CN104695455A - 大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构及其施工方法 - Google Patents

大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构及其施工方法，包括坐落在开挖后的河床基岩上的利用河床开挖料作为主要料源的CSG围堰，在CSG围堰上游表面设置有堰身的防渗表层，在CSG围堰上游堰脚设置有堰基防渗帷幕，在CSG围堰下游表面设置有围堰下游堰身的防渗层，在围堰下游堰身的防渗层表面设置有预制混凝土块，在CSG围堰堰顶设置有常态混凝土防护覆盖。所述围堰上游堰身的防渗表层和围堰下游堰身的防渗层材料为在CSG围堰材料的基础上通过补加水泥浆从而提高抗渗能力的材料。本发明整体布置简单，做到了就地取材，废物利用，简化工艺，是环境友好型工程。解决了大流量高水头过水CSG围堰防冲、防渗新型及环保等技术难题，大幅度的减少工程量及节省工程投资。

Description

大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种过水围堰结构，尤其是一种大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构及其施工方法。
背景技术
CSG技术是一项新型筑坝技术，这种技术的核心是将少量的胶凝材料和水添加到河床砂砾石或开挖废弃料这些在坝址附近容易找到的基材中，然后采用简单的拌和装置拌和而得到的一种新型廉价的筑坝材料。CSG是一种介于堆石与碾压混凝土之间的材料，可以看作是一种贫胶碾压混凝土。在施工方法上采用堆石坝方式，可简化施工，速度较快。
目前，CSG筑坝技术在国内刚刚起步，应用较少，主要用于围堰填筑方面，但也只是在小型工程及小河流上使用过。对于大江大河上的大型水电工程，采用CSG做防渗的围堰尚未使用过。
如果围堰只采用CSG结构，因其胶凝材料掺量低，渗透系数大，存在围堰透水、引起基坑壅水而影响拦河坝施工及围堰安全度汛等问题；因此，国内外目前主要采用“金包银”的结构型式，即采用内部“CSG”、外部包裹常态混凝土的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种在满足安全运行的前提下，解决大流量、高水头过水围堰度汛安全及环保等技术难题，大幅度节省工程投资的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构及其施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构，包括坐落在开挖后的河床基岩上的利用河床开挖料作为主要料源的CSG围堰，在CSG围堰上游表面设置有堰身的防渗表层，在CSG围堰上游堰脚设置有堰基防渗帷幕，在CSG围堰下游表面设置有围堰下游堰身的防渗层，在围堰下游堰身的防渗层表面设置有预制混凝土块，在CSG围堰堰顶设置有常态混凝土防护覆盖。
所述围堰上游堰身的防渗表层和围堰下游堰身的防渗层材料为在CSG围堰材料的基础上通过补加水泥浆从而提高抗渗能力的材料。
所述预制混凝土块的背部设置有插入到围堰下游防渗层中的锚固钢筋。
所述围堰下游侧预制混凝土块为多块，采用上下层间坐浆错缝码砌的结构。
所述围堰上游堰身的防渗表层厚度为1m～2m；所述围堰下游堰身的防渗层厚度为1-1.5m。
上述的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构的施工方法，所述围堰上游堰身的防渗表层，与堰体内部CSG围堰同层铺筑、同层加浆振捣、同时升层；所述围堰下游侧预制混凝土块上下层间坐浆错缝码砌，超前于堰体内部CSG围堰同层铺筑、同时起到模板功能。
本发明的有益效果是：与国内、外已建水电工程围堰防渗型式相比，本发明整体布置简单，做到了就地取材，废物利用，简化工艺，是环境友好型工程。解决了大流量高水头过水CSG围堰防冲、防渗新型及环保等技术难题，大幅度的减少工程量及节省工程投资。
附图说明
图1是本发明的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，本发明的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构，包括坐落在开挖后的河床基岩上的利用河床开挖料作为主要料源的CSG围堰，在CSG围堰上游表面设置有堰身的防渗表层，在CSG围堰上游堰脚设置有堰基防渗帷幕，在CSG围堰下游表面设置有围堰下游堰身的防渗层，在围堰下游堰身的防渗层表面设置有预制混凝土块，在CSG围堰堰顶设置有常态混凝土防护覆盖。
所述围堰上游堰身的防渗表层和围堰下游堰身的防渗层材料为在CSG围堰材料的基础上通过补加水泥浆从而提高抗渗能力的材料。
所述预制混凝土块的背部设置有插入到围堰下游防渗层中的锚固钢筋。
所述围堰下游侧预制混凝土块为多块，采用上下层间坐浆错缝码砌的结构。
所述围堰上游堰身的防渗表层厚度为1m～2m；所述围堰下游堰身的防渗层厚度为1-1.5m。
上述的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构的施工方法，所述围堰上游堰身的防渗表层，与堰体内部CSG围堰同层铺筑、同层加浆振捣、同时升层；所述围堰下游侧预制混凝土块上下层间坐浆错缝码砌，超前于堰体内部CSG围堰同层铺筑、同时起到模板功能。
所述CSG围堰1，选用拦河坝及基坑覆盖层开挖原状砂砾石，每m3砂砾石材料中加入85kg～100kg的胶凝材料，其中水泥60kg～70kg，粉煤灰25kg～30kg和80kg～95kg的水，用简易拌和机或反铲简易拌和后直接入仓碾压的方式，形成一种新材料围堰。
所述围堰上游堰身的防渗表层2和围堰下游堰面的防渗层5材料为在CSG围堰1材料的基础上通过补加水泥浆而提高抗渗能力的材料。例如通常采用均匀补加占CSG胶凝材料总用量4％～8％、水灰比为1:0.6的水泥浆。
例如，本发明用于某水电站，工程围堰为过水围堰，最大高度达49m，与国内已建工程相比，围堰堰身高、度汛洪峰流量大、堰上水头高、过水时间长，围堰总填筑量大。因此，围堰在结构安全、防冲刷性及抗渗性能等方面工程技术难度更大。
采用本发明的结构，在材料上，直接采用坝基及堰基开挖中的砂砾石层料，不用筛分仅剔除大于250mm粒径以上的大漂石，直接用简易拌和机或反铲拌和后直接入仓，形成一种新材料围堰。
为满足围堰防渗要求，在堰身上游面1m～2m的范围内，采用抽槽或插孔方式，均匀补加4％～8％、水灰比为1:0.6的水泥浆，使其改良为有抗渗能力的建筑材料(变态CSG)，渗透系数最低可达W5，满足结构安全要求。
变态CSG虽然抗渗能力及抗压强度有一定幅度的提高，但获得的抗压强度还不满足大流量、高水头及长时段的冲刷要求；若选择“金包银”的结构形式，常态混凝土模板支立、浇筑及待强等施工环节，会严重制约围堰上升速度；通过反复试验及比选，推荐采用预制混凝土块型式，满足了抗冲刷及快速施工要求。预制混凝土块可在其他场地预制，不占用围堰仓面，安装速度快，不占用直线工期，且可起到CSG模板作用。
利用开挖料作为料源的大江大河水电站，在过水CSG围堰上采用变态CSG+预制混凝土块体，解决围堰防冲、防渗。具体说，是采用河床基坑覆盖层开挖料，直接拌和填筑围堰，开发出新型防冲、防渗体系，即解决工程建设需要问题，同时减少对环境影响，节省工程投资。
通过在CSG表面设置变态CSG+预制混凝土块的型式，解决围堰堰身防渗和防冲刷问题。通过采用变态CSG+预制混凝土块，在满足安全运行的前提下，解决大流量、高水头度汛安全及环保等技术难题，大幅度节省工程投资的大流量高水头CSG围堰防渗及防冲的新型式。
在围堰下游侧表面，按台阶型铺设预制混凝土块、通过锚固钢筋固定在围堰堰体上，起到防冲刷功能。围堰上游堰面的防渗表层，与堰体内部CSG围堰同层铺筑、同层加浆振捣、同时升层；所述围堰下游侧预制混凝土块上下层间坐浆错缝码砌，超前于堰体内部CSG围堰上升。除结构功能外，还起到模板功能。
枯期，围堰通过变态CSG防渗体系阻水，防止堰体透水，以致基坑灌水，影响工程正常施工；汛期，洪水翻过堰顶泄洪，加固好的预制混凝土块体起到防冲刷作用，防止溃堰；汛后，排干基坑积水，继续工程施工。同时，在围堰施工时，预制混凝土块体起到模板作用。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (6)

1.一种大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构，包括坐落在开挖后的河床基岩上的利用河床开挖料作为主要料源的CSG围堰(1)，其特征在于，在CSG围堰(1)上游表面设置有堰身的防渗表层(2)，在CSG围堰(1)上游堰脚设置有堰基防渗帷幕(3)，在CSG围堰(1)下游表面设置有围堰下游堰身的防渗层(5)，在围堰下游堰身的防渗层(5)表面设置有预制混凝土块(4)，在CSG围堰(1)堰顶设置有常态混凝土防护覆盖(6)。
2.根据权利要求1所述的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构，其特征在于，所述围堰上游堰身的防渗表层(2)和围堰下游堰身的防渗层(5)材料为在CSG围堰(1)材料的基础上通过补加水泥浆从而提高抗渗能力的材料。
3.根据权利要求1所述的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构，其特征在于，所述预制混凝土块(4)的背部设置有插入到围堰下游防渗层(5)中的锚固钢筋(7)。
4.根据权利要求3所述的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构，其特征在于，所述围堰下游侧预制混凝土块(4)为多块，采用上下层间坐浆错缝码砌的结构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构，其特征在于，所述围堰上游堰身的防渗表层(2)厚度为1m～2m；所述围堰下游堰身的防渗层(5)厚度为1～1.5m。
6.如权利要求1所述的大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构的施工方法，其特征在于，所述围堰上游堰身的防渗表层(2)，与堰体内部CSG围堰(1)同层铺筑、同层加浆振捣、同时升层；所述围堰下游侧预制混凝土块(4)上下层间坐浆错缝码砌，超前于堰体内部CSG围堰(1)同层铺筑、同时起到模板功能。
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