實施例二整體填築混凝土 堆石混合壩 [酬混合壩的結構同實施例一。 當壩高不是很高時，可採取整體填築的方式。整體填築時先施工混凝土壩身l和 梳狀齒連接段3，連續將兩者澆築到壩頂,兩者要整體澆築；在混凝土壩身1和梳狀齒連接 段3施工完成後，開始施工墊層6和過渡層8，同時填築堆石體壩身2,兩者同步進行，堆石 料要充分碾壓密實；最後填築上遊堆石壓重4和下遊堆石壓重5，根據施工時的實際情況， 上遊堆石壓重4和下遊堆石壓重5也可在壩體填築時同時進行。
權利要求
一種混凝土-堆石混合壩，包括壩體和堆石壓重，其特徵在於該混合壩壩體由混凝土壩身、堆石體壩身、梳狀齒連接段、墊層和過渡層組成，在堆石體壩身中設置梳狀齒連接段，混凝土壩身和堆石體壩身之間設置墊層和過渡層。
2. 根據權利要求l所述的混凝土-堆石混合壩,其特徵在於上遊壩體為混凝土壩身，下 遊壩體為堆石體壩身。
3. 根據權利要求1或2所述的混凝土 -堆石混合壩，其特徵在於所述的梳狀齒連接段 為一組呈梳齒狀排列的三角形混凝土板牆，與混凝土壩身整體澆築，自混凝土壩身向堆石 體壩身內延伸。
4. 根據權利要求3所述的混凝土 -堆石混合壩，其特徵在於所述的三角形混凝土板牆 間距為50m 100m。
5. 根據權利要求3所述的混凝土 -堆石混合壩，其特徵在於所述的三角形混凝土板牆 深入堆石體壩身的長度為壩高的1/3 1/2。
6. 根據權利要求1或2所述的混凝土 -堆石混合壩，其特徵在於所述的墊層緊貼混凝 土壩身，厚度為2 6m。
7. 根據權利要求6所述的混凝土 -堆石混合壩，其特徵在於所述的墊層由連續級配石 料構成，最大粒徑小於80mm，粒徑小於5mm的顆粒含量為35% 55%,小於0. lmm顆粒含量 為4% 8%。
8. 根據權利要求1或2所述的混凝土 -堆石混合壩，其特徵在於所述的過渡層位於墊 層和堆石體壩身之間，厚度為2 6m。
9. 根據權利要求1或2所述的混凝土 -堆石混合壩，其特徵在於所述的堆石壓重包括 上遊壩腳和下遊壩腳處設置的上遊堆石壓重和下遊堆石壓重。
10. —種權利要求1所述的混凝土 _堆石混合壩的施工方法，包括以下步驟(1) 整體澆築混凝土壩身和梳狀齒連接段到第一級高程；(2) 第一級高程混凝土壩身和梳狀齒連接段混凝土養護後，填築墊層和過渡層到第一 級高程；(3) 填築堆石壩體到第--級高程；(4) 如果施工高程未達到壩頂高度，則重複歩驟(1)至步驟(3)依次進行下一級高程壩 體澆築，直到完成整個壩體的施工；(5) 填築堆石壓重。
全文摘要
本發明公開了一種混凝土-堆石混合壩及其施工方法。混合壩系由混凝土壩身和堆石體壩身組合形成的新型壩體結構，其壩體包括混凝土壩身、堆石體壩身、梳狀齒連接段、墊層和過渡層，在堆石體壩身中設置梳狀齒連接段，與混凝土壩身整體澆築並深入堆石體壩身中；在混凝土壩身和堆石體壩身之間設置墊層和過渡層。本發明吸取了堆石壩和混凝土壩兩種壩型的優點，克服了兩種壩型的缺點，結構簡單，施工方便，降低了造價，是一種經濟實用的壩型。
文檔編號E02B7/06GK101718086SQ20091018532
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者丁選明, 劉漢龍, 楊貴, 沈揚, 肖楊 申請人:河海大學