CN110185005A - 狭窄河谷窄趾板结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种狭窄河谷窄趾板结构及施工方法，趾板的下游端设有向下方的突出结构，突出结构的下游端与防渗板连接，突出结构与防渗板之间设有垂直缝止水；趾板的下游端上侧与钢筋混凝土面板连接，趾板与钢筋混凝土面板之间设有周边缝止水；钢筋混凝土面板与防渗板之间设有特殊垫层区。施工时，在趾板与防渗板连接位置和趾板与钢筋混凝土面板连接位置安装并固定好止水后，立模、同时浇筑趾板和防渗板混凝土和养护；待趾板与防渗板混凝土强度达到设计强度后，对趾板和防渗板基础进行固结灌浆以及后期趾板的帷幕灌浆；通过采用趾板底部向下方的突出结构，不仅减少趾板基础的石方开挖和浇筑施工量，减少了趾板的厚度，提高趾板的抗滑移性能。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程的趾板结构施工领域，特别是一种狭窄河谷窄趾板结构及施工方法。
背景技术
面板堆石坝由堆石体和防渗结构组成，其中防渗结构主要由面板、趾板、防渗板、帷幕灌浆（防渗墙）等结构组成。其中趾板将面板和经灌浆处理后的基岩（防渗墙）连接一起形成封闭防渗体系的桥梁。趾板做为防渗体系的重要组成部分，分布在防渗面的四周，在整个防渗体系中起到承上启下的作用。因此趾板结构型式成为面板堆石坝的关键结构之一。
根据规范和工程经验可知，高面板堆石坝的设计中，趾板的结构尺寸型式应满足坝基渗流控制，坝体与坝基的变形协调（尤其是面板与趾板连接的三角区范围）以及施工方便可靠等要求。
参见图3，现有高面板堆石坝设计中常用到的趾板结构中存在的问题有：趾板下游段顶部与面板连接段下部特殊垫层的施工空间有限，特殊垫层的施工质量很难保证，为了满足特殊垫层的施工空间，采用增厚趾板的方案，导致趾板基础的开挖量和支护量增加，同时趾板的工程量也较大，这样延长了工期，增加了工程投资。且由于河谷狭窄，面板坝高程较高，趾板基础的宽度较窄，抗滑能力较弱。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种狭窄河谷窄趾板结构及施工方法，能够克服现有技术中特殊垫层的施工空间有限，趾板工程量大的问题，减少趾板基础的石方开挖量，还增加了特殊垫层施工质量的可靠性，削弱了趾板与面板连接区域应力集中的现象，提高趾板基础的稳固性，同时也增强了大坝防渗体系的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种狭窄河谷窄趾板结构，趾板的下游端设有向下方的突出结构，突出结构的下游端与防渗板连接，突出结构与防渗板之间设有垂直缝止水；
趾板的下游端上侧与钢筋混凝土面板连接，趾板与钢筋混凝土面板之间设有周边缝止水；
钢筋混凝土面板与防渗板之间设有特殊垫层区。
优选的方案中，在特殊垫层区的下游端设有垫层区，垫层区的下游端设有过渡区。
优选的方案中，所述的垫层区延伸于钢筋混凝土面板下方。
优选的方案中，所述的钢筋混凝土面板下方设有阶梯状的挤压边墙。
优选的方案中，所述的趾板的具体结构为：趾板的下游端设有向下方弯折的下折斜面，下折斜面与水平平面连接，趾板的下游端设有向上方弯折的上折斜面，上折斜面与向下弯折的承压斜面连接，承压斜面与水平平面之间通过竖直平面连接；
竖直平面与防渗板的端头连接，承压斜面与钢筋混凝土面板的端头连接。
优选的方案中，所述的趾板从中间分为两块，两块的趾板之间设有垂直缝止水。
一种采用上述的狭窄河谷窄趾板结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、基础开挖与支护；
开挖趾板基础、防渗板基础和堆石体基础，其中防渗板基础和堆石体基础低于趾板基础；
对开挖趾板基础形成的边坡进行支护处理；
S2、对趾板和防渗板基础进行清基，绑扎钢筋，在趾板与下游防渗板之间采用垂直缝止水连接；
在趾板与防渗板连接位置和趾板与钢筋混凝土面板连接位置安装并固定好止水后，立模、同时浇筑趾板和防渗板混凝土和养护；
S3、待趾板与防渗板混凝土强度达到设计强度后，对趾板和防渗板基础进行固结灌浆以及后期趾板的帷幕灌浆；
S4、按照坝体结构分区，施工趾板、钢筋混凝土面板、下游防渗板和连接区域的特殊垫层、垫层、过渡区和堆石层；
S5、待堆石体变形稳定后， 对趾板与钢筋混凝土面板连接的周边缝止水进行矫正和去污处理，按照要求进行钢筋混凝土面板施工，并做好钢筋混凝土面板与趾板连接部位的顶部止水；
通过以上步骤，实现趾板结构、坝体和面板的施工。
优选的方案中，趾板置于坚硬、不冲蚀和可灌浆的弱风化、弱卸荷的新鲜基岩上。
优选的方案中，趾板置于全风化、强风化、强卸荷或有地质缺陷的基岩上时，需要采用帷幕灌浆、基桩加固、螺旋桩加固中的一种或多种方法组合加固。
本发明提供的一种狭窄河谷窄趾板结构及施工方法，通过采用趾板底部向下方的突出结构，不仅减少趾板基础的石方开挖和浇筑施工量，减少了趾板的厚度，提高趾板的抗滑移性能。并且改善了特殊垫层区的施工条件，从而提高了特殊垫层的施工质量。该结构和施工方法也弱化了趾板与面板连接区域下部应力集中的现象，同时也增强了大坝防渗体系的可靠性。本发明的结构及施工方法合理、可靠，提高坝体防渗能力，结构简单、施工简便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明中趾板结构的剖面示意图。
图2为本发明中趾板结构的主视示意图。
图3为本发明中趾板结构的局部剖面示意图。
图中：趾板1，下折斜面101，上折斜面102，承压斜面103，基岩2，特殊垫层区3，防渗板4，周边缝止水5，垂直缝止水6，钢筋混凝土面板7，垫层区8，挤压边墙9，过渡区10。
具体实施方式
实施例1：
如图1、2中，一种狭窄河谷窄趾板结构，趾板1的下游端设有向下方的突出结构，突出结构的下游端与防渗板4连接，突出结构与防渗板4之间设有垂直缝止水6；
趾板1的下游端上侧与钢筋混凝土面板7连接，趾板1与钢筋混凝土面板7之间设有周边缝止水5；
钢筋混凝土面板7与防渗板4之间设有特殊垫层区3。与图3中的常规趾板相比，本发明的狭窄河谷窄趾板结构既能延长趾板基础渗流路径，还减少趾板基础的石方开挖量，同时也减少了趾板浇筑的工程量，缩短了工期，节省了工程投资。通过增加特殊垫层的施工空间，提高特殊垫层的施工质量的方案，也为减弱趾板与面板连接区域下部应力集中提供了条件，增强了防渗体系的可靠性，降低工程风险。
特殊垫层区3的特殊垫层料采用垫层料剔除大于40mm以上颗粒后剩余的部分，最大粒径40mm，<5mm颗粒的含量为46％～62.5％，<0.075mm颗粒的含量为5％～10％，级配连续，特殊垫层料的渗透系数宜为1×10-3～10-4cm/s。特殊垫层料设计控制指标为：设计孔隙率不大于16.5％，相应干密度不小于2.35g/cm3，相对密度Dr不小于0.90。
优选的方案如图1中，在特殊垫层区3的下游端设有垫层区8，垫层区8的下游端设有过渡区10。
垫层区的垫层料采用弱风化或新鲜的灰岩料人工轧制料。石料应呈粒状颗粒，避免采用软弱、片状、针状颗粒，其饱和抗压强度应大于60Mpa，软化系数应大于0.8。垫层料的最大粒径采用80mm，小于5mm颗粒的含量控制在35％～50％，小于0.075mm含量确定为4％～8％，垫层料的渗透系数宜为1×cm/s。垫层料的设计孔隙率不大于17％，相应干密度不小于2.34g/cm3，相对密度Dr不小于0.90。
过渡区的过渡料的最大粒径采用300mm，小于5mm颗粒的含量控制在10％～30％，小于0.075mm含量不超过5％，5.3过渡料的渗透系数宜为i×10-2cm/s。过渡料设计孔隙率不大于18％，相应干密度不小于2.31g/cm3，相对密度Dr不小于0.90。
优选的方案中，所述的垫层区8延伸于钢筋混凝土面板7下方。
优选的方案中，所述的钢筋混凝土面板7下方设有阶梯状的挤压边墙9。
优选的方案中，所述的趾板1的具体结构为：趾板1的下游端设有向下方弯折的下折斜面101，下折斜面101与水平平面连接，趾板1的下游端设有向上方弯折的上折斜面102，上折斜面102与向下弯折的承压斜面103连接，承压斜面103与水平平面之间通过竖直平面连接；
竖直平面与防渗板4的端头连接，承压斜面103与钢筋混凝土面板7的端头连接。由此结构，提高了趾板1在基岩2上的抗滑移性能。提高趾板1与钢筋混凝土面板7端头受力结构的可靠性。该方案尤其适合狭窄河谷窄趾板结构条件下。
优选的方案中，所述的趾板1从中间分为两块，两块的趾板1之间设有垂直缝止水6。
实施例2：
一种采用上述的狭窄河谷窄趾板结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、基础开挖与支护；
开挖趾板基础、防渗板基础和堆石体基础，其中防渗板基础和堆石体基础低于趾板基础；
对开挖趾板基础形成的边坡进行支护处理；
S2、对趾板和防渗板基础进行清基，绑扎钢筋，在趾板与下游防渗板之间采用垂直缝止水6连接；
在趾板1与防渗板4连接位置和趾板与钢筋混凝土面板7连接位置安装并固定好止水后，立模、同时浇筑趾板和防渗板混凝土和养护；
S3、待趾板与防渗板混凝土强度达到设计强度后，对趾板和防渗板基础进行固结灌浆以及后期趾板的帷幕灌浆；
S4、按照坝体结构分区，施工趾板1、钢筋混凝土面板7、下游防渗板4和连接区域的特殊垫层、垫层、过渡区和堆石层；
S5、待堆石体变形稳定后， 对趾板1与钢筋混凝土面板7连接的周边缝止水5进行矫正和去污处理，按照要求进行钢筋混凝土面板7施工，并做好钢筋混凝土面板7与趾板1连接部位的顶部止水；
通过以上步骤，实现趾板结构、坝体和面板的施工。
优选的方案中，趾板置于坚硬、不冲蚀和可灌浆的弱风化、弱卸荷的新鲜基岩上。
优选的方案中，趾板置于全风化、强风化、强卸荷或有地质缺陷的基岩上时，需要采用帷幕灌浆、基桩加固、螺旋桩加固中的一种或多种方法组合加固。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明中记载的技术特征，在不冲突的前提下，能够互相组合使用，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种狭窄河谷窄趾板结构，其特征是：趾板（1）的下游端设有向下方的突出结构，突出结构的下游端与防渗板（4）连接，突出结构与防渗板（4）之间设有垂直缝止水（6）；
趾板（1）的下游端上侧与钢筋混凝土面板（7）连接，趾板（1）与钢筋混凝土面板（7）之间设有周边缝止水（5）；
钢筋混凝土面板（7）与防渗板（4）之间设有特殊垫层区（3）。
2.根据权利要求1所述的一种狭窄河谷窄趾板结构，其特征是：在特殊垫层区（3）的下游端设有垫层区（8），垫层区（8）的下游端设有过渡区（10）。
3.根据权利要求2所述的一种狭窄河谷窄趾板结构，其特征是：所述的垫层区（8）延伸于钢筋混凝土面板（7）下方。
4.根据权利要求1所述的一种狭窄河谷窄趾板结构，其特征是：所述的钢筋混凝土面板（7）下方设有阶梯状的挤压边墙（9）。
5.根据权利要求1所述的一种狭窄河谷窄趾板结构，其特征是：所述的趾板（1）的具体结构为：趾板（1）的下游端设有向下方弯折的下折斜面（101），下折斜面（101）与水平平面连接，趾板（1）的下游端设有向上方弯折的上折斜面（102），上折斜面（102）与向下弯折的承压斜面（103）连接，承压斜面（103）与水平平面之间通过竖直平面连接；
竖直平面与防渗板（4）的端头连接，承压斜面（103）与钢筋混凝土面板（7）的端头连接。
6.根据权利要求1所述的一种狭窄河谷窄趾板结构，其特征是：所述的趾板（1）从中间分为两块，两块的趾板（1）之间设有垂直缝止水（6）。
7.一种采用权利要求1~6任一项所述的狭窄河谷窄趾板结构的施工方法，其特征是包括以下步骤：
S1、基础开挖与支护；
开挖趾板基础、防渗板基础和堆石体基础，其中防渗板基础和堆石体基础低于趾板基础；
对开挖趾板基础形成的边坡进行支护处理；
S2、对趾板和防渗板基础进行清基，绑扎钢筋，在趾板与下游防渗板之间采用垂直缝止水（6）连接；
在趾板（1）与防渗板（4）连接位置和趾板与钢筋混凝土面板（7）连接位置安装并固定好止水后，立模、同时浇筑趾板和防渗板混凝土和养护；
S3、待趾板与防渗板混凝土强度达到设计强度后，对趾板和防渗板基础进行固结灌浆以及后期趾板的帷幕灌浆；
S4、按照坝体结构分区，施工趾板（1）、钢筋混凝土面板（7）、下游防渗板（4）和连接区域的特殊垫层、垫层、过渡区和堆石层；
S5、待堆石体变形稳定后， 对趾板（1）与钢筋混凝土面板（7）连接的周边缝止水（5）进行矫正和去污处理，按照要求进行钢筋混凝土面板（7）施工，并做好钢筋混凝土面板（7）与趾板（1）连接部位的顶部止水；
通过以上步骤，实现趾板结构、坝体和面板的施工。
8.根据权利要求7所述的一种狭窄河谷窄趾板结构的施工方法，其特征是：趾板置于坚硬、不冲蚀和可灌浆的弱风化、弱卸荷的新鲜基岩上。
9.根据权利要求7所述的一种狭窄河谷窄趾板结构的施工方法，其特征是：趾板置于全风化、强风化、强卸荷或有地质缺陷的基岩上时，需要采用帷幕灌浆、基桩加固、螺旋桩加固中的一种或多种方法组合加固。
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