CN103397617A - 挤压墙式土工膜面板坝 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土石坝建筑领域，针对面板堆石坝，是挤压墙式土工膜面板坝。它至少包括坝体、土工膜、挤压墙、保护层和护坡，其特征是：坝体呈梯形，两侧斜面分别是上游侧坝和下游侧坝，上游侧坝的表面铺设有土工膜；土工膜的下游设置有挤压墙，即土工膜与上游侧坝之间夹设挤压墙，土工膜的上游设置有保护层和护坡。这种挤压墙式土工膜面板坝，针对超高面板堆石坝的安全性问题，充分发挥土工膜、挤压墙和堆石料的各自优点和综合优势，增强了坝体防渗结构的可靠性、耐久性、抗震性和安全性，具有良好的社会、经济和环境生态效益。

Description

挤压墙式土工膜面板坝
技术领域
本发明涉及土石坝建筑领域，针对面板堆石坝，是挤压墙式土工膜面板坝。
背景技术
面板堆石坝是上世纪70年代后期开始发展起来的一种新坝型，其在实践中体现出安全性、经济性、施工方便和适应性良好的特点，虽然起步较晚但发展很快，深受坝工界的青睐。截至2011年9月，国际上已建、在建和拟建的面板堆石坝，从工程数量、坝高到工程规模都居前列。我国至今已建和在建面板堆石坝有270多座，总数占全世界的50%。随着大坝建设经验的积累以及设计水平的提高，面板堆石坝的高度还在不断的增大，水布垭大坝高达233m，为世界上已建最高面板堆石坝，也成为250m级高面板堆石坝的成功案例。大石峡、茨哈峡等拟建的250—300m级超高面板堆石坝目前也在规划研究当中。
坝工界对面板堆石坝的安全性问题，主要存在以下担心：（1）不能正确预测面板坝大坝沉降以及沉降导致的面板变形、应力和对止水材料的要求。（2）现有的实验手段采用缩尺模型材料，是否能正确预测面板坝大坝渗透稳定性问题以及筑坝材料的物理力学性质。（3）由于上述不确定因素的存在，是否能提出高耐挤压、高抗裂的混凝土面板材料和结构形式；是否能提出满足面板坝大变形的接缝止水结构形式和材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种挤压墙式土工膜面板坝，针对面板堆石坝的安全性问题，充分发挥土工膜、挤压墙和堆石料的各自优点和综合优势，从技术上解决面板堆石坝主要考虑的面板变形、应力以及混凝土面板接缝止水材料的问题，而且能明显增强坝体防渗结构的可靠性、耐久性、抗震性和安全性，具有良好的社会、经济和环境生态效益。
本发明的技术方案是挤压墙式土工膜面板坝，它至少包括坝体、土工膜、挤压墙、保护层和护坡，其特征是：坝体呈梯形，两侧斜面分别是上游侧坝和下游侧坝，上游侧坝的表面铺设有土工膜；土工膜的下游设置有挤压墙，即土工膜与上游侧坝之间夹设挤压墙，土工膜的上游设置有保护层和护坡。
所述的坝体的顶部设置有防浪墙，上游侧坝的底部设置有趾板，趾板的底部设置有帷幕灌浆，土工膜的上、下两端分别与防浪墙和趾板固定连接。
所述的土工膜采用两布一膜、三布两膜等形式，即外侧布料包裹内部膜料，内部膜料每层之间用布料分隔；土工膜的膜料为HDPE材料或PVC材料，厚度为0.5至1mm。
所述的挤压墙与上游侧坝之间是坝体的垫层区，垫层区具体是堆石材料填筑，包括块石料、砂砾石料或二者的掺配料。
所述的保护层采用苯板、细沙或细砂砾石料，护坡采用干砌石、现浇混凝土或预制混凝土。
所述的挤压墙是采用挤压施工形成的多阶梯形结构混凝土挤压墙，挤压墙的高度t和顶宽a根据垫层区的施工厚度确定， t为40cm、a为10cm，底宽b可根据顶宽a、高度h、挤压墙坡度t及上游侧坝的坡比m计算出。
本发明的特点是通过采用土工膜代替现有混凝土面板组成防渗体，取消了混凝土面板之间的接缝以及接缝间止水，简化了坝体结构；同时土工膜并配合挤压墙组合成一种新型挡水建筑物，可以适应堆石料的大变形，防渗体系可靠性高，坝体填筑施工快，使得面板堆石坝设计中回避了主要考虑的面板变形、应力以及混凝土面板接缝止水材料的问题，能明显增强坝体防渗结构的可靠性、耐久性、抗震性和安全性，具有良好的社会、经济和环境生态效益。
附图说明
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
图1是挤压墙式土工膜面板坝的断面示意图；
图2是上游侧坝结构示意图。
图中：1、坝体；2、土工膜；3、挤压墙；4、保护层；5、护坡；6、上游侧坝；7、下游侧坝；8、防浪墙；9、趾板；10、帷幕灌浆；11、垫层区。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，挤压墙式土工膜面板坝，由石料堆砌成的坝体1呈梯形，坝体1的两侧斜面分别是上游侧坝6和下游侧坝7。
上游侧坝6的坡比为1：m，下游侧坝7的坡比为1：n，上游侧坝6的表面是垫层区11，垫层区11具体是堆石材料填筑，包括块石料、砂砾石料或二者的掺配料。垫层区11为过渡区。
堆石料的选择须满足《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T5016-2011、SL228-98）的相关要求。
坝体1的顶部设置有防浪墙8，上游侧坝6的底部设置有趾板9，趾板9的底部设置有帷幕灌浆10，土工膜2的上、下两端分别与防浪墙8和趾板9固定连接，土工膜2、防浪墙8、趾板9和帷幕灌浆10构成防渗结构。
如图2所示，上游侧坝6的表面铺设有土工膜2，土工膜2的下游设置有挤压墙3，即土工膜2与上游侧坝6之间夹设挤压墙3，土工膜2的上游设置有保护层4和护坡5，即土工膜2的外表面设置有保护层4和护坡5。
保护层4采用苯板、细沙或细砂砾石料，护坡5采用干砌石、现浇混凝土或预制混凝土。
土工膜2采用两布一膜、三布两膜等形式，即外侧布料包裹内部膜料，内部膜料每层之间用布料分隔；土工膜2的膜料为HDPE材料或PVC材料，厚度根据坝体1的高度决定。优选厚度为0.5至1mm。
挤压墙3是采用挤压施工形成的多阶梯形结构混凝土挤压墙，挤压墙3的高度t和顶宽a根据垫层区11的施工厚度确定，底宽b可根据顶宽a、高度h、挤压墙坡度t及上游侧坝6的坡比m计算出。
这种挤压墙式土工膜面板坝，通过采用土工膜代替现有混凝土面板组成防渗体，取消了混凝土面板之间的接缝以及接缝间止水简化了坝体结构；同时土工膜配合挤压墙组合成一种新型挡水建筑物，可以适应堆石料的大变形，防渗体系可靠性高，坝体填筑施工快，使得面板堆石坝设计中回避了主要考虑的面板变形、应力以及混凝土面板接缝止水材料的问题，能明显增强坝体防渗结构的可靠性、耐久性、抗震性和安全性，具有良好的社会、经济和环境生态效益。
实施例2
如图1所示，坝体1的两侧斜面中，上游侧坝6的坡比1：m为1：（1.35—2.5），下游侧坝7比上游侧坝6略陡，其坡比1：n为1：（1.25—2.5）。
如图2所示，根据上游侧坝6和下游侧坝7的情况，这里挤压墙3的每级台阶的顶宽a为10cm，高度t为40cm，挤压墙3的高度t与底宽b呈一定角度，其坡比为0.125。上述参数必须满足《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T5016-2011、SL228-98）的要求。
采用与实施例1相同的方式建设这种挤压墙式土工膜面板坝，这里不再详细叙述，其中，针对坝体的结构，必须验算坝体沉降、变形、应力以及坝坡稳定等，满足《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T5016-2011、SL228-98）的规定，同时验算坝体各料区的渗透稳定性。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (6)

1.挤压墙式土工膜面板坝，它至少包括坝体（1）、土工膜（2）、挤压墙（3）、保护层（4）和护坡（5），其特征是：坝体（1）呈梯形，两侧斜面分别是上游侧坝（6）和下游侧坝（7），上游侧坝（6）的表面铺设有土工膜（2）；土工膜（2）的下游设置有挤压墙（3），即土工膜（2）与上游侧坝（6）之间夹设挤压墙（3），土工膜（2）的上游设置有保护层（4）和护坡（5）。
2.根据权利要求1中所述的挤压墙式土工膜面板坝，其特征是：所述的坝体（1）的顶部设置有防浪墙（8），上游侧坝（6）的底部设置有趾板（9），趾板（9）的底部设置有帷幕灌浆（10），土工膜（2）的上、下两端分别与防浪墙（8）和趾板（9）固定连接。
3.根据权利要求1中所述的挤压墙式土工膜面板坝，其特征是：所述的土工膜（2）采用两布一膜、三布两膜等形式，即外侧布料包裹内部模料，内部模料每层之间用布料分隔；土工膜（2）的模料为HDPE材料或PVC材料，厚度为0.5至1mm。
4.根据权利要求1中所述的挤压墙式土工膜面板坝，其特征是：所述的挤压墙（3）与上游侧坝（6）之间是坝体（1）的垫层区（11），垫层区（11）具体是堆石材料填筑，包括块石料、砂砾石料或二者的掺配料。
5.根据权利要求1或4中所述的挤压墙式土工膜面板坝，其特征是：所述的保护层（4）采用苯板、细沙或细砂砾石料，护坡（5）采用干砌石、现浇混凝土或预制混凝土。
6.根据权利要求1中所述的挤压墙式土工膜面板坝，其特征是：所述的挤压墙（3）是采用挤压施工形成的多阶梯形结构混凝土挤压墙，挤压墙（3）的高度t和顶宽a根据垫层区（11）的施工厚度确定， t为40cm、a为10cm，底宽b可根据顶宽a、高度h、挤压墙坡度t及上游侧坝（6）的坡比m计算出。
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