CN102277851A - 混凝土重力坝施工教学模型及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了混凝土重力坝施工教学模型及其施工方法，该混凝土重力坝施工教学模型包括非溢流坝施工、溢流坝施工、水工隧洞施工以及灌浆施工；所述溢流坝施工分为溢流堰面施工，堰上闸门施工；所述水工隧洞施工分三个施工阶段：凿岩爆破施工、钢筋网施工和混凝土衬砌施工；所述灌浆施工包括坝基防渗帷幕灌浆施工、隧洞回填灌浆施工以及大坝接缝灌浆施工；本发明将混凝土重力坝施工的现场与动手实践相结合，以弥补校外工地现场实习的不足。

Description

混凝土重力坝施工教学模型及其施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土重力坝，特别是涉及混凝土重力坝施工模型及其施工方法。

背景技术

《水利工程施工技术》是职业院校水利类专业(水利水电建筑工程、水利工程、水利工程施工技术、水利工程监理、城市水利等)的一门专业核心课程，现场教学一直是制约专业人才核心能力培养的瓶颈之一。虽然，按照人才培养方案可以安排学生到水利工程施工工地进行现场实习，但由于工程大多分布在偏僻的山区，交通、食宿条件等多有不便，另外每个水利工程都有其特殊性，施工工期又比较长，学生到现场只能看到局部的施工过程和部分施工技术，很难看到全面的和整体的施工过程，加之施工企业对安全与进度的要求，更不可能让学生深入到各个岗位进行实习，从而影响到施工实习的效果。

因此，如何破解水利工程施工技术现场教学难题，培养学生的专业核心能力，是摆在水利类职业院校面前的头等大事，解决这一难题的关键是：要将典型的水利工程(混凝土重力坝施工)的施工过程比较全面地展现出来，以静态剖面展现动态施工过程，从工程基础施工开始到竣工的各个节点、关键剖面、关键技术要尽可能表现出来。另外，不仅要满足现场的需要，更要满足部分项目动手操作的要求，还要将工程施工组织资料、招投标资料、监理资料、设计资料等软件利用起来，形成工程从设计到竣工验收的完整技术档案，实现真正意义的工学结合。

发明内容

为了解决混凝土重力坝施工教学的难题，本发明提供混凝土重力坝施工教学模型及其施工方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

混凝土重力坝施工教学模型，包括非溢流坝施工、溢流坝施工、水闸施工、水工隧洞施工以及灌浆施工。

混凝土重力坝是根据中小规模实际工程按比列缩小筑建，分为非溢流坝段与溢流坝段。

所述非溢流坝段设在参观通道右侧。

所述混凝土重力坝分为非溢流坝段与溢流坝段；所述非溢流坝段设在参观通道右侧；所述溢流坝段设在参观通道的左侧，所述溢流坝段设有三孔堰顶平板闸门，其中一孔闸门完全建成，设螺杆启闭机，手、电两用启闭；另两孔闸门一孔施工到一半，一孔正在进行基础施工；闸墩上下游端采用半圆形，第一号闸墩的边墩连接导墙，第二号闸墩按标准闸墩浇筑，所述第二号闸墩上设有启闭平台、工作桥以及交通桥，平板闸门置于闸室内，第三号闸墩作为缝墩，比第一号闸墩和第二号闸墩要厚。

所述水工隧洞施工模型，断面采用城门洞形，高2.5m，宽2.2m，采用C20钢筋混凝土衬砌，设为三段，每段长3m；第一段为开挖衬砌已完成洞段，圆拱中心角180°，直墙高1.4m；第二段为绑筋支模段，在3m长度范围内边墙模板支立完毕，砼已浇筑，而拱顶模板落在边墙模板上，中部用钢管支撑，顶模宽度1.5m；第三段为正在爆破开挖段，前部长1.5m已经通过光面爆破将洞身开挖完毕，后1.5m正在作业爆破，施工开挖掌子面中心为大直径空孔，将不同类型的炮孔标示成不同的颜色，并用说明牌进行详细解说，起爆顺序按序号延时起爆，炮孔间距按a＝16d计算，最小抵抗线控制在0.8m以内。

所述灌浆施工模型包括防渗帷幕灌浆、水工隧洞回填灌浆以及大坝接缝灌浆；参观通道处设有所述防渗帷幕灌浆，在重力坝溢流坝段分仓浇筑砼的接缝部位设有大坝接缝灌浆，水工隧洞段施工中展示水工隧洞回填灌浆，水工隧洞衬砌，钢筋砼，每8-10m设一横向变形缝，接缝处设有橡胶止水带。

本发明中，所述非溢流坝段采用C20砼分仓浇筑而成。

本发明中，所述闸墩右半墩分缝处设有651型橡胶止水带。

本发明中，表孔溢流孔从顶部曲线段，下部反弧段已经浇筑完成，顶部曲线采用WES型溢流堰顶曲线，堰顶上游采用三圆弧曲线，反弧段采用圆弧曲线，下游采用挑流消能。

本发明中，所述溢流坝段下游采用连续式鼻坎挑流消能方式。

本发明中，所述水工隧洞C20钢筋混凝土衬砌采用钢模板支护，在围岩中打入φ16螺纹钢筋，入岩深度50cm，外露20cm，在外露锚杆上焊接对拉螺栓以固定模板，利用直墙模板做支撑，将定型拱顶钢模板固定好，在洞顶120°范围内布设3排回填灌浆孔，用φ50钢管预埋，其沿洞身方向孔距2m，孔径50mm，入岩深度5-10cm。

该混凝土重力坝的施工方法包括坝基开挖处理与坝基防渗处理：

所述坝基开挖处理，首先，将断层破碎带的风化破碎岩石清理、挖除，填砼，对于坝高较大的砼坝，大多还在坝基上、下游应力较大的区域实施固结灌浆，其次，孔排距设为3-4m，孔深设为5-8m，浆液先稀后稠，灌浆压力选用范围为0.2-0.4MPa。

所述坝基防渗处理，首先，采用帷幕灌浆进行防渗处理，防渗帷幕深入到相对隔水层3-5m，形成封闭的阻水帷幕，其次，增加渗径，降低坝基面的渗透压力，减小坝基渗透量，最后，在防渗帷幕后设置排水孔。

本发明的有益效果是：解决了职业院校水利类专业课程现场教学与实习的难题，将现场教学与动手实践相结合，以弥补校外工地现场实习的不足，每年可以承担上千人次的现场教学和实训任务，节约经费上万元，同时可以承担学生和行业职工技能培训与鉴定上千人次，为学校创收上十万元，更重要的是提高了教学效率，节约了路途时间和部分费用，体现职业教育的特点。

附图说明

图1为本发明的主视图。

具体实施方式：

为了使本发明的技术手段、创作特征与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本发明

本发明所述的混凝土重力坝施工教学模型包括非溢流坝施工、溢流坝施工、水工隧洞施工以及灌浆施工。

混凝土重力坝施工教学模型是根据中小规模实际工程按比列缩小筑建，所述溢流坝分为非溢流坝段1与溢流坝段3。

所述非溢流坝段1设在参观通道2右侧，所述非溢流坝段1采用C20砼分仓浇筑而成，由参观通道2可直接地看到大坝基础岩石情况，通过灌浆廊道展示灌浆孔及帷幕灌浆效果、灌浆系统将浆液压入岩石裂隙中形成浆脉。

所述溢流坝段3设在参观通道2的左侧，所述溢流坝段3设有堰顶设闸门，采用堰顶设闸门的表孔溢流形式，所述堰顶设闸门设有三孔，采用平板闸门，螺杆启闭机，手、电两用启闭，所述溢流坝段3的闸墩上下游端采用半圆形，第一号闸墩的边墩连接导墙，用于分隔溢流坝与水工隧洞，第二号闸墩按标准闸墩浇筑，所述第二号闸墩上设有启闭平台、工作桥以及交通桥，所述交通桥作为参观平台，平板闸门置于闸室内，第四号闸墩作为缝墩，比第一号闸墩、第二号闸墩以及第三号闸墩要厚，闸墩左半墩已经浇筑完成，其断面分缝与大坝横缝分缝吻合，闸墩右半墩体现闸墩砼浇筑、模板支立、受力钢筋绑扎及温度钢筋布置，所述闸墩右半墩分缝处设有651型橡胶止水带。

表孔溢流孔从顶部曲线段，下部反弧段已经浇筑完成，顶部曲线采用WES型溢流堰顶曲线，堰顶上游采用三圆弧曲线，反弧段采用圆弧曲线，下游采用挑流消能。

表孔体现坝体分仓浇筑情况，直观反映砼浇注支模、键槽设置、仓间接缝情况，所述溢流坝段3下游采用连续式鼻坎挑流消能方式。

所述水工隧洞施工模型，断面采用城门洞形，高2.5m，宽2.2m，采用C20钢筋混凝土衬砌，设为三段，每段长3m；

第一段为开挖衬砌已完成洞段，圆拱中心角180°，直墙高1.4m；所述C20钢筋混凝土衬砌采用钢模板支护，在围岩中打入φ16螺纹钢筋，入岩深度50cm，外露20cm，在外露锚杆上焊接对拉螺栓以固定模板，利用直墙模板做支撑，将定型拱顶钢模板固定好，在洞顶120°范围内布设3排回填灌浆孔，用φ50钢管预埋，其沿洞身方向孔距2m，孔径50mm，入岩深度5-10cm。

第二段为绑筋支模段，在3m长度范围内边墙模板支立完毕，砼已浇筑，而拱顶模板落在边墙模板上，中部用钢管支撑，顶模宽度1.5m；

第三段为正在爆破开挖段，前部长1.5m已经通过光面爆破将洞身开挖完毕，后1.5m正在作业爆破，施工开挖掌子面中心为大直径空孔，将不同类型的炮孔标示成不同的颜色，并用说明牌进行详细解说，起爆顺序按序号延时起爆，炮孔间距按a＝16d计算，最小抵抗线控制在0.8m以内。

由于所述水工隧洞洞室断面尺寸较小，水平孔只能布置于凿岩机气腿支撑范围内，对于超低范围爆破孔采用二次平台竖孔布置，所述二次平台高0.6m，通过开挖断面炮孔布置，爆破先后顺序的安排，能够直观隧洞爆破的一般原理及施工工艺，直观凿岩设备构造及炮孔内装药过程。

所述灌浆施工模型包括防渗帷幕灌浆、水工隧洞回填灌浆以及大坝接缝灌浆；

根据大坝地基岩石节理裂隙情况，参观通道2处设有所述防渗帷幕灌浆，观察了解灌浆孔的布置，在重力坝溢流坝段3分仓浇筑砼的接缝部位设有大坝接缝灌浆，水工隧洞段施工中展示水工隧洞回填灌浆，水工隧洞用钢筋砼衬砌，每8-10m设一横向变形缝，接缝处设有橡胶止水带。

该混凝土重力坝的施工方法包括坝基开挖处理与坝基防渗处理：

所述坝基开挖处理为大坝基础天然岩石有风化、节理裂隙比较发育、局部有断层破碎带等，首先，将断层破碎带的风化破碎岩石清理、挖除，填砼，使坝体坐落在稳定、坚固的地基上，对于坝高较大的砼坝，大多还在坝基上、下游应力较大的区域实施固结灌浆，其次，孔排距设为3-4m，孔深设为5-8m，浆液先稀后稠，灌浆压力选用范围为0.2-0.4MPa。

所述坝基防渗处理为岩基上的中高坝工程大多坝基岩石节理裂隙比较发育，首先，采用帷幕灌浆进行防渗处理，防渗帷幕深入到相对隔水层3-5m，形成封闭的阻水帷幕，其次，增加渗径，降低坝基面的渗透压力，减小坝基渗透量，防止渗透破坏的发生，最后，在防渗帷幕后设置排水孔。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.混凝土重力坝施工教学模型，其特征在于：包括非溢流坝施工、溢流坝施工、水工隧洞施工以及灌浆施工；

所述混凝土重力坝分为非溢流坝段与溢流坝段；所述非溢流坝段设在参观通道右侧；所述溢流坝段设在参观通道的左侧，所述溢流坝段设有三孔堰顶平板闸门，其中一孔闸门完全建成，设螺杆启闭机，手、电两用启闭；另两孔闸门一孔施工到一半，一孔正在进行基础施工；闸墩上下游端采用半圆形，第一号闸墩的边墩连接导墙，第二号闸墩按标准闸墩浇筑，所述第二号闸墩上设有启闭平台、工作桥以及交通桥，平板闸门置于闸室内，第三号闸墩作为缝墩，比第一号闸墩和第二号闸墩要厚；

所述水工隧洞施工模型，断面采用城门洞形，高2.5m，宽2.2m，采用C20钢筋混凝土衬砌，设为三段，每段长3m；第一段为开挖衬砌已完成洞段，圆拱中心角180°，直墙高1.4m；第二段为绑筋支模段，在3m长度范围内边墙模板支立完毕，砼已浇筑，而拱顶模板落在边墙模板上，中部用钢管支撑，顶模宽度1.5m；第三段为正在爆破开挖段，前部长1.5m已经通过光面爆破将洞身开挖完毕，后1.5m正在作业爆破，施工开挖掌子面中心为大直径空孔，将不同类型的炮孔标示成不同的颜色，并用说明牌进行详细解说，起爆顺序按序号延时起爆，炮孔间距按a＝16d计算，最小抵抗线控制在0.8m以内；

所述灌浆施工模型包括防渗帷幕灌浆、水工隧洞回填灌浆以及大坝接缝灌浆；参观通道处设有所述防渗帷幕灌浆，在重力坝溢流坝段分仓浇筑砼的接缝部位设有大坝接缝灌浆，水工隧洞段施工中展示水工隧洞回填灌浆，水工隧洞衬砌，钢筋砼，每8-10m设一横向变形缝，接缝处设有橡胶止水带。

2.根据权利要求1所述的混凝土重力坝施工教学模型，其特征在于：所述溢流坝段分三个施工阶段，非溢流坝从基岩筑起，展现坝基连接，防渗帷幕灌浆和廊道施工。

3.根据权利要求1所述的混凝土重力坝施工教学模型，其特征在于：所述堰顶闸门分三孔。

4.根据权利要求1所述的混凝土重力坝施工教学模型，其特征在于：溢流坝按闸门分为三个施工阶段，第一孔从顶部曲线段，下部反弧段已经浇筑完成，堰面曲线采用WES曲线，堰顶上游采用三圆弧曲线，反弧段采用圆弧曲线，下游采用挑流消能；第二孔堰面钢筋绑扎结束，阶梯状基础砼浇筑完毕。

5.根据权利要求1所述的混凝土重力坝施工教学模型，其特征在于：所述溢流坝段下游采用连续式鼻坎挑流消能方式。

6.根据权利要求1所述的混凝土重力坝施工教学模型，其特征在于：所述水工隧洞施工采用C20钢筋混凝土衬砌，钢模板支护，在围岩中打入φ16螺纹钢筋，入岩深度50cm，外露20cm，在外露锚杆上焊接对拉螺栓以固定模板，利用直墙模板做支撑，将定型拱顶钢模板固定好，在洞顶120°范围内布设三排回填灌浆孔，用φ50钢管预埋，其沿洞身方向孔距2m，孔径50mm，入岩深度5-10cm。

7.一种施工权利要求1所述混凝土重力坝的方法，其特征在于：该施工方法包括坝基开挖处理与坝基防渗处理；

所述坝基开挖处理：首先，将断层破碎带的风化破碎岩石清理、挖除，填砼，对于坝高较大的砼坝，在坝基上、下游应力较大的区域实施固结灌浆，其次，孔排距设为3-4m，孔深设为5-8m，浆液先稀后稠，灌浆压力选用范围为0.2-0.4MPa。

所述坝基防渗处理：首先，采用帷幕灌浆进行防渗处理，防渗帷幕深入到相对隔水层3-5m，形成封闭的阻水帷幕，其次，增加渗径，降低坝基面的渗透压力，减小坝基渗透量，最后，在防渗帷幕后设置排水孔。