CN109555085A - 重力坝上游面土工膜防渗排水结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重力坝上游面土工膜防渗排水结构及其施工方法。本发明的目的是提供一种结构简单、施工方便、成本较低、便于维护的重力坝上游面土工膜防渗排水结构及其施工方法。本发明的技术方案是：一种重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：在重力坝坝体上游面设置土工膜防渗结构；所述土工膜防渗结构包括若干幅覆盖坝体上游面的土工膜，土工膜经锚固机构固定于坝体上游面，且土工膜与坝体上游面之间经锚固机构分隔成若干相互独立的防渗分区，防渗分区经预埋于坝体内的排水管连通坝体内的排水廊道。本发明适用于重力坝、砌石坝、堆石混凝土坝等。
Description
技术领域
本发明涉及一种重力坝上游面土工膜防渗排水结构及其施工方法。适用于重力坝、砌石坝、堆石混凝土坝等。
背景技术
目前重力坝除了碾压混凝土重力坝、常态混凝土重力坝和砌石重力坝三种主要坝型外，近年来也发展出堆石混凝土重力坝等新型重力坝坝型。无论哪一种重力坝，坝体防渗设计都是坝体结构设计的重点，相应防渗部位施工也是施工质量控制的重点。
虽然坝体混凝土本身具有一定的防渗能力，但对于水头较高或者防渗等级较高的重力坝一般会在上游面设置专门的防渗混凝土以降低工程整体投资和整体施工质量控制要求。但由于影响混凝土防渗性能因素较多，除了配合比之外，浇筑过程质量控制、养护条件、外部工作环境等均会对混凝土结构成品的防渗能力造成影响，尤其是施工过程中温度裂缝的产生以及不同仓面结合部位的层间缝。砌石坝和堆石混凝土坝虽然显著减少了胶粘材料的用量，降低了温度裂缝产生的概率，但施工工艺本身极易导致空隙的存在，形成渗透通道。因此在实际工程中，重力坝渗水问题也较为常见，有的工程甚至进行整个坝体的补强灌浆或者整个坝面的防渗处理，造成投资或者运行维护费用的增大。
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，提供一种结构简单、施工方便、成本较低、便于维护的重力坝上游面土工膜防渗排水结构及其施工方法。
本发明所采用的技术方案是：一种重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：在重力坝坝体上游面设置土工膜防渗结构；
所述土工膜防渗结构包括若干幅覆盖坝体上游面的土工膜，土工膜经锚固机构固定于坝体上游面，且土工膜与坝体上游面之间经锚固机构分隔成若干相互独立的防渗分区，防渗分区经预埋于坝体内的排水管连通坝体内的排水廊道。
所述锚固机构具有用于连接并固定相邻两幅所述土工膜的连接锚固机构、用于固定土工膜内部的横向锚固机构和用于固定土工膜防渗结构边缘的周边锚固机构。
所述连接锚固机构包括设置于相邻两幅土工膜之间的SR连接鼓包，以及沿土工膜边缘设置的分隔条和SR胶条，分隔条设置于坝体上游面与土工膜之间，SR胶条设置于土工膜表面，SR胶条及SR连接鼓包表面共同覆盖SR橡胶盖片，SR橡胶盖片上对应分隔条设有角钢，角钢经依次穿过角钢、SR橡胶盖片、SR胶条、土工膜和分隔条的螺栓配合螺母固定于坝体上游面。
所述坝体的横缝位于相邻两幅所述土工膜之间，位于该相邻两幅土工膜之间的所述SR连接鼓包的中心线与横缝对应。
所述横向锚固机构包括垂直土工膜长度方向布置的分隔条和SR胶条，分隔条设置于坝体上游面与土工膜之间，SR胶条设置于土工膜表面，SR胶条表面覆盖SR橡胶盖片，SR橡胶盖片上设有角钢，角钢经依次穿过角钢、SR橡胶盖片、SR胶条、土工膜和分隔条的螺栓配合螺母固定于坝体上游面。
所述周边锚固机构包括沿土工膜防渗结构边缘布置的分隔条和SR胶条，分隔条设置于坝体上游面与土工膜之间，SR胶条设置于土工膜表面，对应土工膜外边缘侧面设有SR封边鼓包，SR胶条表面覆盖SR橡胶盖片，SR橡胶盖片上设有角钢，角钢经依次穿过角钢、SR橡胶盖片、SR胶条、土工膜和分隔条的螺栓配合螺母固定于上游面，所述SR橡胶盖片向外侧延伸并覆盖SR封边鼓包，SR橡胶盖片的外侧通过HK封边剂与坝体上游面粘帖封闭。
所述分隔条包括依次设置于上游面至所述土工膜之间的SR底胶、SR胶条、SR橡胶盖片和SR胶条。
所述排水管穿过坝体的横缝时，在横缝两侧设置与排水管同轴且洞径大于排水管管径的槽洞，位于槽洞内的排水管段呈弯曲状。
对应坝体的横缝在坝体上游面设置诱导缝，缝内填充高密度闭孔泡沫板，对应诱导缝在上游面设置三角形槽，三角形槽内设置氯丁橡胶棒。
一种重力坝上游面土工膜防渗排水结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
进行坝体施工，施工过程中预埋排水管；
对施工完成的坝体上游面进行质量检查与修整，处理对土工膜不利的施工质量缺陷；
按照防渗分区规划在坝体上游面确定锚固线，沿锚固线测量平整度，对平整度不满足要求的部位进行处理；
自下而上铺设土工膜，每次铺设从下方已铺设土工膜的防渗分区的中间部位开始；
沿锚固线设置锚固机构。
本发明的有益效果是：本发明采用独立的土工膜防渗结构代替重力坝防渗层，简化坝体结构分区，降低施工技术要求，降低工程投资。土工膜采用分区锚固的方式，并对应每个防渗分区设置排水管，不仅可以准确的进行渗水测量，还可以对渗漏点进行准确定位，便于运行维护和防渗层处理。土工膜单幅独立锚固，降低了土工膜垂直铺设的施工难度。土工膜幅与幅之间采用SR连接鼓包连接，连接部位防渗可靠性高。
附图说明
图1为实施例的剖面示意图。
图2为实施例中坝体上游面土工膜的布置示意图。
图3为实施例中连接锚固机构的结构示意图。
图4为图3中的A部放大示意图。
图5为实施例中横缝与连接锚固机构的结构示意图。
图6为图5中B部的放大示意图。
图7为实施例中横向锚固机构的结构示意图。
图8为图7中的C部放大示意图。
图9为实施例中周边锚固机构的结构示意图。
图10为图9中D部放大示意图。
图11为实施例中排水管的结构示意图。
图12为实施例中排水管进水面的示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例为一种重力坝上游面土工膜防渗排水结构，在重力坝坝体上游面设置土工膜防渗结构6，土工膜防渗结构6包括若干幅竖直向铺设的且覆盖坝体上游面的土工膜601，土工膜601经锚固机构7固定于坝体上游面。
本例中土工膜601不低于2mm厚，土工膜601为一布一膜或者两布一膜，采用一布一膜时土工布一侧为挡水侧，复合土工膜601在周边预留10cm范围光膜。土工膜601的材质根据环境、防渗要求选择。
本实施例中锚固机构7具有用于连接并固定左右相邻两幅土工膜601的连接锚固机构、用于横向固定土工膜601的横向锚固机构和用于固定土工膜防渗结构6边缘的周边锚固机构。
如图3、图4所示，连接锚固机构包括设置于相邻两幅土工膜601之间的SR连接鼓包16，以及沿土工膜601边缘设置的分隔条和SR胶条12，分隔条设置于坝体上游面与土工膜601之间，SR胶条12设置于土工膜601表面，SR胶条12及SR连接鼓包16表面共同覆盖SR橡胶盖片13，SR橡胶盖片13上对应分隔条设有角钢14，角钢14经依次穿过角钢14、SR橡胶盖片13、SR胶条12、土工膜601和分隔条的螺栓10配合螺母15固定于坝体上游面。
如图5、图6所示，当遇到坝体的横缝102时，土工膜601分别布置于横缝102的左右两侧，且连接该横缝左右两侧土工膜601的连接锚固机构中的SR连接鼓包16的中心线位于横缝102部位。本实施例中采用不设止水的横缝102，横缝102结构可以为贯通的横缝102，也可以在上游面1m范围内设置诱导缝，通仓浇筑(碾压或砌筑)后采用切缝机切割形成不贯通的横缝102。横缝宽1cm，缝内填充高密度闭孔泡沫板18，横缝上游面设置三角形槽，槽内底部设置直径φ20mm的氯丁橡胶棒19。
如图7、图8所示，横向锚固机构沿土工膜601铺设方向每隔10～20m设置一道，横向锚固机构包括垂直土工膜601长度方向布置的分隔条和SR胶条12，分隔条设置于坝体上游面与土工膜601之间，SR胶条12设置于土工膜601表面，SR胶条12表面覆盖SR橡胶盖片13，SR橡胶盖片13上设有角钢14，角钢14经依次穿过角钢14、SR橡胶盖片13、SR胶条12、土工膜601和分隔条的螺栓10配合螺母15固定于坝体上游面。
如图9、图10所示，周边锚固机构包括沿土工膜防渗结构6边缘布置的分隔条和SR胶条12，分隔条设置于坝体上游面与土工膜601之间，SR胶条12设置于土工膜601表面，对应土工膜防渗结构6外边缘侧面设有SR封边鼓包17，SR胶条12表面覆盖SR橡胶盖片13，SR橡胶盖片13向外侧延伸并覆盖SR封边鼓包17，SR橡胶盖片13的外侧通过HK封边剂与坝体上游面粘帖封闭。本例中SR橡胶盖片13上设有角钢14，角钢14经依次穿过角钢14、SR橡胶盖片13、SR胶条12、土工膜601和分隔条的螺栓10配合螺母15固定于上游面。
本实施例中分隔条包括依次设置于上游面至土工膜601之间的SR底胶11、SR胶条12、SR橡胶盖片13和SR胶条12。
本实施例中土工膜601与坝体上游面之间经连接锚固机构、横向锚固机构和周边锚固机构分隔形成若干相互独立的防渗分区。对应每个防渗分区经预埋于坝体内的排水管8连通坝体内的排水廊道3，排水管8的进水端连通防渗分区的底部，排水管8的出水端连通排水廊道3。如图11、图12所示，本例中排水管8的进水端设置一个集水漏斗801，集水漏斗801的进水面为一个带网眼802的不锈钢钢板。排水管8在浇筑混凝土的时根据浇筑进度埋设在混凝土内，集水漏斗801进水面与坝体的上游面齐平。
为适应大坝的变形，本实施例中排水管8穿过坝体的横缝102时，在横缝102两侧设置与排水管8同轴且洞径大于排水管8管径的槽洞101，且位于槽洞101内的排水管8段呈弯曲状(见图5)，以保证在大坝横缝102发生错动时有足够的变形空间。
本实施例中坝体包括设置于基础面底部的1～2m厚且具有防渗功能的垫层混凝土2，以及设置于垫层混凝土2上的坝体主体1。坝体主体1结构材料可采用常态混凝土、碾压混凝土、堆石混凝土、埋石混凝土或者浆砌石等，混凝土级配采用全级配混凝土。坝基上游设置帷幕灌浆4进行防渗处理，帷幕下游设置排水孔5。
本实施例的具体实施步骤如下：
S01、在开挖并完成处理后的基础上浇筑垫层混凝土2。
S02、根据坝体结构布置进行坝体主体1施工，施工过程中按照土工膜601排水设计方案预埋排水管8。
S03、进行坝基帷幕灌浆4。
S04、进行下游排水孔5施工(S03-4项施工可以与以下S05-S16项同时进行、穿插进行或者在完成S16项后进行)。
S05、进行坝体上游坝面表面质量检查与修整，对尖角、坑洞、蜂窝、麻面等对土工膜601不利的施工质量缺陷进行处理。
S06、按照土工膜601铺设的分区规划，确定锚固线，沿锚固线采用靠尺测量平整度，对于平整度不满足要求的部位进行处理，除特别明显的低陷部位采用凿除表面混凝土进行回填找平外，一般部位均以打磨处理为主，防止出现薄层的回填混凝土。
S07、按照设计的锚固点进行定位、钻孔9、清洗，安装螺栓10。锚固螺栓的间距一般为20～40cm，可根据防渗水头的要求结合试验进行确定。
S08、对坝体上游面进行清洗，检查排水漏斗迎水面孔眼和对堵塞的孔眼进行清理。
S09、按锚固结构要求在锚固线的混凝土上涂刷两道SR底胶11。
S10、自下而上铺设土工膜601，每次铺设从下方已铺设土工膜601的防渗分区的中间部位开始。
S11、在锚固部位依次铺设SR胶条12、SR橡胶盖片13、SR胶条12、土工膜601、SR胶条12、SR橡胶盖片13，然后采用螺母15和木质垫片进行定位锚固。
S12、采用同样的方法进行土工膜601防渗区块顶部横向固定和定位锚固。
S13、按照S10～S12的步骤向上安装直至坝顶。
S14、按照锚固结构对大坝底部锚固边进行锚固结构的安装。
S15、按照步骤S10～14铺设左右相邻土工膜601，完成定位锚固。
S16、拆除定位螺母15和垫片，安装角钢14，按照120kN·m的扭矩完成螺栓10锚固。对于幅间拼接部位需要逐段拆除定位螺母15和垫片，粘贴SR连接鼓包16，大坝横缝102部位在SR连接鼓包16设置前槽底安装直径20mm的氯丁橡胶棒19。底部锚固结构安装完成后侧面填塞SR封边鼓包17，并用HK封边剂将顶部的SR盖片粘贴在坝面混凝土上。此步骤可在完成一个防渗区后铺设后与其它区域铺设施工穿插进行。
Claims (10)
1.一种重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：在重力坝坝体上游面设置土工膜防渗结构(6)；
所述土工膜防渗结构(6)包括若干幅覆盖坝体上游面的土工膜(601)，土工膜(601)经锚固机构(7)固定于坝体上游面，且土工膜(601)与坝体上游面之间经锚固机构(7)分隔成若干相互独立的防渗分区，防渗分区经预埋于坝体内的排水管(8)连通坝体内的排水廊道(3)。
2.根据权利要求1所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：所述锚固机构(7)具有用于连接并固定相邻两幅所述土工膜(601)的连接锚固机构、用于固定土工膜(601)内部的横向锚固机构和用于固定土工膜防渗结构(6)边缘的周边锚固机构。
3.根据权利要求2所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：所述连接锚固机构包括设置于相邻两幅土工膜(601)之间的SR连接鼓包(16)，以及沿土工膜(601)边缘设置的分隔条和SR胶条(12)，分隔条设置于坝体上游面与土工膜(601)之间，SR胶条(12)设置于土工膜(601)表面，SR胶条(12)及SR连接鼓包(16)表面共同覆盖SR橡胶盖片(13)，SR橡胶盖片(13)上对应分隔条设有角钢(14)，角钢(14)经依次穿过角钢(14)、SR橡胶盖片(13)、SR胶条(12)、土工膜(601)和分隔条的螺栓(10)配合螺母(15)固定于坝体上游面。
4.根据权利要求3所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：所述坝体的横缝(102)位于相邻两幅所述土工膜(601)之间，位于该相邻两幅土工膜(601)之间的所述SR连接鼓包(16)的中心线与横缝(102)对应。
5.根据权利要求2所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：所述横向锚固机构包括垂直土工膜(601)长度方向布置的分隔条和SR胶条(12)，分隔条设置于坝体上游面与土工膜(601)之间，SR胶条(12)设置于土工膜(601)表面，SR胶条(12)表面覆盖SR橡胶盖片(13)，SR橡胶盖片(13)上设有角钢(14)，角钢(14)经依次穿过角钢(14)、SR橡胶盖片(13)、SR胶条(12)、土工膜(601)和分隔条的螺栓(10)配合螺母(15)固定于坝体上游面。
6.根据权利要求2所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：所述周边锚固机构包括沿土工膜防渗结构(6)边缘布置的分隔条和SR胶条(12)，分隔条设置于坝体上游面与土工膜(601)之间，SR胶条(12)设置于土工膜(601)表面，对应土工膜(601)外边缘侧面设有SR封边鼓包(17)，SR胶条(12)表面覆盖SR橡胶盖片(13)，SR橡胶盖片(13)上设有角钢(14)，角钢(14)经依次穿过角钢(14)、SR橡胶盖片(13)、SR胶条(12)、土工膜(601)和分隔条的螺栓(10)配合螺母(15)固定于上游面，所述SR橡胶盖片(13)向外侧延伸并覆盖SR封边鼓包(17)，SR橡胶盖片(13)的外侧通过HK封边剂与坝体上游面粘帖封闭。
7.根据权利要求3～6任意一项所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：所述分隔条包括依次设置于上游面至所述土工膜(601)之间的SR底胶(11)、SR胶条(12)、SR橡胶盖片(13)和SR胶条(12)。
8.根据权利要求1所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：所述排水管(8)穿过坝体的横缝(102)时，在横缝(102)两侧设置与排水管(8)同轴且洞径大于排水管(8)管径的槽洞(101)，位于槽洞(101)内的排水管(8)段呈弯曲状。
9.根据权利要求4所述的重力坝上游面土工膜防渗排水结构，其特征在于：对应坝体的横缝(102)在坝体上游面设置诱导缝，缝内填充高密度闭孔泡米板，对应诱导缝在上游面设置三角形槽，三角形槽内设置氯丁橡胶棒(19)。
10.一种权利要求1～9任意一项所述重力坝上游面土工膜防渗排水结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
进行坝体施工，施工过程中预埋排水管(8)；
对施工完成的坝体上游面进行质量检查与修整，处理对土工膜(601)不利的施工质量缺陷；
按照防渗分区规划在坝体上游面确定锚固线，沿锚固线测量平整度，对平整度不满足要求的部位进行处理；
自下而上铺设土工膜(601)，每次铺设从下方已铺设土工膜(601)的防渗分区的中间部位开始；
沿锚固线设置锚固机构(7)。
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