CN105064288A - 一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构及施工方法 - Google Patents

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本发明涉及一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构及施工方法。本发明的目的是减少对岸坡坡积体的大面积开挖，避免大方量开挖料的运输，相应减小弃渣场的规模，较大改善的工程投资，同时有效地保护生态环境，体现良好的经济性及环保性。本发明的技术方案是：该结构具有混凝土坝段和土石坝段，混凝土坝段包括混凝土坝体和混凝土坝体底部的基础帷幕灌浆廊道，土石坝段包括粘土心墙和粘土心墙两侧的心墙堆石坝，混凝土坝段与土石坝段衔接部位设有过渡区，该衔接部位两侧布置有扇形堆石区；过渡区靠土石坝段侧的坡度为1：N，N＝1～2；扇形堆石区靠混凝土坝段侧的坡度为1：K，K＝1.8～2.5；基础帷幕灌浆廊道与粘土心墙内均布置有基础灌浆帷幕。

Description

一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构及施工方法
一、技术领域
本发明涉及一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构及施工方法，主要适用于河床及岸坡地质条件差异性较大的挡水建筑物结构布置等类似工程。
二、背景技术
在水利水电工程中，由于地质条件的限制，常常在选定的坝址区河床覆盖层深度较小，新鲜的岩石埋深较浅，而岸坡坡积体厚度较大；如此复杂的地质条件，使得在坝型及枢纽布置的选择上较为困难：若选择土石坝坝型，则泄洪消能结构设计上存在困难；若选择混凝土坝型，则岸坡坡积体的开挖与支护将会带来巨大的工程投资。
三、发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构及施工方法，减少对岸坡坡积体的大面积开挖，避免大方量开挖料的运输，相应减小弃渣场的规模，较大改善的工程投资，同时有效地保护生态环境，体现良好的经济性及环保性；该结构适应性强、施工便捷，两种坝型之间通过过渡区的设计，增加工程运行的安全性和可靠性，具有良好的应用前景。
本发明所采用的技术方案是：一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构，该结构具有混凝土坝段和土石坝段，所述混凝土坝段包括混凝土坝体和混凝土坝体底部的基础帷幕灌浆廊道，所述土石坝段包括粘土心墙和粘土心墙两侧的心墙堆石坝，其特征在于：所述混凝土坝段与土石坝段衔接部位设有过渡区，该衔接部位两侧布置有扇形堆石区；所述过渡区靠土石坝段侧的坡度为1：N，N＝1～2；所述扇形堆石区靠混凝土坝段侧的坡度为1：K，K＝1.8～2.5；所述基础帷幕灌浆廊道与粘土心墙内均布置有基础灌浆帷幕。
所述过渡区的水平厚度D＝1.5～3m，采用高塑性粘土。
所述扇形堆石区靠混凝土坝段侧的坡面上设有若干级宽度d＝2～4m的马道。
所述混凝土坝段和土石坝段的基础灌浆帷幕的灌浆中心线保持在一条水平线上。
本发明所述的混凝土坝与土石坝的混合坝型结构的施工方法，包括以下步骤：
a.混凝土坝段：混凝土坝段采用常规的手段进行施工，主要包括混凝土坝体和基础帷幕灌浆廊道的施工；
b.两种坝型衔接：在混凝土坝段施工完毕或施工到某一高程后，进行土石坝段的施工填筑前，要进行两种坝型衔接部位过渡区的施工，过渡区采用高塑性粘土，水平厚度D＝1.5～3m，过渡区靠土石坝段侧的边坡坡度为1：N，N＝1～2，与土石坝段平行填筑上升，在填筑过渡区前，清除混凝土坝体表面的乳皮、粉尘及附着的杂物；在填过渡区时，洒水湿润，并边涂刷浓泥浆、边铺土、边夯实，泥浆厚3mm～5mm，且土与水质量比为1：2.5；
c.土石坝段：土石坝段主要包括粘土心墙和心墙堆石坝，并设置有扇形堆石区确保心墙堆石坝的稳定，扇形堆石区靠混凝土坝段侧的坡度为1：K，K＝1.8～2.5；在土石坝段填筑前，通过控制点放样，确定扇形堆石区的边界，先填筑底高程处的扇形堆石区，随后进行扇形堆石区、心墙堆石坝、粘土心墙和过渡区的平行上升填筑；
d.基础防渗：基础防渗的设计通过基础灌浆帷幕灌浆方式处理，并使混凝土坝段和土石坝段的基础防渗轴线，即基础灌浆帷幕的灌浆中心线保持在一条水平线上。
本发明的有益效果是：本发明具有以下特征：a.经济性：本发明减少了对岸坡坡积体的大面积开挖及边坡支护，采用当地材料将坝坡积体作为基础进行利用，有效地节约了工程投资，具有良好的经济性；b.可靠性：本发明利用适应地基能力较强的土石坝作为岸坡坝段，并在两种坝型之间设置了过渡区和扇形堆积体衔接区，使得整个结构很好地适应了基础的变形及外荷载的作用，具有较强的可靠性；c.环保性：本发明避免了大面积土石方的开挖，弃渣场的规模也相应减小，有效地保护了生态环境，体现了良好的环保性；d.实用性：本发明设计简单，施工便利，不需要特殊的工程设备，具有较强的实用性。
四、附图说明：
图1是本发明平面示意图。
图2是本发明的A-A剖面布置图。
图3是本发明的B-B剖面布置图。
五、具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实施例为一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构及施工方法，该混合坝型结构包括混凝土坝段、土石坝段和衔接混凝土坝段与土石坝段的过渡区3与扇形堆石区6。
混凝土坝段主要包括混凝土坝体1和混凝土坝体1底部的基础帷幕灌浆廊道2等。
土石坝段主要包括粘土心墙5和粘土心墙两侧的心墙堆石坝4等。
土石坝段和衔接混凝土坝段的衔接部位主要包括土石坝段与混凝土坝段之间的过渡区3和土石坝段与混凝土坝段衔接部位两侧的扇形堆石区6；过渡区3采用高塑性粘土，水平厚度D＝1.5～3m；其中，高塑性粘土的颗粒组成控制标准为：最大粒径不大于20mm，大于5mm颗粒含量小于10％，小于0.075mm粒径含量不少于60％，小于0.005mm的粒径含量宜不少于20％；高塑性粘土含水率应严格控制在ωop+1％≤ω≤ωop+3.5％之间(ωop为击实试验得到的最优含水率)；为便于土石坝在高塑性粘土部位施工碾压，过渡区3靠土石坝段侧的边坡坡度设计为1：N，N＝1～2。
扇形堆石区6的功能包括确保两种坝型衔接部位心墙堆石坝4的稳定，以及对衔接部位的过渡区3进行防护；根据扇形堆石区6的土石料情况，选择综合坡度为1：K，K＝1.8～2.5，若扇形堆石区6高度较高，为确保稳定，可设置一级或多级马道6—1，马道宽度为d＝2～4m。
本实施例的具体实施方式为：
a.混凝土坝段：混凝土坝段按照《混凝土重力坝设计规范》(DL5108-1999)、《水工混凝土结构设计规范》(DLT5057-2009)等进行设计，常规手段进行施工，主要包括混凝土坝体1和基础帷幕灌浆廊道2等；
b.两种坝型衔接：混凝土坝段施工完毕或施工到某一高程后，在进行土石坝段的施工填筑前，要进行两种坝型衔接部位过渡区3的施工，过渡区3靠土石坝段的侧坡坡度为1：N，N＝1～2，与土石坝段平行填筑上升，在填筑过渡区3前，应清除混凝土坝体1表面的乳皮、粉尘及附着的杂物；在填过渡区3时，应洒水湿润，并边涂刷浓泥浆、边铺土、边夯实，泥浆厚3mm～5mm，一般情况下土与水质量比为1：2.5，具体通过试验确定；
c.土石坝段：土石坝段按照《碾压式土石坝设计规范》(DL5395-2007)等进行设计；土石坝段主要包括粘土心墙5和心墙堆石坝4(本实施例中根据料源情况，选择粘土心墙5作为土石坝段的防渗体)；
为确保两种坝型衔接部位心墙堆石坝4的稳定，设置有扇形堆石区6；在土石坝段填筑前，通过控制点放样，确定扇形堆石区6的边界，先填筑底高程处的扇形堆石区6，随后进行扇形堆石区6、心墙堆石坝4、粘土心墙5和过渡区3的平行填筑上升，具体的碾压参数以现场试验为依据确定；
d.基础防渗：根据混凝土坝段及土石坝段的基础地质条件，按照规范的要求，进行基础防渗设计；基础防渗通过基础灌浆帷幕7灌浆方式处理，在设计时，为确保基础防渗的可靠性，尽量使两种坝型的基础防渗轴线(基础灌浆帷幕7的灌浆中心线)保持在一条水平线上。

Claims (5)

1.一种混凝土坝与土石坝的混合坝型结构，该结构具有混凝土坝段和土石坝段，所述混凝土坝段包括混凝土坝体(1)和混凝土坝体底部的基础帷幕灌浆廊道(2)，所述土石坝段包括粘土心墙(5)和粘土心墙两侧的心墙堆石坝(4)，其特征在于：所述混凝土坝段与土石坝段衔接部位设有过渡区(3)，该衔接部位两侧布置有扇形堆石区(6)；所述过渡区(3)靠土石坝段侧的坡度为1：N，N＝1～2；所述扇形堆石区(6)靠混凝土坝段侧的坡度为1：K，K＝1.8～2.5；所述基础帷幕灌浆廊道(2)与粘土心墙(5)内均布置有基础灌浆帷幕(7)。
2.根据权利要求1所述的混凝土坝与土石坝的混合坝型结构，其特征在于：所述过渡区(3)的水平厚度D＝1.5～3m，采用高塑性粘土。
3.根据权利要求1或2所述的混凝土坝与土石坝的混合坝型结构，其特征在于：所述扇形堆石区(6)靠混凝土坝段侧的坡面上设有若干级宽度d＝2～4m的马道(6—1)。
4.根据权利要求3所述的混凝土坝与土石坝的混合坝型结构，其特征在于：所述混凝土坝段和土石坝段的基础灌浆帷幕(7)的灌浆中心线保持在一条水平线上。
5.一种如权利要求4所述的混凝土坝与土石坝的混合坝型结构的施工方法，其特征在于步骤如下：
a.混凝土坝段：混凝土坝段采用常规的手段进行施工，主要包括混凝土坝体(1)和基础帷幕灌浆廊道(2)的施工；
b.两种坝型衔接：在混凝土坝段施工完毕或施工到某一高程后，进行土石坝段的施工填筑前，要进行两种坝型衔接部位过渡区(3)的施工，过渡区(3)采用高塑性粘土，水平厚度D＝1.5～3m，过渡区(3)靠土石坝段侧的边坡坡度为1：N，N＝1～2，与土石坝段平行填筑上升，在填筑过渡区(3)前，清除混凝土坝体(1)表面的乳皮、粉尘及附着的杂物；在填过渡区(3)时，洒水湿润，并边涂刷浓泥浆、边铺土、边夯实，泥浆厚3mm～5mm，且土与水质量比为1：2.5；
c.土石坝段：土石坝段主要包括粘土心墙(5)和心墙堆石坝(4)，并设置有扇形堆石区(6)确保心墙堆石坝(4)的稳定，扇形堆石区(6)靠混凝土坝段侧的坡度为1：K，K＝1.8～2.5；在土石坝段填筑前，通过控制点放样，确定扇形堆石区(6)的边界，先填筑底高程处的扇形堆石区(6)，随后进行扇形堆石区(6)、心墙堆石坝(4)、粘土心墙(5)和过渡区(3)的平行上升填筑；
d.基础防渗：基础防渗的设计通过基础灌浆帷幕(7)灌浆方式处理，并使混凝土坝段和土石坝段的基础防渗轴线，即基础灌浆帷幕(7)的灌浆中心线保持在一条水平线上。
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