CN105002859B - 库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构及施工方法。本发明的目的是有效地改善库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板结合处的受力及变形条件，增加工程整体的稳定性，加强工程运行的安全性及可靠性。本发明的技术方案是：该连接结构通过混凝土基座连接两侧的库底沥青混凝面板与库坡混凝土面板，混凝土基座包括基座顶面、基座库坡侧面坡、基座库底侧面坡及底部基座，底部基座两侧的顺坡面坡度为1：K，K＝0.3～0.75，基座顶面与库底沥青混凝面板表面平滑连接；基座库坡侧面坡与库坡混凝土面板近似垂直相交，基座库底侧面坡与库底沥青混凝面板近似垂直相交；混凝土基座内设置排水廊道和分别通向库底沥青混凝面板与库坡混凝土面板的排水管。

Description

库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构及施工方法。主要适用于抽水蓄能电站库盆采用沥青混凝土面板防渗、库岸采用钢筋混凝土防渗的工程。

背景技术

沥青混凝土防渗体以其良好的防渗性能、适应变形能力及缺陷修复快捷性等特点，在水利水电工程中被广泛的应用。自20世纪末中国第一座全库盆采用沥青混凝土面板防渗的天荒坪抽水蓄能电站成功建设以来，沥青混凝土在我国抽水蓄能电站库盆防渗中大量被采用。

对于抽水蓄能电站而言，若地形地质条件允许，工程采用全库盆防渗在结构设计、施工等方面均较为便捷；但当库岸边坡陡于1:1.4时，则不宜采用沥青混凝土面板防渗，试验研究发现，当沥青混凝土面板坡度陡于1:1.4时，超过50℃的温度将会造成沥青的斜坡流淌，沥青混凝土面板防渗体的可靠性将得不到保证，此时，只能采用经济性和可靠性更好的钢筋混凝土面板防渗。当库底采用沥青混凝土防渗、库岸坡采用钢筋混凝土面板防渗时，在两者的结合处，采用何种连接方式可确保衔接处的可靠性，成为设计工程师的一大难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在问题，提供一种库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构及施工方法，能有效地改善两者结合处的受力及变形条件，增加工程整体的稳定性，加强工程运行的安全性及可靠性。

本发明所采用的技术方案是：一种库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构，其特征在于：该连接结构通过混凝土基座连接两侧的库底沥青混凝面板与库坡混凝土面板，所述混凝土基座包括基座顶面、基座库坡侧面坡、基座库底侧面坡及底部基座，底部基座两侧的顺坡面坡度为1：K，K＝0.3～0.75，基座顶面与库底沥青混凝面板表面平滑连接；所述基座库坡侧面坡与库坡混凝土面板近似垂直相交，基座库底侧面坡与库底沥青混凝面板近似垂直相交；所述混凝土基座内设置排水廊道和分别通向库底沥青混凝面板与库坡混凝土面板的排水管。

所述库底沥青混凝面板从下而上依次为碎石垫层、沥青混凝土整平胶结层、加筋网、沥青混凝土防渗层和沥青玛蹄脂封闭层，且在沥青混凝土整平胶结层、加筋网与基座库底侧面坡所围成的三角地带设置沥青砂浆楔形体，并在沥青混凝土防渗层和沥青玛蹄脂封闭层之间加设沥青混凝土加厚层。

所述库坡混凝土面板包括下部的无砂混凝土垫层和上部的钢筋混凝土面板，且该面板的顺坡向的坡度为1：M，M大于等于0.75。

所述排水管一端与排水廊道相连，另一端分别伸入无砂混凝土垫层和碎石垫层。

在所述基座顶面与加筋网相接处部位的端部之间设有下凹齿槽状的塑性填料。

所述基座库坡侧面坡与库坡混凝土面板之间设有止水系统。

本发明所述的库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构的施工方法，包括以下步骤：

1、混凝土基座及排水廊道的浇筑：在库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接处浇筑混凝土基座，并在该基座内布置排水廊道，基座顶面与库底沥青混凝面板的加筋网相接触，基座库底侧面坡与由碎石垫层，沥青混凝土整平胶结层和沥青砂浆楔形体形成的断面相接，基座库坡侧面坡与库坡混凝土面板相接；

2、排水管的埋设：在混凝土基座内埋设排水管，排水管与排水廊道的两侧壁相连通并分别伸入碎石垫层和无砂混凝土垫层；

3、塑性填料的填塞：在混凝土基座的基座顶面与加筋网相接触部位的端部设置下凹齿槽状的塑性填料，该塑性填料深度为0.5～1.5m、底宽为0.5～1m；

4、碎石垫层的填筑：在浇筑沥青混凝土整平胶结层前，先填筑采用弱风化或新鲜石料制成的碎石垫层，碎石的最大粒径为80mm，压实后渗透系数K>5×10^-2cm/s，碎石垫层的表面变形模量大于35MPa；

5、沥青混凝土整平胶结层的浇筑：在碎石垫层的上方浇筑沥青混凝土整平胶结层，该整平胶结层的厚度为10cm；

6、沥青砂浆楔形体的浇筑：在沥青混凝土整平胶结层、加筋网与基座库底侧面坡所围成的三角地带浇筑沥青砂浆楔形体，该楔形体为由沥青与细骨料、以及填料拌和冷却凝固而成的混合物；

7、加筋网的铺设：在浇筑沥青混凝土防渗层前，先铺设加筋网，加筋网为聚酯网格材料，布设范围为距离塑性填料靠库坡侧的长度为D1＝5～10m；

8、沥青混凝土防渗层及沥青混凝土加厚层的浇筑：在加筋网上表面浇筑沥青混凝土防渗层，厚度为8～10cm；在防渗层上方浇筑沥青混凝土加厚层，该加厚层采用与防渗层相同的材料，厚度为5cm、布设范围为距离塑性填料靠库坡侧的长度为D2＝(D1+1～3)m；

9、沥青玛蹄脂封闭层的涂刷：沥青玛蹄脂封闭层涂刷在沥青混凝土防渗层及沥青混凝土加厚层的上表面，厚度为2mm，沥青玛蹄脂为由沥青和填料配置而成的沥青混合物；

10、无砂混凝土垫层的铺设：在库坡侧浇筑钢筋混凝土面板前，先铺设振捣密实的无砂混凝土垫层，该垫层厚度为5～20m；

11、钢筋混凝土面板的浇筑：在无砂混凝土垫层上方浇筑钢筋混凝土面板；

12、止水系统的安装：在库坡混凝土面板与基座库坡侧面坡的接触部位设置止水系统，止水系统包括底部铜止水和顶部SR止水。

本发明的有益效果是：本发明有效地改善了库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板的连接处的受力及变形条件，增加了工程整体的稳定性，加强了工程运行的安全性及可靠性。

附图说明

图1为本发明的剖面示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例为一种库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构及施工方法，具有库底沥青混凝面板、库坡混凝土面板，以及连接两侧的库底沥青混凝面板与库坡混凝土面板的混凝土基座1。混凝土基座1包括与库底沥青混凝面板表面平滑连接的基座顶面1－1、与库坡混凝土面板垂直或近似垂直连接的基座库坡侧面坡1－2、与库底沥青混凝面板垂直或近似垂直连接的基座库底侧面坡1－3，以及底部基座1－4，库底沥青混凝面板从下而上依次为碎石垫层5、沥青混凝土整平胶结层6、加筋网8、沥青混凝土防渗层9和沥青玛蹄脂封闭层11，且在基座库底侧面坡1－3、沥青混凝土整平胶结层6和加筋网8所围成的三角区域内布置有沥青砂浆楔形体7，在沥青混凝土防渗层9和沥青玛蹄脂封闭层11之间设有沥青混凝土加厚层10，库坡混凝土面板由下而上依次为无砂混凝土垫层12和钢筋混凝土面板13，在混凝土基座1的基座顶面1－1与加筋网8相接触部位的端部设有下凹齿槽状的塑性填料4，在基座库坡侧面坡1－2与库坡混凝土面板的连接部位设有止水系统14；混凝土基座1内埋设有排水廊道2，在排水廊道的两侧壁中设置有分别伸入碎石垫层5和无砂混凝土垫层12的排水管3。

本实施例的具体施工步骤如下：

a、混凝土基座1及排水廊道2的浇筑：在库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接处浇筑混凝土基座1，用于维持库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板的稳定性，并在混凝土基座1内设置结构尺寸一般能够满足排水及检修人员通行的排水廊道2；根据地质条件，底部基座1－4的两侧边坡开挖不易太陡，且顺坡面坡度为1:K，K的取值范围为0.3～0.75；基座顶面1－1与库底沥青混凝面板的加筋网8相接，基座库底侧面坡1－3与由碎石垫层5，沥青混凝土整平胶结层6和沥青砂浆楔形体7形成的断面垂直或近似垂直相接，从而保证面板受力均衡；基座库坡侧面坡1－2与库坡混凝土面板垂直或近似垂直相接，从而保证面板受力均衡；

b、排水管3的埋设：埋设与排水廊道2的两侧壁相连通并分别伸入碎石垫层5和无砂混凝土垫层12的排水管3，用于将坝基的渗透水流引入排水廊道2中，排水管3的尺寸参考渗流计算得到的渗漏量来综合确定；

c、塑性填料4的填塞：在混凝土基座1的基座顶面1－1与加筋网8的接触部位设置下凹齿槽状的塑性填料4，用于延长渗径，确保沥青混凝土防渗层9与混凝土基座1接触良好，塑性填料4的深度为0.5～1.5m、底宽为0.5～1m；

d、碎石垫层5的填筑：碎石垫层5布置在库底沥青混凝面板的最底层，为库底整个防渗体型提供支撑，该碎石垫层一般采用弱风化或新鲜石料制成，最大粒径一般为80mm，压实后渗透系数K>5×10^-2cm/s，碎石垫层的表面变形模量一般大于35MPa；

e、沥青混凝土整平胶结层6的浇筑：在碎石垫层5的上方浇筑沥青混凝土整平胶结层6，该整平胶结层的厚度为10cm左右，工程中整平胶结层沥青混凝土应满足下表1的主要技术指标；

表1整平胶结层的主要技术指标

序号	项目	单位	指标	说明
					1	孔隙率	％	10～15
2	热稳定系数		≤4.5	20℃与50℃时的抗压强度之比
					3	水稳定系数		≥0.85

f、沥青砂浆楔形体7的浇筑：在沥青混凝土整平胶结层6、加筋网8与基座库底侧面坡1－3所围成的三角地带浇筑沥青砂浆楔形体7，该楔形体为由沥青与细骨料、以及填料拌和冷却凝固而成的混合物，具有一定的强度和韧性，工程中沥青砂浆楔形体7的材料应满足下表2的主要技术指标；

表2沥青砂浆楔形体的主要技术指标

g、加筋网8的铺设：在浇筑沥青混凝土防渗层9前，先铺设加筋网8，由于沥青混凝土与其他混凝土结构的接触部位为需要处理的薄弱环节，故加筋网8的设置对整个结构强度，即抗破坏能力有加大幅度的提高，可减薄接触部位的厚度，加筋网8为聚酯网格材料，布设范围为距离塑性填料(4)靠库坡侧的长度为D1＝5～10m；

h、沥青混凝土防渗层9及沥青混凝土加厚层10的浇筑：在加筋网8上表面浇筑沥青混凝土防渗层9，厚度一般为8～10cm，沥青混凝土加厚层10紧临防渗层布置；加厚层一般设置于沥青混凝土与其他混凝土结构的接触部位，主要为防止接触部位的应力过大或不均匀导致防渗层开裂；加厚层采用与防渗层相同的材料，厚度为5cm左右，对于特别复杂的接头部位，厚度可适当增加，加厚层的布设范围为距离塑性填料4靠库坡侧的长度为D2＝(D1+1～3)m，工程中沥青混凝土防渗层的材料应满足下表3的主要技术指标；

表3沥青混凝土防渗层的主要技术指标

i、沥青玛蹄脂封闭层11的涂刷：沥青玛蹄脂封闭层11涂刷在沥青混凝土防渗层9及沥青混凝土加厚层10的上表面，主要将防渗层与空气、水、阳光隔开，减缓防渗层的老化作用，厚度一般为2mm，沥青玛蹄脂为由沥青和填料配置而成的沥青混合物，工程中沥青玛碲脂的材料应满足下表4的主要技术指标；

表4沥青玛碲脂封闭层的主要技术指标

j、无砂混凝土垫层12的铺设：在库坡侧浇筑钢筋混凝土面板13前，先铺设振捣密实的无砂混凝土垫层12，对钢筋混凝土面板13起支撑作用，厚度一般为5～20m；

k、钢筋混凝土面板13的浇筑：在无砂混凝土垫层12上方浇筑钢筋混凝土面板13，该面板为库坡侧的防渗屏障，厚度t一般按照下式计算确定：

t＝0.30+(0.002～0.0035)H

式中t为面板厚度，单位m；

H为计算断面至面板顶部的垂直高度，单位m；

对于面板垂直高度小于70m的中低坝，面板可按等厚度设计，t＝0.3～0.4m，面板顺坡向的坡度为1：M，其中M不应小于0.75；

l、止水系统14的安装：在库坡混凝土面板与基座库坡侧面坡1－2之间设置可靠的止水系统14，由于该衔接部位可能为应力集中或受力不均匀的部位，因此一般工程中至少设置两道止水，包括底部铜止水和顶部SR止水；在施工过程中应加强铜止水的保护，防止施工中的破损，SR的塞填应采用机械施工，确保SR填料的饱满和密实。

Claims (1)

1.一种库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接结构的施工方法，其特征在于：该连接结构通过混凝土基座(1)连接两侧的库底沥青混凝面板与库坡混凝土面板，所述混凝土基座(1)包括基座顶面(1－1)、基座库坡侧面坡(1－2)、基座库底侧面坡(1－3)及底部基座(1－4)，底部基座(1－4)两侧的顺坡面坡度为1：K，K＝0.3～0.75，基座顶面(1－1)与库底沥青混凝面板表面平滑连接；所述基座库坡侧面坡(1－2)与库坡混凝土面板近似垂直相交，基座库底侧面坡(1－3)与库底沥青混凝面板近似垂直相交；所述混凝土基座(1)内设置排水廊道(2)和分别通向库底沥青混凝面板与库坡混凝土面板的排水管(3)；

所述库底沥青混凝面板从下而上依次为碎石垫层(5)、沥青混凝土整平胶结层(6)、加筋网(8)、沥青混凝土防渗层(9)和沥青玛蹄脂封闭层(11)，且在沥青混凝土整平胶结层(6)、加筋网(8)与基座库底侧面坡(1－3)所围成的三角地带设置沥青砂浆楔形体(7)，并在沥青混凝土防渗层(9)和沥青玛蹄脂封闭层(11)之间加设沥青混凝土加厚层(10)；

所述库坡混凝土面板包括下部的无砂混凝土垫层(12)和上部的钢筋混凝土面板(13)，且该面板的顺坡向的坡度为1：M，M大于等于0.75；

所述排水管(3)一端与排水廊道(2)相连，另一端分别伸入无砂混凝土垫层(12)和碎石垫层(5)；

所述连接结构的施工方法步骤如下：

1.1、混凝土基座(1)及排水廊道(2)的浇筑：在库底沥青混凝面板和库坡混凝土面板连接处浇筑混凝土基座(1)，并在该基座内布置排水廊道(2)，基座顶面(1－1)与库底沥青混凝面板的加筋网(8)相接触，基座库底侧面坡(1－3)与由碎石垫层(5)、沥青混凝土整平胶结层(6)和沥青砂浆楔形体(7)形成的断面相接，基座库坡侧面坡(1－2)与库坡混凝土面板相接；

1.2、排水管(3)的埋设：在混凝土基座(1)内埋设排水管(3)，排水管与排水廊道(2)的两侧壁相连通并分别伸入碎石垫层(5)和无砂混凝土垫层(12)；

1.3、塑性填料(4)的填塞：在混凝土基座(1)的基座顶面(1－1)与加筋网(8)相接触部位的端部设置下凹齿槽状的塑性填料(4)，该塑性填料深度为0.5～1.5m、底宽为0.5～1m；

1.4、碎石垫层(5)的填筑：在浇筑沥青混凝土整平胶结层(6)前，先填筑采用弱风化或新鲜石料制成的碎石垫层(5)，碎石的最大粒径为80mm，压实后渗透系数K>5×10^-2cm/s，碎石垫层的表面变形模量大于35MPa；

1.5、沥青混凝土整平胶结层(6)的浇筑：在碎石垫层(5)的上方浇筑沥青混凝土整平胶结层(6)，该整平胶结层的厚度为10cm；

1.6、沥青砂浆楔形体(7)的浇筑：在沥青混凝土整平胶结层(6)、加筋网(8)与基座库底侧面坡(1－3)所围成的三角地带浇筑沥青砂浆楔形体(7)，该楔形体为由沥青与细骨料、以及填料拌和冷却凝固而成的混合物；

1.7、加筋网(8)的铺设：在浇筑沥青混凝土防渗层(9)前，先铺设加筋网(8)，加筋网为聚酯网格材料，布设范围为距离塑性填料(4)靠库坡侧的长度为D1＝5～10m；

1.8、沥青混凝土防渗层(9)及沥青混凝土加厚层(10)的浇筑：在加筋网(8)上表面浇筑8～10cm的沥青混凝土防渗层(9)，并在防渗层上方浇筑沥青混凝土加厚层(10)，该加厚层采用与防渗层相同的材料，厚度为5cm、布设范围为距离塑性填料(4)靠库坡侧的长度为D2＝(D1+1～3)m；

1.9、沥青玛蹄脂封闭层(11)的涂刷：沥青玛蹄脂封闭层(11)涂刷在沥青混凝土防渗层(9)及沥青混凝土加厚层(10)的上表面，厚度为2mm，沥青玛蹄脂为由沥青和填料配置而成的沥青混合物；

1.10、无砂混凝土垫层(12)的铺设：在库坡侧浇筑钢筋混凝土面板(13)前，先铺设振捣密实的无砂混凝土垫层(12)，该垫层厚度为5～20m；

1.11、钢筋混凝土面板(13)的浇筑：在无砂混凝土垫层(12)上方浇筑钢筋混凝土面板(13)；

1.12、止水系统(14)的安装：在库坡混凝土面板与基座库坡侧面坡(1－2)的接触部位设置止水系统(14)，止水系统包括底部铜止水和顶部SR止水。