CN105155477A - 高土石坝护坡结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种施工方便且护坡性能更好的高土石坝护坡结构以及该护坡结构的施工方法。该高土石坝护坡结构，包括分别设置在高土石坝坝体堆石上、下游侧表面的上游坝面和下游坝面，所述上游坝面主要由多块上游砌块砌筑而成，所述下游坝面主要由多块下游砌块砌筑而成；所述上游砌块和下游砌块均为形状规则的多边形结构；所述上游坝面和下游坝面与坝体堆石之间均设有碎石垫层。该护坡结构主要采用形状规则的多边形上游砌块和下游砌块砌筑而成，坝面整体性好、平整度高，施工方便快速，且在地震过程中不易产生松动、滚落或滑移等破坏，具有良好的抗震效果，护坡性能更好；碎石垫层使得坝体堆石表面更平整，利于上游砌块和下游砌块砌筑。
Description
技术领域
本发明属于水利水电工程领域，具体涉及一种高土石坝护坡结构及其施工方法。
背景技术
高土石坝具有选材容易、造价较低、结构简单、抗震性能好等优点，是水利水电工程领域广泛采用的一种坝型。高土石坝的坝坡会受到库水波浪淘刷、顺坡水流冲刷等侵蚀作用以及冻胀干裂作用，且地震荷载作用下，高土石坝破坏将首先从坝顶部开始，主要表现为坝顶部上、下游坝面堆石松动、滚落，甚至局部浅层滑动，因此，高土石坝的上、下游坝面必须采取护坡措施。
在本发明之前，高土石坝坝面一般采取大块石护坡、干砌石护坡、浆砌石护坡或其他混凝土护坡结构。大块石护坡由于块石体积和质量均较大，无法实现人工砌筑，施工不便，在机械砌筑施工过程中，坝面平整度难以得到保证，影响坝体的整体美观；干砌石护坡可以进行人工砌筑，坝面平整度虽然能够得到保证，但由于块石体积和质量较小且形状各异，导致其抗震性能较差、护坡性能不好，例如，2008年“5·12”汶川大地震中，紫坪铺高面板堆石坝下游坡面在靠近坝顶附近的干砌石就出现了松动、滚落和滑移等破坏；浆砌石护坡存在施工工期长，工程造价和人工费用高等缺点。块石护坡结构和其他混凝土护坡结构由于表面不能生长植被，还存在着与周围生态环境不协调的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种施工方便且护坡性能更好的高土石坝护坡结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高土石坝护坡结构，包括分别设置在高土石坝坝体堆石上、下游侧表面的上游坝面和下游坝面，所述上游坝面主要由多块上游砌块砌筑而成，所述下游坝面主要由多块下游砌块砌筑而成；所述上游砌块和下游砌块均为形状规则的多边形结构；所述上游坝面和下游坝面与坝体堆石之间均设有碎石垫层。
进一步的是，所述上游砌块为正六边形的预制混凝土砌块，所述下游砌块为正六边形的预制无砂混凝土砌块。
进一步的是，所述上游砌块上设有排水孔，所述排水孔与碎石垫层之间设有反滤土工布。
进一步的是，所述反滤土工布的最小长度不小于三倍排水孔的直径，且反滤土工布的几何中心与排水孔的轴心线共线。
进一步的是，所述上游砌块的边长为30～50cm、厚度为20～40cm；所述排水孔设置在上游砌块的中心，其直径为50～100mm。
进一步的是，所述下游砌块的边长为30～50cm、厚度为20～40cm。
进一步的是，所述下游砌块的外表面上设置有拌有草种的有机腐殖土层。
进一步的是，所述上游坝面与坝体堆石之间的碎石垫层为两层且厚度均为20～30cm，其中与上游坝面相贴合的碎石垫层中碎石的最大粒径为10～20mm、与坝体堆石相贴合的碎石垫层中碎石的最大粒径为20～40mm；所述下游砌块与坝体堆石之间的碎石垫层为一层，厚度为20～30cm，该碎石垫层中碎石的最大粒径为10～20mm。
本发明还提供了一种高土石坝护坡结构的施工方法，用于施工上述的高土石坝护坡结构，包括下列步骤：
a、分层填筑、碾压高土石坝坝体堆石，在碾压后的坝体堆石的上、下游表面上铺设碎石垫层；
b、将铺设完成后的碎石垫层表面修理平整，在上、下游碎石垫层表面上分别砌筑上游砌块和下游砌块；所述上游砌块和下游砌块均为形状规则的多边形结构；
c、重复步骤a和b直至达到坝体设计高程为止；砌筑在坝体上、下游侧的多块上游砌块和下游砌块分别构成上游坝面和下游坝面。
进一步的是，步骤a中，每碾压完一层坝体堆石后即开始在其表面铺设碎石垫层；其中，在位于坝体堆石上游侧的表面上铺设两层厚度均为20～30cm的碎石垫层，且位于上侧的碎石垫层中碎石的最大粒径为10～20mm、位于下侧的碎石垫层中碎石的最大粒径为20～40mm；在位于坝体堆石下游侧的表面上铺设一层厚度为20～30cm的碎石垫层、该碎石垫层中碎石的最大粒径为10～20mm；
步骤b中，在每层坝体堆石表面的碎石垫层铺设完成后，采用反铲对碎石垫层表面进行修坡处理，并铺设上游砌块和下游砌块；所述上游砌块上设有排水孔，每铺设一块上游砌块均在所述排水孔与碎石垫层之间设置一块反滤土工布；每铺设一块下游砌块均在其外表面上设置一层以上拌有草种的有机腐殖土层。
本发明的有益效果是：该护坡结构主要采用形状规则的多边形上游砌块和下游砌块砌筑而成，坝面整体性好、平整度高，施工方便快速，且在地震过程中不易产生松动、滚落或滑移等破坏，具有良好的抗震效果，护坡性能更好；碎石垫层使得坝体堆石表面更平整，利于上游砌块和下游砌块砌筑。正六边形的砌块砌筑成的护坡结构更稳定，护坡性能更好。排水孔能够保证库水降落时坝面自由排水，可以避免冬季坝体冻胀干裂破坏；反滤土工布使坝内细颗粒不易被带出。预制无砂混凝土砌块具有孔隙大、透水性好等特点；在下游砌块表面铺设拌有草种的有机腐殖土层，可在下游坝面生长植被，绿色植被不仅具有美化环境的功能，植被根系还能够增强下游坝坡的稳定性和抵抗顺坡向水流冲刷的能力。
附图说明
图1是本发明中高土石坝护坡结构的实施结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是图1中B处的局部放大图；
图4是图1中M向视图；
图5是图1中N向视图；
图中标记为：上游坝面1、上游砌块11、排水孔111、反滤土工布112、下游坝面2、下游砌块21、有机腐殖土层22、坝体堆石3、碎石垫层4、心墙5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
结合图1、图2、图3、图4和图5所示，高土石坝护坡结构，包括分别设置在高土石坝坝体堆石3上、下游侧表面的上游坝面1和下游坝面2，所述上游坝面1主要由多块上游砌块11砌筑而成，所述下游坝面2主要由多块下游砌块21砌筑而成；所述上游砌块11和下游砌块21均为形状规则的多边形结构；所述上游坝面1和下游坝面2与坝体堆石3之间均设有碎石垫层4。其中，形状规则的多边形通常指三边以上的正多边形，当然也可以是梯形、平行四边形等等；所述上游砌块11和下游砌块21一般采用混凝土材料制作。优选的，采用正六边形的预制混凝土砌块作为上游砌块11，采用正六边形的预制无砂混凝土砌块作为下游砌块21；各上游砌块11之间及各下游砌块21之间均通过砌筑料进行砌筑；正六边形的上游砌块11和下游砌块21结构稳定，砌筑后形成的坝面强度较高，护坡效果更好。碎石垫层4主要用于找平，使坝体堆石3表面更平整，以利于上游砌块11和下游砌块21的砌筑；同时，碎石垫层4能够将坝体堆石3表面的缝隙填堵住，增强了坝体堆石3抵抗滑移或坍塌等破坏的能力。
作为本发明的一种优选方案，如图4所示，所述上游砌块11上设有排水孔111，所述排水孔111与碎石垫层4之间设有反滤土工布112。排水孔111能够保证库水降落时上游坝面1自由排水，可以避免冬季坝体冻胀干裂破坏；反滤土工布112能够保证排水孔111排水时坝内细颗粒不被带出。
在上述基础上，为了达到更好的反滤效果，所述反滤土工布112的最小长度不小于三倍排水孔111的直径，且反滤土工布112的几何中心与排水孔111的轴心线共线。反滤土工布112的最小长度是指：反滤土工布112上过其几何中心且两端位于其边缘的最短线段的长度；本文所述的不小于即指大于等于。具体的，所述上游砌块11的边长为30～50cm、厚度为20～40cm；所述排水孔111设置在上游砌块11的中心，其直径为50～100mm。所述下游砌块21的边长为30～50cm、厚度为20～40cm。上述尺寸的上游砌块11和下游砌块21既利于施工，又具有较好的护坡效果。
作为本发明的又一种优选方案，如图5所示，所述下游砌块21的外表面上设置有拌有草种的有机腐殖土层22。高土石坝建设完成后，拌有草种的有机腐殖土层22中的草种开始生长，最终在下游坝面2的表面形成鲜草覆盖层，该鲜草覆盖层可以保护下游坝面2，使其不受顺坡水流的直接冲刷，不仅具有美化环境的功能，还能够增强下游坝面2的稳定性、抗冲刷能力及抗震能力。
优选的，所述上游坝面1与坝体堆石3之间的碎石垫层4为两层且厚度均为20～30cm，其中与上游坝面1相贴合的碎石垫层4中碎石的最大粒径为10～20mm、与坝体堆石3相贴合的碎石垫层4中碎石的最大粒径为20～40mm；所述下游砌块21与坝体堆石3之间的碎石垫层4为一层，厚度为20～30cm，该碎石垫层4中碎石的最大粒径为10～20mm。上述尺寸的碎石垫层4选材容易且更利于工作人员施工。
高土石坝护坡结构的施工方法，用于施工上述的高土石坝护坡结构，包括下列步骤：
a、分层填筑、碾压高土石坝坝体堆石3，在碾压后的坝体堆石3的上、下游表面上铺设碎石垫层4；
b、将铺设完成后的碎石垫层4表面修理平整，在上、下游碎石垫层4表面上分别砌筑上游砌块11和下游砌块21；所述上游砌块11和下游砌块21均为形状规则的多边形结构；
c、重复步骤a和b直至达到坝体设计高程为止；砌筑在坝体上、下游侧的多块上游砌块11和下游砌块21分别构成上游坝面1和下游坝面2。
优选的，步骤a中，每碾压完一层坝体堆石3后即开始在其表面铺设碎石垫层4；其中，在位于坝体堆石3上游侧的表面上铺设两层厚度均为20～30cm的碎石垫层4，且位于上侧的碎石垫层4中碎石的最大粒径为10～20mm、位于下侧的碎石垫层4中碎石的最大粒径为20～40mm；在位于坝体堆石3下游侧的表面上铺设一层厚度为20～30cm的碎石垫层4、该碎石垫层4中碎石的最大粒径为10～20mm；
步骤b中，在每层坝体堆石3表面的碎石垫层4铺设完成后，采用反铲对碎石垫层4表面进行修坡处理，并铺设上游砌块11和下游砌块21；所述上游砌块11上设有排水孔111，每铺设一块上游砌块11均在所述排水孔111与碎石垫层4之间设置一块反滤土工布112；每铺设一块下游砌块21均在其外表面上设置一层以上拌有草种的有机腐殖土层22。
实施例
某心墙堆石坝坝高H＝200m，其护坡结构包括分别设置在坝体堆石3上、下游侧表面的上游坝面1和下游坝面2；所述上游坝面1主要由多块上游砌块11砌筑而成，所述上游砌块11为正六边形的预制混凝土砌块，上游砌块11的边长为30cm、厚度为20cm，上游砌块11的中心设有直径为50mm的排水孔111；所述下游坝面2主要由多块下游砌块21砌筑而成，所述下游砌块21为正六边形的预制无砂混凝土砌块，下游砌块21的边长为40cm、厚度为20cm，下游砌块21的外表面上设置有拌有草种的有机腐殖土层22；各砌块之间均通过砌筑料进行砌筑；所述上游坝面1和下游坝面2与坝体堆石3之间均设有碎石垫层4，所述上游坝面1与坝体堆石3之间的碎石垫层4为两层且厚度均为20cm，其中与上游坝面1相贴合的碎石垫层4中碎石的最大粒径为15mm、与坝体堆石3相贴合的碎石垫层4中碎石的最大粒径为30mm；所述下游砌块21与坝体堆石3之间的碎石垫层4的厚度为20cm、碎石的最大粒径为15mm；所述排水孔111与碎石垫层4之间设有正方形的反滤土工布112，所述反滤土工布112的边长为150mm，且反滤土工布112的几何中心与排水孔111的轴心线共线。
上述心墙堆石坝的施工过程：
1)、分层填筑、碾压高土石坝坝体堆石3，每碾压完一层坝体堆石3后在坝体堆石3的上、下游表面上铺设碎石垫层4；其中，在位于坝体堆石3上游侧的表面上铺设两层厚度均为20cm的碎石垫层4，且位于上侧的碎石垫层4中碎石的最大粒径为15mm、位于下侧的碎石垫层4中碎石的最大粒径为30mm；在位于坝体堆石3下游侧的表面上铺设一层厚度为20cm的碎石垫层4、该碎石垫层4中碎石的最大粒径为15mm；
2)、在每层坝体堆石3表面的碎石垫层4铺设完成后，采用反铲对碎石垫层4表面进行修坡处理，将碎石垫层4表面修理平整；接着，用砌筑料将上游砌块11砌筑在位于坝体堆石3上游侧的碎石垫层4表面、并用砌筑料将下游砌块21砌筑在位于坝体堆石3下游侧的碎石垫层4表面；其中，上游砌块11为正六边形的预制混凝土砌块，其边长为30cm、厚度为20cm，上游砌块11的中心设有直径为50mm的排水孔111，在排水孔111与碎石垫层4之间设置边长为150mm的正方形反滤土工布112，设置时使反滤土工布112的几何中心与排水孔111的轴心线共线；下游砌块21为正六边形的预制无砂混凝土砌块，其边长为40cm、厚度为20cm，在下游砌块21的外表面上设置一层拌有草种的有机腐殖土层22；
3)、重复步骤1)和2)直至达到坝体设计高程为止；砌筑在坝体上、下游侧的多块上游砌块11和下游砌块21分别构成上游坝面1和下游坝面2。
Claims (10)
1.高土石坝护坡结构，其特征在于：包括分别设置在高土石坝坝体堆石(3)上、下游侧表面的上游坝面(1)和下游坝面(2)，所述上游坝面(1)主要由多块上游砌块(11)砌筑而成，所述下游坝面(2)主要由多块下游砌块(21)砌筑而成；所述上游砌块(11)和下游砌块(21)均为形状规则的多边形结构；所述上游坝面(1)和下游坝面(2)与坝体堆石(3)之间均设有碎石垫层(4)。
2.如权利要求1所述的高土石坝护坡结构，其特征在于：所述上游砌块(11)为正六边形的预制混凝土砌块，所述下游砌块(21)为正六边形的预制无砂混凝土砌块。
3.如权利要求1或2所述的高土石坝护坡结构，其特征在于：所述上游砌块(11)上设有排水孔(111)，所述排水孔(111)与碎石垫层(4)之间设有反滤土工布(112)。
4.如权利要求3所述的高土石坝护坡结构，其特征在于：所述反滤土工布(112)的最小长度不小于三倍排水孔(111)的直径，且反滤土工布(112)的几何中心与排水孔(111)的轴心线共线。
5.如权利要求3所述的高土石坝护坡结构，其特征在于：所述上游砌块(11)的边长为30～50cm、厚度为20～40cm；所述排水孔(111)设置在上游砌块(11)的中心，其直径为50～100mm。
6.如权利要求2所述的高土石坝护坡结构，其特征在于：所述下游砌块(21)的边长为30～50cm、厚度为20～40cm。
7.如权利要求1、2或6所述的高土石坝护坡结构，其特征在于：所述下游砌块(21)的外表面上设置有拌有草种的有机腐殖土层(22)。
8.如权利要求1或2所述的高土石坝护坡结构，其特征在于：所述上游坝面(1)与坝体堆石(3)之间的碎石垫层(4)为两层且厚度均为20～30cm，其中与上游坝面(1)相贴合的碎石垫层(4)中碎石的最大粒径为10～20mm、与坝体堆石(3)相贴合的碎石垫层(4)中碎石的最大粒径为20～40mm；所述下游砌块(21)与坝体堆石(3)之间的碎石垫层(4)为一层，厚度为20～30cm，该碎石垫层(4)中碎石的最大粒径为10～20mm。
9.高土石坝护坡结构的施工方法，用于施工权利要求1或2所述的高土石坝护坡结构，其特征在于包括下列步骤：
a、分层填筑、碾压高土石坝坝体堆石(3)，在碾压后的坝体堆石(3)的上、下游表面上铺设碎石垫层(4)；
b、将铺设完成后的碎石垫层(4)表面修理平整，在上、下游碎石垫层(4)表面上分别砌筑上游砌块(11)和下游砌块(21)；所述上游砌块(11)和下游砌块(21)均为形状规则的多边形结构；
c、重复步骤a和b直至达到坝体设计高程为止；砌筑在坝体上、下游侧的多块上游砌块(11)和下游砌块(21)分别构成上游坝面(1)和下游坝面(2)。
10.如权利要求9所述的高土石坝护坡结构的施工方法，其特征在于：
步骤a中，每碾压完一层坝体堆石(3)后即开始在其表面铺设碎石垫层(4)；其中，在位于坝体堆石(3)上游侧的表面上铺设两层厚度均为20～30cm的碎石垫层(4)，且位于上侧的碎石垫层(4)中碎石的最大粒径为10～20mm、位于下侧的碎石垫层(4)中碎石的最大粒径为20～40mm；在位于坝体堆石(3)下游侧的表面上铺设一层厚度为20～30cm的碎石垫层(4)、该碎石垫层(4)中碎石的最大粒径为10～20mm；
步骤b中，在每层坝体堆石(3)表面的碎石垫层(4)铺设完成后，采用反铲对碎石垫层(4)表面进行修坡处理，并铺设上游砌块(11)和下游砌块(21)；所述上游砌块(11)上设有排水孔(111)，每铺设一块上游砌块(11)均在所述排水孔(111)与碎石垫层(4)之间设置一块反滤土工布(112)；每铺设一块下游砌块(21)均在其外表面上设置一层以上拌有草种的有机腐殖土层(22)。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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