CN109778788B - 一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法，包括：1)防渗墙中心线上、下游30m范围内沿坝轴向进行深度20m固结灌浆；2)以防渗墙作为中心线开挖倒梯形基坑，刚性混凝土防渗墙分两期进行施工；在倒梯形基坑底部完成第一期防渗墙钻孔开挖和施工；3)在基坑中进行第二期防渗墙施工及其两侧倒梯形混凝土垫座施工，混凝土垫座与防渗墙之间保持不连接；4)在混凝土垫座上部平台上施工混凝土廊道，开始坝体填筑施工，直至坝顶；5)坝体蓄水前，在第二期防渗墙与混凝土垫座之间布置沥青木板，在混凝土垫座顶部与防渗墙之间设置两道止水，完成坝体整个防渗体系施工。本发明能够提高整个防渗体系抵御不协调变形的能力，有效降低覆盖层内刚性混凝土防渗墙的拉压应力幅值。

Description

一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法

技术领域

本发明涉及沥青心墙堆石坝工程技术领域，具体涉及一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法。

背景技术

在我国西北区域，受地形和地质条件的限制，一些沥青心墙堆石坝工程坐落在深达50m以上的深厚覆盖层上，其由刚性混凝土防渗墙和沥青心墙构成的防渗体系的安全性备受关注。沥青心墙堆石坝是用覆盖层内混凝土防渗墙、混凝土廊道和沥青心墙作为防渗设施的土石坝，主要由堆石体和防渗系统组成,即：混凝土防渗墙、廊道、沥青心墙，上、下游堆石区组成。

现阶段，该地质条件下的沥青心墙堆石坝防渗体设计主要有两种方法。一种是直接将混凝土防渗墙与沥青心墙刚性连接，将检修和灌浆廊道布置在沥青心墙下游侧，防渗墙与沥青心墙构成防渗体系，廊道作为检修和灌浆备用。另一种则将廊道置于防渗墙与沥青心墙之间，三者通过刚性连接构成防渗体系。工程实例表明上述两种方法均存在坝体后期填筑施工引起的不协调变形导致的防渗体拉压破坏。考虑到深厚覆盖层在上覆荷载作用下引起的竖向沉降，如何通过科学合理的设计和施工方法改善防渗体系中混凝土防渗墙、廊道和沥青心墙三者之间不协调变形直接关系到工程的运行安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法，改善防渗体系各子结构的变形不协调性和刚性混凝土防渗墙的拉压应力分布，提高整个防渗体系抵御变形的能力，保证防渗体的可靠性和安全性。

本发明提供了一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法，包括如下步骤：

1)防渗墙中心线上、下游30m范围内沿坝轴向进行深度20m固结灌浆；

2)2)以防渗墙作为中心线开挖倒梯形基坑，刚性混凝土防渗墙分两期进行施工；在倒梯形基坑底部完成第一期防渗墙钻孔开挖和施工；

3)3)在基坑中进行第二期防渗墙施工及其两侧倒梯形混凝土垫座施工，混凝土垫座与防渗墙之间保持不连接；

4)4)在混凝土垫座上部平台上施工混凝土廊道，开始坝体填筑施工，直至坝顶；

5)坝体蓄水前，在第二期防渗墙与混凝土垫座之间布置沥青木板，在混凝土垫座顶部与防渗墙之间设置两道止水，完成坝体整个防渗体系施工。

进一步地，该方法还包括：

在廊道内进行第二期防渗墙、混凝土垫座、第二期防渗墙与混凝土垫座之间连接缝检验和实时监测。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1)将深厚覆盖层内刚性混凝土防渗墙分为两期设计和施工，第二期防渗墙采用浇筑施工，且在坝体蓄水前不与两侧混凝土垫座连接，有效降低坝体填筑施工引起的混凝土防渗墙拉压应力和变形幅值；

2)将混凝土廊道置于墙体两侧混凝土垫座上，坝体施工完毕后再将垫座与第二期防渗墙连接，并设置止水构成的防渗体系，既不影响防渗效果，还可改善该区域防渗体系的应力和变形状态；

3)在廊道内的第二期防渗墙和连接缝中设置位移计和应力传感器，便于观测仪器的日常维护和混凝土防渗墙的实时监测。

附图说明

图1是本发明一实施例中深厚覆盖层上沥青心墙堆石坝防渗体设计示意图；

图2是第二期防渗墙与两侧垫座连接处示意图。

图中标号：

1-上游过渡料Ⅰ；2-上游过渡料Ⅱ；3-下游过渡料Ⅰ；4-下游过渡料Ⅱ； 5-灌浆廊道；6-反滤层Ⅰ；7-反滤层Ⅱ；8-柔性防渗；9-混凝土基座；10- 连接缝；11-基础固结灌浆；12-第一期和第二期防渗墙施工分界线；13-第二期混凝土防渗墙；14-GB复合止水铜片；15-φ25PVC棒；16-φ50PVC棒； 17-波形橡胶止水带；18-GB柔性填料；19-沥青木板；20-GB三复合橡胶板； 21-底胶。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

本实施例提供了一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法，包括如下步骤：

1)防渗墙中心线上、下游30m范围内沿坝轴向进行深度20m固结灌浆；

2)以防渗墙作为中心线开挖倒梯形基坑，刚性混凝土防渗墙分两期进行施工；在倒梯形基坑底部完成第一期防渗墙钻孔开挖和施工；

3)在基坑中进行第二期防渗墙施工及其两侧倒梯形混凝土垫座施工，混凝土垫座与防渗墙之间保持不连接；

4)在混凝土垫座上部平台上施工混凝土廊道，开始坝体填筑施工，直至坝顶；

5)坝体蓄水前，在第二期防渗墙与混凝土垫座之间布置沥青木板，在混凝土垫座顶部与防渗墙之间设置两道止水，完成坝体整个防渗体系施工。

本实施例将沥青心墙坝地基覆盖层中的混凝土防渗墙分两期设计，在第一期防渗墙顶部中心线两侧设置倒梯形混凝土垫座，将第二期防渗墙与垫座同时施工，二者不连接，将廊道置于垫座上，坝体填筑至坝顶后，在第二期混凝土防渗墙与垫座之间(连接缝)填充沥青木板，设置两道止水，构成复合防渗体系，即混凝土防渗墙、垫座、连接缝、廊道和沥青心墙，可有效降低防渗体系由不协调变形引起的防渗体破坏，也可有效改善混凝土防渗墙的拉压应力分布和幅值，同时便于在廊道内进行防渗墙、垫座和各连接缝检验和实时监测。适用于坝体填筑引起的深厚覆盖层大变形导致的防渗墙拉压破坏和防渗墙与沥青心墙连接处破坏的沥青心墙堆石坝工程。

在本实施例中，该方法还包括：

在廊道内进行防渗墙、混凝土垫座、连接缝检验和实时监测。

下面对本发明作进一步详细说明。

本发明首先将防渗墙中心线上、下游两侧沿坝轴向进行一定深度的固结灌浆，沿河谷开挖倒梯形基坑，开始第一期槽孔防渗墙开挖和施工，在第一期防渗墙顶部两侧布置混凝土垫座，混凝土垫座与第二期混凝土防渗墙同期浇筑至地表高程，两者之间不连接，将混凝土廊道布置在墙体两侧混凝土垫座上，同期开始坝体填筑施工，坝体蓄水前，在第二期混凝土防渗墙与垫座之间填充沥青木板，并设置两道止水，组成整体防渗体系，即混凝土防渗墙、垫座、连接缝、廊道和沥青心墙，可有效降低防渗体系由于覆盖层产生较大变形时引起的防渗体破坏，也可有效改善混凝土防渗墙的拉压应力分布情况，同时便于在廊道内进行防渗墙、垫座和各连接缝检验和监测。

本发明方法包括以下步骤：

a)沿坝轴向防渗墙中心线上、下游进行宽30m*深20m固结灌浆；b)防渗墙中心线上、下游各15m范围开挖12m深倒梯形基坑，混凝土防渗墙施工分为两期；在基坑底部完成第一期槽孔防渗墙开挖和施工；c)浇筑施工第二期防渗墙及其两侧倒梯形混凝土垫座至地表高程，混凝土垫座与防渗墙保持不连接；d)在垫座上部平台上施工2.5m*3.5m混凝土廊道，开始坝体填筑施工，直至坝顶；e)坝体蓄水前，在第二期防渗墙与混凝土垫座之间布置沥青木板，在垫座顶部与防渗墙之间设置两道止水，完成坝体整个防渗体系施工。

以上工作完成后，可在廊道内进行防渗墙、垫座和连接缝检验和实时监测。

参图1及图2所示，某大坝为坐落在深厚覆盖层上的沥青心墙堆石坝，最大坝高112m，坝顶长度464.7m，坝顶宽度12m。坝体上、下游坝坡均为1： 1.8，上游在2430m高程设5m宽的马道。下游设10m宽的上坝交通路，纵坡 8％。下游坝坡面采用1m厚干砌石护坡，上游采用抛石护坡，护坡至高程 2465.0m。坝体采用沥青混凝土心墙防渗，宽度0.5m-1.5m。覆盖层防渗措施选择深入基岩的封闭式混凝土防渗墙方案，防渗墙厚度1.2m，最大深度66m。

坝体防渗结构由混凝土防渗墙13、混凝土垫座9、连接缝10、灌浆廊道 5和沥青心墙组成。第二期混凝土防渗墙13与混凝土垫座9之间的连接缝 10底部采用W2形GB复合止水铜片14，中部设φ25PVC棒15，顶部采用φ 50PVC棒16和波形橡胶止水带17，缝间填充GB柔性填料18和沥青木板19。

对该设计方案下的坝体进行数模分析，数模分析结果见表1，由数模分析结果可知，在防渗体系各子结构均满足工程安全运行要求的情况下，该防渗体设计方案可有效降低混凝土防渗墙的变形量和拉压应力幅值，改善防渗墙墙体的应力分布情况，提高坐落在深厚覆盖层上沥青心墙坝防渗体系的抵抗不协调变形的能力，效果良好。

表1满蓄期混凝土防渗墙、垫座、廊道、沥青心墙与连接缝计算结果(极值)汇总

本发明的技术效果包括：

1)将深厚覆盖层内混凝土防渗墙分为两期设计和施工，第二期防渗墙采用浇筑施工，且在坝体蓄水前不与两侧垫座连接，有效降低不协调变形引起的混凝土防渗墙拉压应力和变形；

2)将混凝土廊道置于墙体两侧混凝土垫座上，坝体施工完毕后再将垫座与第二期防渗墙连接，并设置止水构成的防渗体系，既不影响防渗效果，还可改善该区域防渗体系的应力和变形状态；

3)在廊道内的防渗墙和连接缝中设置位移计和应力传感器，便于观测仪器的日常维护和混凝土防渗墙的实时监测。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (1)

1.一种深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)防渗墙中心线上、下游30m范围内沿坝轴向进行深度20m固结灌浆；

2)以防渗墙作为中心线开挖倒梯形基坑，刚性混凝土防渗墙分两期进行施工；在倒梯形基坑底部完成第一期防渗墙钻孔开挖和施工；

3)在基坑中进行第二期防渗墙施工及其两侧倒梯形混凝土垫座施工，混凝土垫座与防渗墙之间保持不连接；

4)在混凝土垫座上部平台上施工混凝土廊道，开始坝体填筑施工，直至坝顶；

5)坝体蓄水前，在第二期防渗墙与混凝土垫座之间布置沥青木板，在混凝土垫座顶部与防渗墙之间设置两道止水，完成坝体整个防渗体系施工；

所述深厚覆盖层上刚性混凝土防渗墙设计和施工方法，还包括：

在廊道内进行第二期防渗墙、混凝土垫座、第二期防渗墙与混凝土垫座之间连接缝检验和实时监测；

坝体防渗结构由混凝土防渗墙、混凝土垫座、连接缝、灌浆廊道和沥青心墙组成；第二期混凝土防渗墙与混凝土垫座之间的连接缝底部采用W2形GB复合止水铜片，中部设φ25PVC棒，顶部采用φ50PVC棒和波形橡胶止水带，缝间填充GB柔性填料和沥青木板。

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