CN101718086A - 一种混凝土-堆石混合坝及其施工方法 - Google Patents

一种混凝土-堆石混合坝及其施工方法 Download PDF

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本发明公开了一种混凝土-堆石混合坝及其施工方法。混合坝系由混凝土坝身和堆石体坝身组合形成的新型坝体结构，其坝体包括混凝土坝身、堆石体坝身、梳状齿连接段、垫层和过渡层，在堆石体坝身中设置梳状齿连接段，与混凝土坝身整体浇筑并深入堆石体坝身中；在混凝土坝身和堆石体坝身之间设置垫层和过渡层。本发明吸取了堆石坝和混凝土坝两种坝型的优点，克服了两种坝型的缺点，结构简单，施工方便，降低了造价，是一种经济实用的坝型。

Description

一种混凝土-堆石混合坝及其施工方法
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，特别涉及一种混凝土-堆石混合坝及其施工方法。
背景技术
目前，在水利工程中常用的挡水坝的坝型有堆石坝(包括心墙堆石坝和面板堆石坝)、和混凝土坝(混凝土重力坝和拱坝)等。由于挡水坝一般建在偏远及交通不便的地区，心墙堆石坝和面板堆石坝的优点是可充分利用当地天然材料，避免运输大量的建筑材料；施工比较简便；抗震性能好；地形和地质条件适应性强等。但是，心墙堆石坝容易产生拱效应，从而产生心墙裂缝及水力劈裂，导致坝体渗透破坏；心墙堆石坝上下游坡比要求比较缓，因此坝的体积大，土石方开挖量和坝体筑坝方量都很大。面板堆石坝抵抗不均匀沉降的能力差，对坝体变形要求较高，因此对筑坝材料的要求也比较高。另一方面，混凝土坝的质量安全可靠，但是对地形和地质条件适应性差，一般要建在完整的基岩上，拱坝还需要有牢固的坝肩作为支撑。混凝土坝体剖面尺寸大，建筑材料用量多，在偏僻的山区修建大坝，钢筋、水泥等材料运输困难。由于坝体体积大，在浇筑混凝土时，需要有较严格的温度控制措施；此外相对土石坝，抗震能力较差，对地形和地质条件依赖性强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土-堆石混合坝及其施工方法，能够吸取堆石坝或混凝土坝两种坝型的优点，克服两种坝型的缺点，结构简单，施工方便，降低造价，是一种经济实用的坝型。
本发明的技术方案是：
一种混凝土-堆石混合坝，系由混凝土坝身和堆石体坝身组合形成一种新型的坝体结构形式，其坝体包括混凝土坝身、堆石体坝身、梳状齿连接段、垫层和过渡层，所述的混合坝在堆石体坝身中设置梳状齿连接段，梳状齿连接段与混凝土坝身整体浇筑，深入堆石体坝身一定深度，用于两种坝身之间的交接，增加坝体整体性；在混凝土坝身和堆石体坝身之间设置垫层和过渡层，完成堆石体坝身粗粒料与混凝土坝体之间的过渡。在坝体的上游坝脚和下游坝脚处设置上游堆石压重、下游堆石压重，增强坝体的整体稳定性。
所述的混合坝上游坝体采用混凝土坝身，下游坝体采用堆石体坝身。混凝土坝身和堆石体坝身都可按现有技术构筑。容易理解，本发明中混合坝的混凝土坝身和堆石体坝身，与通常的混凝土坝或堆石坝相比，其体积均大为减小。
所述的梳状齿连接段为一组呈梳齿状排列的三角形混凝土板墙，与混凝土坝身整体浇筑，自混凝土坝身向堆石体坝身内延伸并深入堆石体中。根据混合坝的坝体长度，梳状齿连接段的齿间距，即混凝土板墙之间的距离为50m～100m，深入堆石体坝身的长度(混凝土板墙底边长)为坝高的1/3～1/2。
所述的垫层紧贴混凝土坝身，垫层厚度为2～6m。采用连续级配细石料，比如石料最大粒径一般小于80mm，粒径小于5mm的颗粒含量为35％～55％(wt％，下同)，小于0.1mm颗粒含量为4％～8％，垫层有较高的变形模量和良好的压实性能，压实达到设计要求。垫层的主要作用是为混凝土坝身提供良好的支承，使作用在混凝土坝身上的荷载经过垫层均匀地传递到整个堆石体坝身中，同时又使混凝土坝身承受均匀的反力。
垫层和堆石体坝身之间为所述的过渡层，厚度为2～6m。过渡层的主要作用是将堆石体坝身中需要起重机搬运的大块石料过渡到垫层所用的细石料。通常过渡层所用石料最大粒径300mm，粒径小于5mm的颗粒含量小于17％，小于0.1mm颗粒含量为小于7％。
在混凝土坝身底部可设置廊道，方便防渗检修。
本发明还涉及所述的混凝土-堆石混合坝的施工方法，包括以下步骤：
(1)整体浇筑混凝土坝身和梳状齿连接段到第一级高程；
(2)第一级高程混凝土坝身和梳状齿连接段混凝土养护后，填筑垫层和过渡层到第一级高程；
(3)填筑堆石坝体到第一级高程；
(4)如果施工高程未达到坝顶高度，则重复步骤(1)至步骤(3)依次进行下一级高程坝体浇筑，直到完成整个坝体的施工；
(5)填筑堆石压重。
如上所述，本发明的混合坝的施工可根据坝体的高度采用整体填筑或分级填筑的方法。
本发明的优点和效果在于由于上游坝体采用混凝土坝身，混凝土坝身是一个很薄的挡水体，因此与普通的堆石坝相比体积大为减小，减少了原普通堆石坝上游坝体的堆石体开挖量，节省了堆石料用量，大大减少了坝体方量，从而降低了成本。而下游坝体采用堆石体坝身，可充分利用当地天然材料，与普通的混凝土重力坝相比，减少了下游坝体混凝土的用量，节省了大量的混凝土，且坝体适应变形的能力强。
本发明通过设置梳状齿连接段，梳状齿连接段深入堆石体坝身，使两种不同材料形成的坝身有机的结合在一起，整体性好。
本发明采用混凝土坝身作为挡水、防渗体，与普通心墙堆石坝以粘土心墙或面板作为防渗体相比，混凝土坝身具有更高的强度和防渗性能，坝体安全性能更高。与普通面板堆石坝以面板作为防渗体相比，适应坝体变形能力提高，且不会产生因为面板裂缝导致渗流破坏现象。
本发明是堆石坝和混凝土坝两种坝型的结合，因此具有较好的技术基础，堆石坝和混凝土坝都已有非常成熟的施工技术，不存在技术上的困难，也没有增加施工的技术难度。
本发明吸取了两种坝型的优点，克服了两种坝型的缺点，结构简单，施工方便，降低了造价，是一种非常经济实用的坝型。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。
附图说明
图1本发明混凝土坝身和梳状齿连接段三维透视图；
图2本发明混凝土-堆石混合坝横断面示意图；
图3图2中的沿A-A线的剖面图。
具体实施方式
实施例一分级填筑混凝土-堆石混合坝
如图1、2、3所示，一种新型混凝土-堆石混合坝，由混凝土坝身1、堆石体坝身2、梳状齿连接段3、上游堆石压重4、下游堆石压重5、垫层6和过渡层8组成，同时在混凝土坝身1底部设置廊道7。混合坝上游坝体采用混凝土坝身1，下游坝体采用堆石体坝身2。梳状齿连接段3为一组呈梳齿状排列的三角形混凝土板墙，与混凝土坝身1整体浇筑，自混凝土坝身1向堆石体坝身2内延伸并深入堆石体坝身2中。
当坝高较高时，施工时需要和普通坝体一样，按分级填筑进行。第一级填筑时，先浇筑混凝土坝身1和梳状齿连接段3到第一级高程，两者要整体浇筑。等第一级混凝土养护达到一定的强度后，拆模后填筑第一级的垫层6和过渡层8到第一级高程；填筑垫层6和过渡层8时自卸汽车将料直接卸入工作面，铺层厚度等按规定的施工参数执行，垫层料不得侵占过渡层料的位置。垫层料和过渡料用推土机推平，人工辅助平整，平整后洒水、碾压，碾压采用自行式或拖式振动碾压，碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。然后填筑第一级堆石体坝身2到第一级高程，堆石料要充分碾压密实。同时开始浇筑第二级的混凝土坝身1和梳状齿连接段3到第二级高程，为保证各级混凝土能结合良好，相邻两级混凝土浇筑间隔时间不宜过长。之后各级的浇筑依次按照这个顺序进行，直到完成整个坝体1和2的施工；垫层6和过渡层8的填筑需与堆石区同步进行，即填筑一级垫层料和过渡料，填筑一级堆石料，填筑时先填筑垫层区，再填过渡层区，最后填筑堆石区。最后填筑上游堆石压重4和下游堆石压重5，根据施工时的实际情况，上游堆石压重4和下游堆石压重5也可在坝体填筑时同时进行。
实施例二整体填筑混凝土-堆石混合坝
混合坝的结构同实施例一。
当坝高不是很高时，可采取整体填筑的方式。整体填筑时先施工混凝土坝身1和梳状齿连接段3，连续将两者浇筑到坝顶，两者要整体浇筑；在混凝土坝身1和梳状齿连接段3施工完成后，开始施工垫层6和过渡层8，同时填筑堆石体坝身2，两者同步进行，堆石料要充分碾压密实；最后填筑上游堆石压重4和下游堆石压重5，根据施工时的实际情况，上游堆石压重4和下游堆石压重5也可在坝体填筑时同时进行。

Claims (10)

1.一种混凝土-堆石混合坝，包括坝体和堆石压重，其特征在于该混合坝坝体由混凝土坝身、堆石体坝身、梳状齿连接段、垫层和过渡层组成，在堆石体坝身中设置梳状齿连接段，混凝土坝身和堆石体坝身之间设置垫层和过渡层。
2.根据权利要求1所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于上游坝体为混凝土坝身，下游坝体为堆石体坝身。
3.根据权利要求1或2所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于所述的梳状齿连接段为一组呈梳齿状排列的三角形混凝土板墙，与混凝土坝身整体浇筑，自混凝土坝身向堆石体坝身内延伸。
4.根据权利要求3所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于所述的三角形混凝土板墙间距为50m～100m。
5.根据权利要求3所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于所述的三角形混凝土板墙深入堆石体坝身的长度为坝高的1/3～1/2。
6.根据权利要求1或2所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于所述的垫层紧贴混凝土坝身，厚度为2～6m。
7.根据权利要求6所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于所述的垫层由连续级配石料构成，最大粒径小于80mm，粒径小于5mm的颗粒含量为35％～55％，小于0.1mm颗粒含量为4％～8％。
8.根据权利要求1或2所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于所述的过渡层位于垫层和堆石体坝身之间，厚度为2～6m。
9.根据权利要求1或2所述的混凝土-堆石混合坝，其特征在于所述的堆石压重包括上游坝脚和下游坝脚处设置的上游堆石压重和下游堆石压重。
10.一种权利要求1所述的混凝土-堆石混合坝的施工方法，包括以下步骤：
(1)整体浇筑混凝土坝身和梳状齿连接段到第一级高程；
(2)第一级高程混凝土坝身和梳状齿连接段混凝土养护后，填筑垫层和过渡层到第一级高程；
(3)填筑堆石坝体到第一级高程；
(4)如果施工高程未达到坝顶高度，则重复步骤(1)至步骤(3)依次进行下一级高程坝体浇筑，直到完成整个坝体的施工；
(5)填筑堆石压重。
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