CN108439867A - 采用无缝面板的堆石坝及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用无缝面板的堆石坝，包括无缝面板，所述无缝面板由水泥、细砂、二级粉煤灰、聚乙烯醇纤维、防水乳液和减水剂制成。本发明的面板中含有纤维，面板的收缩率低、韧性高、延性好，面板不易出现开裂、脱落，且在开裂后的裂缝宽度发展缓慢，裂缝的发展可控，面板材料中加入粉煤灰，减少水泥用量以及混凝土养护过程中的水化热，有效抑制了裂缝的发展，保证了面板的使用性能以及承载力能力，本发明面板堆石坝无需进行分缝以及缝的止水处理，减少了施工的工作量和成本，减少了面板中钢筋的配筋量，增加了面板的抗渗能力，面板不易出现渗漏现象，提高了面板的寿命，提高了面板堆石坝的抗震级别。

Description

采用无缝面板的堆石坝及其施工方法

技术领域

本发明涉及堆石坝及施工，具体涉及采用无缝面板的堆石坝及其施工方法。

背景技术

混凝土面板堆石坝主要有主堆石区、下游堆石区、过渡区、垫层区、面板等部件组成，是一种常见的坝型，其主要靠面板挡水、防渗，是混凝土面板堆石坝关键部位的之一。混凝土面板堆石坝面板在长期服役过程中，受堆石体的不均匀沉降、外部环境的侵蚀等因素引起面板结构局部应力集中、表面混凝土碳化、冻害，可导致面板出现开裂、剥落、局部塌陷等问题，若面板出现破损，则可引起坝体渗漏，面板钢筋腐蚀，严重时甚至可造成面板坝的垮塌。因此，为防止堆石坝面板的不规则开裂等引起的面板破损，现有的混凝土面板堆石坝的一般设有人为的垂直缝。人为设置的垂直缝不仅造成了成本的增加，且设缝部位也是面板坝的薄弱部位，容易产生裂纹，造成面板的破损。

发明内容

发明目的：本发明提供一种采用无缝面板的堆石坝及其施工方法，解决现有堆石坝面板易产生裂纹，造成面板破损的问题。

技术方案：本发明所述的采用无缝面板的堆石坝，包括无缝面板，所述无缝面板由水泥、细砂、二级粉煤灰、聚乙烯醇纤维、防水乳液和减水剂制成。其中每立方米的无缝面板含有550～560kg水泥，460～550kg细砂，650～690kg二级粉煤灰，24～28kg聚乙烯醇纤维，10～12kg防水乳液和20～24kg减水剂。

为了提高抵抗氯离子侵蚀的能力，所述的砂子采用细度模数为F·M＝1.5～0.7的细砂。

为了减缓无缝面板服役中钢筋的腐蚀速度，所述无缝面板中布设有纵横交错形成网状的钢筋，钢筋表面喷涂有清漆涂覆物。

采用无缝面板的堆石坝中无缝面板的制备方法，首先将水泥、粉煤灰、砂子加入搅拌机3分钟，其次添加水、减水剂搅拌5分钟，再次加入聚乙烯醇纤维，搅拌5分钟，最后加入防水乳液，搅拌3分钟。

采用无缝面板的堆石坝的施工方法，包括以下步骤：

(1)进行坝基处理：原地面线开挖后，进行凿毛冲洗，待表面晾干；

(2)进行堆石体的填筑：从填筑区的最低点开始铺料，沿平行坝轴线摊铺，卸料后，将摊料平整，然后将垫层料和过渡料整平，每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度；

(3)堆石体洒水：采用坝面和料场加水方式对堆石体洒水；

(4)堆石体压实：填筑的主、下游堆石料和砂砾石料的碾压采用牵引式振动碾，垫层料和过渡料采用自行式振动碾进退错距法碾压，振动碾平行于坝轴线方向行进，并采用液压振动夯加强碾压；

(5)然后立模、架筋、浇筑复合材料制备得到无缝面板；

(4)对无缝面板进行草袋保温，喷雾保湿，连续养护至大坝蓄水。

有益效果：本发明的面板中含有纤维，面板的收缩率低、韧性高、延性好，面板不易出现开裂、脱落，且在开裂后的裂缝宽度发展缓慢，裂缝的发展可控，面板材料中加入粉煤灰，减少水泥用量以及混凝土养护过程中的水化热，有效抑制了裂缝的发展，保证了面板的使用性能以及承载力能力，本发明面板堆石坝无需进行分缝以及缝的止水处理，减少了施工的工作量和成本，减少了面板中钢筋的配筋量，增加了面板的抗渗能力，面板不易出现渗漏现象，面板中的钢筋在碱性混凝土中得到了保护，延缓了腐蚀的发展速度，提高了面板的寿命，提高面板堆石坝的抗震级别。本发明面板堆石坝无需进行垂直分缝以及缝的止水处理，省去了铺设垂直砂浆条、埋设止水材料的施工工艺，施工机械可以采用大型运输机械，增加了施工速度，减小了铺料层间歇，使其小于混凝土允许间隔时间，减少了冷缝的发生，保证了施工质量，减少了施工的工作量和成本，减少了面板中钢筋的配筋量，增加了面板的抗渗能力，面板不易出现渗漏现象；由于面板可以采用大型机械连续建筑，加快了施工速度，施工时间的安排更加充裕。

附图说明

图1为本发明的横断面图；

图2为本发明主视图；

图3为本发明无缝面板配筋结构示意图；

图4为本发明无缝面板周边缝配筋结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，采用无缝面板的堆石坝，包括主堆石区10、下游堆石区13、过渡区7、垫层区8、无缝面板18。无缝面板18由水泥、细砂、二级粉煤灰、聚乙烯醇纤维、防水乳液和减水剂制成，其中每立方米的无缝面板含有550～560kg水泥，460～550kg细砂，650～690kg二级粉煤灰，24～28kg聚乙烯醇纤维，10～12kg防水乳液和20～24kg减水剂。制造过程为：首先将水泥、粉煤灰、砂子加入搅拌机2-4分钟，其次添加水、减水剂搅拌4-6分钟，再次加入聚乙烯醇纤维，搅拌4-6分钟，最后加入防水乳液，搅拌2-4分钟。由于砂子的最大粒径越小，内部孔结构就会越密实，表现出抵抗氯离子侵蚀的能力就越强。砂子采用细度模数F·M＝1.5～0.7细砂。加入的聚乙烯醇纤维采用后掺法。根据聚乙烯醇纤维具有良好的水溶性，为达到聚乙烯醇纤维增强应变硬化水泥基复合材料面板的阻裂效果最好，针对不同的工程，需对搅拌时间进行试验，这是因为：一方面要求聚乙烯醇纤维增强应变硬化水泥基复合材料中的纤维间距最小、分散均匀；另一方面又要减少搅拌时对纤维表面造成的损伤。

采用无缝面板的堆石坝的施工过程，先进行坝基处理，原地面线9开挖后，进行凿毛冲洗，待表面晾干；再进行主堆石体10、下游堆石体13、过渡料7、垫层料8的填筑，堆石体填筑时，严格控制填筑参数，如：堆石石质、级配、压实度、黏性土的最优含水率、非黏性土的相对密度碾压机具重量、碾压遍数、铺土厚度，其中要求堆石石质坚硬,主要部位堆石料抗压强度不低于78MPa，且遇水不易水解、破碎；级配由大到小连续分布，每一级都占有比例；压实度为98％～100％达到2级坝或96％～98％达到3级坝及以下；黏性土的最优含水率需通过实验、计算、绘制曲线，根据设计干密度，从曲线上查取，以单位压实遍数的压实厚度最大者为经济合理；非黏性土的相对密度为0.7～0.75；碾压机具重量为15～18t；碾压遍数4～10遍；铺土厚度为25～50cm；每层测量误差需小于层厚的10％。从填筑区的最低点开始铺料，沿平行坝轴线摊铺，主、下游堆石区以及低压缩区的料采用自卸汽车进占法填筑，砂砾料、垫层料、过渡料及两岸接坡料采用自卸汽车后退法卸料，卸料后，采用推土机摊料平整，对超径石和界面分离料采用小型反铲挖土机配合处理，垫层料、过渡料由人工配合整平，每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度；然后采用坝面和料场加水方式对堆石体洒水。为了能充分湿润石料，以便在振动碾的碾压作用下，使块石相互接触部分棱角被击碎从而减少孔隙率，细料充填空隙，以增加碾压的密实度，洒水量根据现场碾压试验结果确定；对于有风化岩的掺配料，为使掺配的风化岩料提前湿润软化，宜适当增加洒水量；最后对堆石体的压实，填筑的主、下游堆石料和砂砾石料的碾压采用牵引式振动碾，垫层料和过渡料采用自行式振动碾进退错距法碾压，振动碾平行于坝轴线方向行进，靠近岸坡、施工道路边坡处除增加顺向碾压外，采用液压振动夯加强碾压；主、下游堆石料碾压采用进退错距法，错距由振动碾碾子宽度和碾压遍数控制，当振动碾碾子宽度为B、碾压遍数为n时，错距b计算公式为b＝B/n，坝坡接触带等大的碾压设备无法到位的区域采用小型手扶式振动碾加强碾压；接下来进行无缝面板18的制备，包括立模、架立钢筋20、浇筑复合材料、面板混凝土振捣、面板养护，值得注意的是与岸坡结合端部钢筋要嵌入岸坡，面板混凝土振捣采用混凝土振捣器插入式振捣，直到混凝土表层不再显著下沉，不再出现气泡，表面出现一层薄而均匀的水泥浆为止，其中，架立侧模之后，将加工好的钢筋由坝顶向下输送至坝面，待架立筋安装完毕后，再采用人工绑扎；搅拌车运输复合材料，通过溜槽2～3条输送混凝土入仓，坝顶卷扬机牵引滑模12～16m，滑升过程中，振捣器需在滑模前40～60cm处加强振捣新浇混凝土，对已出模的混凝土及时抹面处理。待混凝土初凝后，进行面板的养护，在面板上铺设草袋保温，喷雾保湿，连续养护至大坝蓄水。

坝体主体结构完成后，为防止帷幕灌浆引起地表冒浆，保证灌浆质量，先进行固结灌浆2，固结灌浆后，再进行帷幕灌浆1，防止水库中的水通过坝基渗漏。接下来进行覆盖黏土5、盖重料6、防浪墙11以及下游大块石护坡14的施工，最后根据面板控制堆石坝转折点，保证趾板X线3的连续。堆石坝无缝面板及面板周边缝均需按规范要求计算公式进行配筋，面板中的钢筋表面喷涂清漆涂覆物，钢筋纵横交错形成网状，布设在面板中间，套有PVC塑料套管的端部钢筋嵌入岸坡，通过扩大接触面与嵌入岸坡的方法，以延长大坝防渗体的接触，防止出现集中绕渗破坏；由于面板材料本身为脆性材料，面板中的配筋是为了增加面板的抗拉强度和韧性等，本发明的面板中掺入了聚乙烯醇纤维，增加了堆石坝面板的抗拉强度、韧性等，可以适当降低钢筋的配筋率，从而达到减少钢筋用量，节约混凝土面板堆石坝的成本。

本发明中无缝面板18是一块整体，仅仅由施工方的浇筑方案决定设置施工缝即可，无需设置垂直缝，本发明的施工过程与传统的相比，省去了铺设砂浆条、埋设止水材料等施工程序，减少了施工工作量。

Claims (5)

1.一种采用无缝面板的堆石坝，其特征在于，包括无缝面板，所述无缝面板由水泥、细砂、二级粉煤灰、聚乙烯醇纤维、防水乳液和减水剂制成，其中每立方米的无缝面板含有550～560kg水泥，460～550kg细砂，650～690kg二级粉煤灰，24～28kg聚乙烯醇纤维，10～12kg防水乳液和20～24kg减水剂。

2.根据权利要求1所述的采用无缝面板的堆石坝，其特征在于，所述的砂子采用细度模数为F·M＝1.5～0.7的细砂。

3.根据权利要求1所述的采用无缝面板的堆石坝，其特征在于，所述无缝面板中布设有纵横交错形成网状的钢筋，钢筋表面喷涂有清漆涂覆物。

4.如权利要求1所述的采用无缝面板的堆石坝中无缝面板的制备方法，其特征在于，首先采用搅拌轴转速为25～30r/min的搅拌机将水泥、粉煤灰、砂子加入搅拌机2～4分钟，其次添加水、减水剂搅拌4～6分钟，再次加入聚乙烯醇纤维，搅拌4～6分钟，最后加入防水乳液，搅拌2～4分钟。

5.如权利要求1所述的采用无缝面板的堆石坝的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)进行坝基处理：原地面线开挖后，进行凿毛冲洗，待表面晾干；

(2)进行堆石体的填筑：从填筑区的最低点开始铺料，沿平行坝轴线摊铺，卸料后，将摊料平整，然后将垫层料和过渡料整平，每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度；

(3)堆石体洒水：采用坝面和料场加水方式对堆石体洒水；

(4)堆石体压实：填筑的主、下游堆石料和砂砾石料的碾压采用牵引式振动碾，垫层料和过渡料采用自行式振动碾进退错距法碾压，振动碾平行于坝轴线方向行进，并采用液压振动夯加强碾压；

(5)然后立模、架筋、浇筑复合材料制备得到无缝面板；

(4)对无缝面板进行草袋保温，喷雾保湿，连续养护至大坝蓄水。