CN103225285B - 一种钢膜面板堆石坝 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢膜面板堆石坝，由钢膜面板、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区、钢筋混凝土趾板、防浪墙、阻滑钢筋、灌浆帷幕、变形诱导槽组成；钢膜面板铺设在堆石坝体上游坡面垫层区上；坝顶设有钢筋混凝土防浪墙；坝体底部与四周设有钢筋混凝土趾板；坝体前端底部设有帷幕灌浆；在钢膜面板中部与边缘处设有凹槽型式的变形诱导槽；坝体顶部的钢膜面板伸入钢筋混凝土防浪墙内；坝体底部与侧面位置的钢膜伸入钢筋混凝土趾板内；钢膜背部设有组滑钢筋。本发明采用钢膜面板，在施工、运行及管理等过程中优势突出，尤其能够很好地解决坝体堆石料变形对面板的影响，使面板抗裂、抗渗性能以及坝体安全性等方面可以得到有效保证。

Description

一种钢膜面板堆石坝

技术领域

本发明属于堆石坝工程技术领域，更加具体地说，涉及一种水利工程领域的面板堆石坝的结构型式，是将钢膜面板与堆石料坝体紧密结合以代替传统混凝土面板的一种新型的面板堆石坝型式。

背景技术

堆石坝是以堆石体作为支撑，以土、混凝土、沥青混凝土等材料作为防渗体和挡水结构的一种坝型。目前混凝土面板堆石坝是应用最为广泛的类型。我国已建最高的面板堆石坝为湖北清江上的水布垭水电站，坝高233m。传统的混凝土面板堆石坝型式虽然在国内外已经得到了相当广泛的应用，但是其自身特别是混凝土面板在工程施工、运行及管理等方面还是存在着一些问题和缺陷。首先，采用混凝土作为坝体面板结构在材料制备和运输上都比较复杂，并且施工过程中采取相应的温度控制措施并严格按规范要求养护混凝土，以控制混凝土面板的温度裂缝。这就使得面板的整体施工周期较长，工程施工效率无法提高。其次，施工过程中需要设置多种模板并分步对面板进行浇筑，这导致施工流程变得复杂，施工投入的人力物力较大。此外，混凝土面板在施工期及运行期内易受到坝体堆石料变形以及上游水库蓄水后水压力的影响，从而可能产生不良的结构变形或应力，严重时可能导致面板出现裂缝、脱空或损坏，直接影响面板甚至整个工程的寿命。最后，由于施工等原因混凝土面板必须分块浇筑，分块面板间的施工缝中需要设置必要的防渗止水措施，通常采用铜片、PVC垫片以及橡胶止水片等多层联合防渗。但由于在运行期内面板变形会挤压止水或长期与水接触会使止水有所损坏，面板的防渗功能将会有所下降，这直接会对坝体运行安全造成影响。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述传统混凝土面板堆石坝面板及坝体可能出现的问题，提出一种新型的面板堆石坝。该坝型能有效地解决上述问题，同时在设计、施工上难度较低，施工周期短，面板受力状态良好，坝体整体抗渗性能突出，对筑坝材料的性能要求不高，在工程上具有较好的经济适用性。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种钢膜面板堆石坝，由钢膜面板、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区、钢筋混凝土趾板、防浪墙、阻滑钢筋、灌浆帷幕、变形诱导槽组成，其中：

所述钢膜面板铺设在堆石坝体上游坡面垫层区上，可选择钢板厚度6～20mm；

所述垫层区后依次为过渡区、主堆石区和次堆石区；

所述堆石坝坝顶设有防浪墙，选择钢筋混凝土结构；

所述堆石坝坝底和两侧设有趾板，选择钢筋混凝土结构，并在堆石坝坝底的前端设有帷幕灌浆；

所述钢膜面板的一端伸入位于坝顶的防浪墙中，并与其内部钢筋固定连接，例如焊接；所述钢膜面板的另一端伸入位于坝底的趾板中，并与其内部钢筋固定连接，例如焊接；所述钢膜面板的两侧伸入位于坝体两侧的趾板中，并与其内部钢筋固定连接，例如焊接。

所述钢膜面板的背部设有与其固定连接的阻滑钢筋，所述阻滑钢筋与钢膜面板焊接，并插入坝体内部。

为确保钢膜面板的使用，选择在死水位以上的钢膜面板表面喷涂环氧树脂防腐涂料，在死水位以下的钢膜面板设置阳极保护。

所述钢膜面板根据现场施工条件，由多块钢板焊接成一整体，使用的钢板在预制时在其上设置凹槽，通过焊接形成一体后，在所述钢膜面板中部设置形成凹槽型式的变形诱导槽，或者在所述钢膜面板的边缘处设置形成凹槽型式的变形诱导槽。

与现有技术相比，本发明的钢膜面板堆石坝主要采用大型钢制膜板作为坝体堆石料的挡水及防渗结构，同时通过阻滑钢筋、以及将面板伸入防浪墙和趾板钢筋混凝土内使得面板与坝体间紧密的连为一体，有效地提高了坝体的整体防渗性能。本发明的坝型采用钢膜面板，在施工、运行及管理等过程中优势突出，尤其能够很好地解决坝体堆石料变形对面板的影响，使面板抗裂、抗渗性能以及坝体安全性等方面可以得到有效保证。

1、采用薄壁钢制膜板作为坝体的挡水及防渗结构，避免了混凝土施工上需要长期养护和温控等流程，有效地缩短工程施工的周期，并且可以不再考虑传统上面板易产生裂缝或破坏等问题，在设计和施工难度上有所降低。

2、采用薄壁钢制膜板结构使面板自身的抗拉强度和延展性有了极大的提高，通过自身重力作用和施工上的措施使其类似“膜”一样紧贴于堆石料表面，能够很好地适应施工或运行中坝体堆石料变形或外界水压力对面板的影响和作用，减少面板开裂、脱空及损坏的可能性。另一方面是在面板变形时可以在面板上设置变形诱导缝，利用适当程度的变形改变整体面板的受力状态，以保证钢膜面板或面板间的焊接缝不会因堆石料坝体施工或运行变形导致面板拉压变形而发生开裂或脆性断裂。

3、由于面板防渗性能的大幅度提高，工程对坝体堆石料的防渗性能可以适当降低，便于就地取材以降低工程成本，有利于节省工程投资。

附图说明

图1是本发明的钢膜面板堆石坝断面结构示意图。

图2是本发明的钢膜面板堆石坝正视图。

其中1为防浪墙；2为钢膜面板；3为垫层区；4为过渡区；5为主堆石区；6为次堆石区；7为阻滑钢筋；8为灌浆帷幕；9为趾板；10为变形诱导槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如附图1和2所示，一种钢膜面板堆石坝，由钢膜面板2、垫层区3、过渡区4、主堆石区5、次堆石区6、趾板9、防浪墙1、阻滑钢筋7、灌浆帷幕8、变形诱导槽10组成。其中垫层区3后依次为过渡区4、主堆石区5和次堆石区6。堆石坝坝顶设有防浪墙1，选择钢筋混凝土结构。堆石坝坝底和两侧设有趾板9，选择钢筋混凝土结构，并在堆石坝坝底的前端设有帷幕灌浆8。钢膜面板2铺设在堆石坝体上游坡面垫层区3上，钢膜面板2的一端伸入位于坝顶的防浪墙1中，并与其内部钢筋焊接连接，另一端伸入位于坝底的趾板中，并与其内部钢筋焊接连接，钢模两侧伸入位于坝体两侧的趾板中，并与其内部钢筋焊接连接。钢膜面板2的背部设有阻滑钢筋7，所述阻滑钢筋与钢膜面板焊接，并插入坝体内部，以实现固定钢膜面板的目的。

为确保钢膜面板的使用，选择在死水位以上的钢膜面板表面喷涂环氧树脂防腐涂料，在死水位以下的钢膜面板设置阳极保护。

钢膜面板根据现场施工条件，由多块钢板焊接成一整体，在焊接成为一体的钢膜面板中部设置有凹槽型式的变形诱导槽10，或者在钢膜面板的边缘处设有凹槽型式的变形诱导槽10，选择钢板厚度6～20mm。

以坝高100m，坝顶宽度10m的钢膜面板堆石坝为例，坝体坝高100m，坝顶宽度10m，防浪墙高1.5m，上游坝坡为1：1.4，下游坝坡为1：1.3，薄壁钢膜面板厚度为8mm。钢膜面板直接与垫层料相互紧密接触形成“钢膜”，过渡料则与垫层料相连接，这两层堆石区的厚度均为3.0m。阻滑钢筋直径选为30mm，与面板之间焊接，每一根钢筋的长度为10.0m，从面板背水面开始先后穿过垫层区与过渡区并深入坝体堆石料内部，实现固定。选择多块钢板焊接成一整体形成钢膜面板，使用的钢板在预制时在上设置凹槽，通过焊接形成一体后，在面板中部形成水平向和垂直向各三道变形诱导槽，面板周边（四周）形成1道变形诱导槽，槽宽度10cm，槽深度10cm。

具体施工过程：1、预制钢膜面板、阻滑钢筋及其他结构配筋，制备施工浇筑使用的混凝土；2、对包括面板与钢筋在内的所有的钢制结构进行相应的防腐处理；3、对坝址位置进行建基面的处理，清除覆盖层与破碎带；4、按设计位置安装钢膜面板并将其与搭设好的趾板钢筋进行焊接连接，用混凝土浇筑坝底趾板使趾板与面板连接紧密；5、分层填筑坝体堆石料，同时安装分块钢膜面板与阻滑钢筋，在不使用阻滑钢筋的坝体段，可选择先堆石后架钢板，或者先架钢板后堆石；在使用阻滑钢筋进行固定的坝体段，可选择先架钢板再行堆石，以便于施工。6、每一层坝体两侧位置的趾板与钢板采用与坝底钢板相同的方式进行处理，以使面板与两侧上体或连接段结为一体；7、当坝体施工至坝体封顶时，需要搭建坝顶防浪墙钢筋并将其与顶部钢板边缘焊接连接，最后一起浇筑成为一个整体；8、喷涂防腐材料，设置牺牲阳极装置。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，由钢膜面板、垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区、钢筋混凝土趾板、防浪墙、阻滑钢筋、灌浆帷幕、变形诱导槽组成，其中

所述钢膜面板铺设在堆石坝体上游坡面垫层区上；

所述垫层区后依次为过渡区、主堆石区和次堆石区；

所述堆石坝坝顶设有防浪墙；

所述堆石坝坝底和两侧设有钢筋混凝土趾板，并在堆石坝坝底的前端设有帷幕灌浆；

所述钢膜面板的一端伸入位于坝顶的防浪墙中，并与其内部钢筋固定连接；所述钢膜面板的另一端伸入位于坝底的钢筋混凝土趾板中，并与其内部钢筋固定连接；所述钢膜面板的两侧伸入位于坝体两侧的钢筋混凝土趾板中，并与其内部钢筋固定连接；

所述钢膜面板的背部设有与其固定连接的阻滑钢筋，所述阻滑钢筋插入坝体内部；

所述钢膜面板由多块钢板焊接成一整体，使用的钢板在预制时在其上设置凹槽，通过焊接形成一体后，在所述钢膜面板中部设置形成凹槽型式的变形诱导槽，或者在所述钢膜面板的边缘处设置形成凹槽型式的变形诱导槽。

2.根据权利要求1所述的一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，所述防浪墙选择钢筋混凝土结构；所述钢筋混凝土趾板选择钢筋混凝土结构。

3.根据权利要求1所述的一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，所述钢膜面板的一端伸入位于坝顶的防浪墙中，并与其内部钢筋焊接连接；所述钢膜面板的另一端伸入位于坝底的钢筋混凝土趾板中，并与其内部钢筋焊接连接；所述钢膜面板的两侧伸入位于坝体两侧的钢筋混凝土趾板中，并与其内部钢筋焊接连接。

4.根据权利要求1所述的一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，在死水位以上的钢膜面板表面喷涂环氧树脂防腐涂料，在死水位以下的钢膜面板设置阳极保护。

5.根据权利要求1所述的一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，所述钢膜面板选择钢板厚度6～20mm。

6.根据权利要求1所述的一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，所述变形诱导槽的槽宽度10cm，槽深度10cm，在所述钢膜面板中部形成水平向和垂直向各三道变形诱导槽，钢膜面板周边形成1道变形诱导槽。

7.根据权利要求1所述的一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，所述阻滑钢筋直径选为30mm，与钢膜面板之间焊接，每一根阻滑钢筋的长度为10.0m。

8.根据权利要求1所述的一种钢膜面板堆石坝，其特征在于，在所述钢膜面板堆石坝中，坝体坝高100m，坝顶宽度10m，防浪墙高1.5m，上游坝坡为1：1.4，下游坝坡为1：1.3。