CN106087880B - 一种300米级高的大坝及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种300米级高的大坝，包括胶凝砂砾石坝和混凝土面板堆石坝，胶凝砂砾石坝位于所述大坝的上游低位，建设高度为70‑100米级；混凝土面板堆石坝位于胶凝砂砾石坝上，建设高度为200‑230米级；所述胶凝砂砾石坝包括位于基底的富浆胶凝砂砾石混凝土和位于富浆胶凝砂砾石混凝土之上的胶凝砂砾石混凝土。本发明的优越效果在于：节约物料资源，保护生态环境，大坝稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种300米级高的大坝及其施工工艺。
背景技术
大坝，是用于拦截江河的水流以抬高水位或调解水量的挡水建筑物。大坝可分为混凝土坝和土石坝两大类；混凝土坝泛指用混凝土浇筑(或碾压)或用预制混凝土块装配而成的坝，土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、碾压等方法堆筑成的挡水坝，当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝、以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。大坝的类型根据坝址的自然条件、建筑材料、施工场地、导流、工期、造价等综合比较选定。雨季时，大坝可适当泄水，泄水能够防洪、发电；旱季时，大坝内的储水可以用作植物灌溉、居民供水等。大坝能够起到调节利用水资源的作用。
中国自1985年开始用现代技术修建混凝土面板堆石坝，在已经建成高30米以上的220多座堆石坝中，坝高100米级的有64座；坝高150米级的有15座；坝高200米级的有5座。随着筑坝技术的发展，筑坝经验的累积；筑坝的高度已经开始向300米级进军。中国雅砻江的锦屏一级大坝高度达305米，目前为世界第一高坝。锦屏一级大坝为混凝土坝，而混凝土坝存在着施工组织复杂，建设工期慢的问题。
例如，专利号为201510827954.4，发明名称为：本发明公开了一种格栅式混凝土面板堆石坝，包括：防浪墙、坝顶道路、堆石区、过渡层、趾板、防渗帷幕、钢筋混凝土格栅、钢筋混凝土面板、垫层，所述钢筋混凝土格栅包括横向格栅、纵向格栅，所述堆石区迎水面设置有过渡层，所述过渡层迎水面设置相互交差的横向格栅、纵向格栅，横向格栅、纵向格栅之间形成有多个格栅单元，所述格栅单元内设置有垫层，所述垫层上设置有钢筋混凝土面板；所述过渡层底端设置有趾板，所述趾板底部设置有防渗帷幕；所述过渡层顶端设置有防浪墙；所述堆石区顶部设置有坝顶道路。该发明专利防浪墙、坝顶道路、堆石区、过渡层、趾板、防渗帷幕、钢筋混凝土均采用格栅形式，施工复杂。
1993年，希腊建成世界第一座胶凝砂砾石坝Marathia坝，而这种新型的筑坝技术自20世纪90年代以来在日本得到了快速的发展。这项技术的核心内容是：利用当地天然砂石料中加入适量的水泥直接用于筑坝。这项筑坝技术带来的显著效果是：大幅度降低筑坝成本，环保，施工高效快速。
专利申请号为201110300767.2，发明名称为：一种胶凝砂砾石坝，在坝体的上下游表面设有防渗层，该防渗层是采用旋喷膜工法或者其他施工方法得到的聚脲弹性体防渗层。必要时可以在坝体的全部挡水和过流面设有聚脲弹性体防渗层。聚脲是一种防水、防腐、抗冲耐磨、抗湿滑、耐热的材料，具有零VOC、符合环保、快速固化、理化力学性能优异、施工效率高等优点，采用聚脲弹性体防渗层会显著提高胶凝砂砾石坝的防渗性能。但该发明防渗层的处理基本上依赖人工施工。
在现有技术中，也有涉及堆石混凝土和胶凝砂砾石复合材料坝及其设计与施工方法。例如专利申请号201010256664.6、发明名称为：一种重力坝技术领域的堆石混凝土和胶凝砂砾石复合材料坝及其设计与施工方法。该复合材料坝坝体由堆石混凝土部分和胶凝砂砾石部分组成，复合材料坝上游侧坝体为所述堆石混凝土部分,下游侧坝体为所述胶凝砂砾石部分。堆石混凝土部分采用堆石混凝土材料(RFC)浇筑。胶凝砂砾石部分采用胶凝砂砾石材料(CSG)浇筑。能同时发挥RFC和CSG两种材料的优点，由于坝体上游侧采用堆石混凝土浇筑，可省去上游面布置防渗面板的工序，简化施工,缩短工期，减少坝体工程量；河床砂砾石、开挖弃渣可用来制备RFC和CSG材料，因此更能充分利用开挖料，降低工程造价，大幅减小对环境的负面影响，具有良好的社会、经济和环境生态效益。但该发明施工方法仅限于低矮坝，施工的最大坝高为52.1米，不适于构筑高度在300米级以上的大坝。
发明内容
本发明是通过如下技术方案实现的，一种300米级高的大坝，所述大坝包括：位于所述大坝上游低位、建筑高度为70-100米级的胶凝砂砾石坝，位于胶凝砂砾石坝上、建筑高度为200-230米级的混凝土面板堆石坝，所述混凝土面板堆石坝包括：自上游至下游依次为第一混凝土面板、第一垫料层、第二垫料层、第一堆石区、第二堆石区和背水面块石护坡，所述胶凝砂砾石坝包括位于大坝基底的富浆胶凝砂砾石混凝土和位于富浆胶凝砂砾石混凝土之上的胶凝砂砾石混凝土。
进一步地，所述胶凝砂砾石混凝土的胶材用量为60～90kg/m3。
进一步地，所述胶凝砂砾石混凝土的骨料粒径为5～30cm。
进一步地，所述胶凝砂砾石混凝土的强度为C3～C5。
进一步地，所述富浆胶凝砂砾石混凝土的强度为C10～C20。
进一步地，所述第一混凝土面板厚度为T＝30cm+0.0035H(H为防浪墙底部以下大坝的高度)。
进一步地，第一垫料层、第二垫料层和背水面块石护坡的厚度分别为3～5m、3～5m和0.8～1.0m。
进一步地，所述混凝土胶材为水泥或水泥和粉煤灰的混合料。
进一步地，所述大坝的上游的坡度为1:1.4～1.6。
进一步地，所述大坝的上游的优选坡度为1:1.55。
进一步地，所述大坝的截面形状呈等腰梯形,以利于提高所述大坝的稳定性。
进一步地，所述第一混凝土面板的混凝土强度等级为C25～C30。
进一步地，所述混凝土面板堆石坝还包括上游盖重区，所述上游盖重区位于第一混凝土面板的上游底部迎水面。
本发明提供一种300米级高的大坝的施工方法，主要包括如下步骤：
(1)胶凝砂砾石混凝土备料；
(2)大坝基坑挖掘；
(3)基坑内浇筑富浆胶凝砂砾石混凝土；
(4)富浆胶凝砂砾石混凝土上填筑胶凝砂砾石混凝土材料，每层厚度为30～40cm；
(5)碾压胶凝砂砾石混凝土材料层，碾压后的混凝土材料层厚度为40～60cm；
(6)浇筑防渗层，浇筑保护层。
进一步地，步骤(4)所述富浆混凝土的混凝土强度为C10～C20，添加高度为100～200cm。
进一步地，步骤(1)中天然砂砾的含砂率大于25％。
进一步地，步骤(1)中还包括混凝土拌和的步骤，即在添加混凝土材料之前，将混凝土拌和。
进一步地，步骤(3)中还包括混凝土拌和的步骤，将添加的混凝土材料拌和6～8遍，通过反铲挖掘机将混凝土材料拌和6～8遍。
进一步地，步骤(3)中还包括混凝土材料找平的步骤，通过对混凝土材料的找平，进一步碾压混凝土材料层。
与现有技术相比，本发明的优越效果在于：
1、本发明所述的一种300米级高的大坝综合利用胶凝砂砾石坝和混凝土面板堆石坝的特点，将大坝的高度达到300米级。
2、本发明中胶凝砂砾石坝的筑坝过程大量利用施工现场现有的施工材料，节约了物料资源，保护了施工现场的生态环境。
3、本发明中将大坝截面设计成等腰梯形，大坝的稳定性好。
附图说明
图1为常规混凝土面板堆石坝的示意图；
图2为常规胶凝砂砾石坝的示意图；
图3为本发明所述的一种300米级高的大坝的示意图。
附图标记如下：
1-盖重区、2-上游铺盖区、3-过渡区、4-迎水面混凝土面板、5-挡浪坝、6-堆石坝第一堆石区、7-堆石坝第二堆石区、8-堆石坝背水面块石护坡、9-防渗层、10-挡浪区、11-保护层、12-胶凝砂砾石、13-富浆胶凝砂砾、14-上游盖重区、15-胶凝砂砾石混凝土、16-富浆胶凝砂砾石混凝土、17-第一混凝土面板、18-第一垫料层、19-第二垫料层、20-第一堆石区、21-第二堆石区、22-背水面块石护坡、23-挡浪区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如图3所示，一种300米级高的大坝，所述大坝包括：位于所述大坝上游低位、建筑高度为70-100米级的胶凝砂砾石坝，位于胶凝砂砾石坝上、建筑高度为200-230米级的混凝土面板堆石坝，所述混凝土面板堆石坝包括：自上游至下游依次为第一混凝土面板17、第一垫料层18、第二垫料层19、第一堆石区20、第二堆石区21和背水面块石护坡22，所述胶凝砂砾石坝包括位于基底的富浆胶凝砂砾石混凝土16和位于富浆胶凝砂砾石混凝土16之上的胶凝砂砾石混凝土15。
所述胶凝砂砾石混凝土15的胶材用量为60～90kg/m3。
所述胶凝砂砾石混凝土15的骨料粒径为5～30cm。
所述胶凝砂砾石混凝土15的强度为C3～C5。
所述富浆胶凝砂砾石混凝土16的强度为C10～C20。
所述第一混凝土面板17厚度为T＝30cm+0.0035H(H为防浪墙底部以下大坝的高度)。
所述混凝土胶材为水泥或水泥和粉煤灰的混合料。
所述大坝的上游的坡度为1:1.4～1.6。
所述大坝的上游的优选坡度为1:1.55。
所述大坝的截面形状呈等腰梯形,以利于提高所述大坝的稳定性。
所述第一混凝土面板17的混凝土强度为C25～C30。
所述混凝土面板堆石坝还包括上游盖重区14，所述上游盖重区14位于第一混凝土面板17的底部迎水面。
本发明提供一种300米级高的大坝的施工方法，主要包括如下步骤：
(1)胶凝砂砾石混凝土备料；
(2)大坝基坑挖掘；
(3)基坑内浇筑富浆胶凝砂砾石混凝土；
(4)富浆胶凝砂砾石混凝土上填筑胶凝砂砾石混凝土材料，每层厚度为30～40cm；
(5)碾压胶凝砂砾石混凝土材料层，碾压后的混凝土材料层厚度为40～60cm；
(6)浇筑防渗层，浇筑保护层。
步骤(1)中天然砂砾的含砂率大于25％。
步骤(1)中还包括混凝土拌和的步骤。
步骤(3)中还包括混凝土拌和的步骤；将添加的混凝土材料拌和6～8遍。
步骤(3)中还包括混凝土材料找平的步骤。
所述混凝土备料包括采用河道当地的天然砂砾料或机械加工的石渣料作为混凝土砂石骨料、混凝土胶料、水和高效减水剂，混凝土骨料的粒径控制在5～30cm。
所述挖掘基坑是依照设计要求挖掘大坝基坑；同时挖掘两岸坝肩，可利用机械挖掘或钻孔爆破的方式挖掘两岸坝肩。
所述防渗层的混凝土强度为C25～C30。
所述保护层的混凝土强度为C25～C30。
所述防渗层为胶凝砂砾石坝上游混凝土面板层，所述保护层为胶凝砂砾石坝下游混凝土面板层。
通过混凝土材料找平，方便混凝土材料层的碾压和拌和；方便添加混凝土材料。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种300米级高的大坝，所述大坝包括：位于所述大坝上游低位、建筑高度为70～100米级的胶凝砂砾石坝，位于胶凝砂砾石坝上、建筑高度为200～230米级的混凝土面板堆石坝，所述混凝土面板堆石坝包括：自上游至下游依次为第一混凝土面板、第一垫料层、第二垫料层、第一堆石区、第二堆石区和背水面块石护坡，所述胶凝砂砾石坝包括位于大坝基底的富浆胶凝砂砾石混凝土和位于富浆胶凝砂砾石混凝土之上的胶凝砂砾石混凝土；其特征在于，所述胶凝砂砾石混凝土的胶材用量为60～90kg/m3；所述胶凝砂砾石混凝土的骨料粒径为5～30cm；所述胶凝砂砾石混凝土的强度为C3～C5；所述富浆胶凝砂砾石混凝土的强度为C10～C20。
2.根据权利要求1所述的300米级高的大坝，其特征在于，所述第一混凝土面板厚度为T＝30cm+0.0035H，H为防浪墙底部以下大坝高度。
3.根据权利要求1所述的300米级高的大坝，其特征在于，所述第一混凝土面板的混凝土强度等级为C25～C30。
4.根据权利要求1所述的300米级高的大坝，其特征在于，所述混凝土面板堆石坝还包括上游盖重区，所述上游盖重区位于第一混凝土面板的上游底部迎水面。
5.根据权利要求1～4任一项所述的300米级高的大坝，其特征在于，所述大坝的上游的坡度为1:1.4～1.6，所述大坝的截面形状呈等腰梯形。
6.根据权利要求1所述的一种300米级高的大坝的施工方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
(1)胶凝砂砾石混凝土备料，其中，胶凝砂砾石混凝土的胶材用量为60～90kg/m3；所述胶凝砂砾石混凝土的骨料粒径为5～30cm，拌和混凝土，其中天然砂砾的含砂率大于25％，胶凝砂砾石混凝土的强度为C3～C5；
(2)大坝基坑挖掘；
(3)拌和富浆胶凝砂砾石混凝土6～8遍，基坑内浇筑富浆胶凝砂砾石混凝土并找平，富浆胶凝砂砾石混凝土的强度为C10～C20；
(4)富浆胶凝砂砾石混凝土上填筑胶凝砂砾石混凝土材料，每层厚度为30～40cm；
(5)碾压胶凝砂砾石混凝土材料层，碾压后的混凝土材料层厚度为40～60cm；
(6)浇筑防渗层，浇筑保护层。
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Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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