CN110080172A - 一种具有高防渗性能的心墙堆石坝及其施工方法 - Google Patents

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张向东
李兆彬
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/02Fixed barrages
    • E02B7/04Dams across valleys
    • E02B7/06Earth-fill dams; Rock-fill dams

Abstract

一种具有高防渗性能的心墙堆石坝及其施工方法,心墙堆石坝包括由经过微生物菌液处理的心墙核心防渗土料区、反滤料区、堆石过渡料区和坝壳堆石区组成的坝体和基座混凝土构成;基座混凝土与坝体之间有微生物复合填料;基座混凝土中预埋有不锈钢止水带。按构筑基座混凝土、制备和铺筑微生物复合填料、依次构筑坝体的各区等步骤进行施工。该心墙堆石坝采用微生物菌液处理的心墙核心防渗土料区,可提高核心防渗土料的密度和强度,提高其防渗性能和减小防渗体与坝壳料的变形差,降低心墙裂缝的发生概率;微生物复合填料可使坝体与基座混凝土粘接紧密,减小相接处的渗透性;不锈钢止水带可延长渗透水流的渗径,进一步提升坝体防渗效果。

Description

一种具有高防渗性能的心墙堆石坝及其施工方法
技术领域
本发明涉及挡水建筑物,特别是一种具有高防渗性能的心墙堆石坝及其施工方法。
背景技术
心墙堆石坝是以石料为填筑材料的挡水建筑物,因其具有剖面小、造价低、施工速度快、抗震性好等优点,在水利水电工程中占有较重要位置。
现有的心墙堆石坝由心墙核心防渗土料区、反滤料区、堆石过渡料区和坝壳堆石区组成的坝体和基座混凝土构成。其中心墙核心防渗土料区由素土掺加一定比例的砾石构成。这种心墙堆石坝性能上尚存三点不足:①心墙核心防渗土料区结构不够密实,强度不够高,防渗性能不够理想;②坝壳堆石区对心墙存在拱效应,导致心墙易变形开裂;③核心防渗土料区、反滤料区和堆石过渡料区直接坐落在基座混凝土上,与基座混凝土之间结合不够紧密,存在一定的渗透性。
发明内容
为了克服上述心墙堆石坝的不足之处,本发明提供一种具有高防渗性能的心墙堆石坝及其施工方法
本发明提供的具有高防渗性能的心墙堆石坝,包括由心墙核心防渗土料区、反滤料区、堆石过渡料区和坝壳堆石区组成的坝体和基座混凝土;所述心墙核心防渗土料区由经过微生物菌液处理的素土和35%(重量百分比)的砾石组成;所述心墙核心防渗土料区、反滤料区和堆石过渡料区与基座混凝土之间有3~6mm厚的微生物复合填料;在基座混凝土中垂直预埋有上部穿过所述伸入微生物复合填料并伸入所述心墙核心防渗土料区中的不锈钢止水带;所述微生物复合填料由基质填料和微生物菌液制成。
所述不锈钢止水带由长度与坝体长度相同、厚度不小于15mm的不锈钢板构成,下部插入基座混凝土中不小于0.5m,上部插入核心防渗土料区中不小于4m,不锈钢止水带的数量不限于一排(可根据坝体的厚度设两排或两排以上)。
本发明心墙堆石坝的施工方法,包括以下步骤:
步骤1、构筑基座混凝土
开挖基础面,清理平整后浇筑基座混凝土,并加埋不锈钢止水带;
步骤2、制备微生物复合填料
在基质填料中加入培养基和微生物菌液,混合后养生1-2天,制成微生物复合填料;
步骤3、基座混凝土养生期达到要求后,在基座混凝土上均匀铺筑步骤2制得的微生物复合填料;
步骤4、制备心墙核心防渗土料
采用普通的防渗土作为心墙核心防渗土料;
步骤5、用步骤4的心墙核心防渗土料通过碾压的施工方法在微生物复合填料的上面构筑心墙核心防渗土料区;
步骤6、在构筑好的心墙核心防渗土料区两侧采取堆筑和碾压的方法自内向外分别按顺序构筑反滤料区、堆石过渡料区和坝壳堆石区,构成坝体。
与现有技术相比较,本发明的有益效果:
1、本发明构成心墙核心防渗土料区的素土和砾石经过微生物菌液处理,可以起到两个作用:①由生物菌液产生的生物水泥对核心防渗土料可以起到很好的填充和胶结作用,提高核心防渗土料的密度和强度,进而降低甚至消除核心防渗土料的渗透性,提高坝体的防渗性能;②经微生物水泥处理的核心防渗土料具有强度高、密度大、压缩性低的特点,可降低坝壳区对心墙的拱效应,缩小防渗体与坝壳料的变形差,减少心墙裂缝的发生概率,在防渗体开裂时,可限制裂缝的展开,改善裂缝形态,减弱沿裂缝的渗流冲蚀。
2、铺筑在基座混凝土上的微生物复合填料,具有极强的粘滞性,可将心墙核心防渗土料区、反滤料区和堆石过渡料区与基座混凝土紧密粘接,降低接触面的渗透性,提高接触面的变形适应能力,提高坝体的防渗性能和抗震效果。
3、在基座混凝土和坝体之间垂直设置的不锈钢止水带可以延长渗透水流的渗径,进一步提升坝体的防渗效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(心墙堆石坝的横向断面图)。
图中符号:1-心墙核心防渗土料区、2-反滤料区、3-堆石过渡料区、4-微生物复合填料、5-不锈钢止水带、6-基座混凝土、7-坝壳堆石区。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对办发明作进一步说明。
实施例
本实施例为采用本发明在某河流上构筑的心墙堆石坝,坝体的总长度为100m,高度为10m,坝的顶面厚度为15m,坝的底面厚度为20m。
该心墙堆石坝的坝体如图1所示,包括由心墙核心防渗土料区1、位于心墙核心防渗土料区两侧的反滤料区2、堆石过渡料区3和坝壳堆石区7组成的坝体和基座混凝土6。其中心墙核心防渗土料区顶面厚度为5m,底面厚度为3.5m;由经过微生物菌液处理的素土和35%(重量百分比)的砾石组成。位于心墙核心防渗土料区两侧自内向外分别有反滤料区、堆石过渡料区和坝壳堆石区。其中一侧的反滤料区顶面厚度为0.5m,底面厚度为0.7m,由细沙构成;一侧的堆石过渡料区顶面厚度为1m,底面厚度为3m,由碎石构成。位于坝体最外层的坝壳堆石区7由250mm*120mm毛石构成。在心墙核心防渗土料区、反滤料区、堆石过渡料区与基座混凝土之间有4mm厚的微生物复合填料(4)。在基座混凝土中对应坝体的中心有一排垂直预埋的不锈钢止水带5,不锈钢止水带由长度为100m、高度为8m、厚度为15mm的不锈钢板构成,其下部插入基座混凝土中0.8m,上部穿过微生物复合填料插入心墙防渗土料区中7.1m。
该坝体的施工包括以下步骤:
步骤1、构筑基座混凝土
开挖基础面,清理平整后浇筑由连续配筋混凝土c30构成的基座混凝土,浇筑时对应坝体的中心位置按插入深度预埋不锈钢止水带;
步骤2、制备微生物复合填料
微生物复合填料由基质填料和微生物菌液组成,在基质填料中加入培养基和微生物菌液,养生1~2天,待菌液产生生物水泥即可使用;
步骤3、待步骤1的基座混凝土养生期达到7天后,在基座混凝土顶面按厚度尺寸均匀铺筑步骤2制得的微生物复合填料;
步骤4、制备心墙核心防渗土料
采用普通的防渗土作为心墙核心防渗土料;
步骤5、用步骤4制得的心墙核心防渗土料通过碾压的施工方法在微生物复合填料的上面构筑所述厚度尺寸的心墙核心防渗土料区,使预埋的不锈钢止水带上部插入心墙核心防渗土料区中;
步骤6、在构筑好的心墙核心防渗土料区两侧采取堆筑和碾压的方法自内向外按顺序分别构筑所述厚度尺寸的反滤料区、堆石过渡料区和坝壳堆石区,最后构成坝体。
本实施例心墙堆石坝经过河流一个汛期的考验,防渗性能良好,坝体无裂缝,无变形。

Claims (3)

1.一种具有高防渗性能的心墙堆石坝,包括由心墙核心防渗土料区(1)、反滤料区(2)、堆石过渡料区(3)和坝壳堆石区(7)组成的坝体和基座混凝土(6);其特征在于,所述心墙核心防渗土料区由经过微生物菌液处理的素土和35%的砾石组成;所述心墙核心防渗土料区、反滤料区和堆石过渡料区与基座混凝土之间有3~6mm厚的微生物复合填料(4);在基座混凝土中垂直预埋有上部穿过所述伸入微生物复合填料并伸入所述心墙核心防渗土料区中的不锈钢止水带(5);所述微生物复合填料由基质填料和微生物菌液制成。
2.根据权利要求1所述具有高防渗性能的心墙堆石坝,其特征在于,所述不锈钢止水带由长度与坝体长度相同、厚度不小于15mm的不锈钢板构成,下部插入基座混凝土中不小于0.5m,上部插入核心防渗土料区中不小于4m,不锈钢止水带的数量不限于一排。
3.权利要求1所述具有高防渗性能的心墙堆石坝的施工方法,包括以下步骤:
步骤1、构筑基座混凝土
开挖基础面,清理平整后浇筑基座混凝土,并加埋不锈钢止水带;
步骤2、制备微生物复合填料
在基质填料中加入培养基和微生物菌液,混合后养生1-2天,制成微生物复合填料;
步骤3、基座混凝土养生期达到要求后,在基座混凝土上均匀铺筑步骤2制得的微生物复合填料;
步骤4、制备心墙核心防渗土料
采用普通的防渗土作为心墙核心防渗土料;
步骤5、用步骤4的心墙核心防渗土料通过碾压的施工方法在微生物复合填料的上面构筑心墙核心防渗土料区;
步骤6、在构筑好的心墙核心防渗土料区两侧采取堆筑和碾压的方法自内向外分别按顺序构筑反滤料区、堆石过渡料区和坝壳堆石区,构成坝体。
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