CN110499743A - 一种覆膜胶凝砂砾石坝及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种覆膜胶凝砂砾石坝及其建造方法，所述石坝包括：一种覆膜胶凝砂砾石坝，包括大坝主体，所述大坝主体包括沿水流方向依次建设在河床基岩面上的大坝上游面层、胶凝砂砾石芯层和大坝下游面层；所述方法包括：胶凝砂砾石混凝土备料；大坝基坑挖掘；浇筑坝基趾板与上游灌浆廊道、基础垫层的常态混凝土；分层搭建作为填筑料成型的钢模，在钢模内分层填筑材料；进行大坝上游面层和大坝下游面层的施工；将土工膜贴合固定在胶凝砂砾芯层上。所述石坝及其建造方法采用覆膜防渗的工艺，在保证大坝的防渗效果的同时，有效的提高了筑坝的安全和效率。

Description

一种覆膜胶凝砂砾石坝及其建造方法

技术领域

本发明涉及大坝建造技术领域，具体涉及一种覆膜胶凝砂砾石坝及其建造方法。

背景技术

胶凝砂砾石坝筑坝技术是利用当地可能的材料，尽可能减少对材料进行加工，低水泥用量(60～90kg/m³)，胶凝混凝土低强度(C3～C5)，骨料使用范围宽，最大粒径可达到30cm，可利用常态混凝土一般不用风化岩石，胶凝砂砾石坝筑坝技术利于对环境的保护。胶凝砂砾石筑坝技术的目标是实现零弃料，不排除开挖石碴机械加工的人工砂石骨料，采用常规的土石坝和碾压混凝土的大型振动碾碾压成型，不需要特殊筛分和混凝土拌和设备，这极大的简化的坝筑工艺。

中国自2004年开工建设的福建街面水电站的下游围堰量水堰设计采用胶凝砂砾石围堰(堰高16.3m)，紧接着又用于福建洪口水电站的上游围堰(堰高35.5m)以来，胶凝砂砾石(CSG)围堰在中国水电行业使用方兴未艾，2013年10月开工建设的山西大同市阳高县守口堡水库大坝胶凝砂砾石(CSG)坝,最大坝高61.6m已经建成，2017年建成的贵州安顺市花鱼井胶凝砂砾石(CSG)坝，大坝高11.5m。

例如，中国发明专利申请号为CN201711286971.7的专利申请文献公开了一种重力式胶凝砂砾石坝，包括铅直设置的上游坝面；坝趾和坝踵处设置有齿墙；坝体与溢流面的接触面为阶梯状结构；上游坝面、坝基底层、坝趾和坝踵为富浆胶凝砂砾石构成；坝体为碾压胶凝砂砾石构成；溢流面为钢筋混凝土层。

上述现有技术公开了一种重力式胶凝砂砾石坝，该石坝存在如下技术问题：结构受力安全风险高(覆膜胶凝砂砾石坝水的铅直重力分解上游坡面的法向分力压向大坝基础，重力式胶凝砂砾石坝水的水平推力压向垂直的大坝上游面，大坝与坝基存在滑移的可能性)，筑坝效率低下，大坝的上游存在渗水问题。

基于现有技术存在的上述技术问题，本发明提出一种覆膜胶凝砂砾石坝及其建造方法。

发明内容

本发明提供一种覆膜胶凝砂砾石坝及其建造方法，采用覆膜防渗的工艺，在保证大坝的防渗效果的同时，有效的提高了筑坝的结构安全和效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种覆膜胶凝砂砾石坝，包括大坝主体，所述大坝主体包括沿水流方向依次建设在河床基岩面上的大坝上游面层、胶凝砂砾石芯层和大坝下游面层，其中，大坝上游面层固接于胶凝砂砾石芯层的迎水面，所述大坝下游面层固接于所述胶凝砂砾石芯层的背水面，所述大坝主体的顶端建设有面向水流方向的防浪墙，所述大坝上游面层的底端固接于大坝趾板；

所述大坝上游面层为土工膜层，所述土工膜层粘合固定在所述胶凝砂砾石芯层上。

进一步地，所述胶凝砂砾石芯层上沿水流方向上均匀嵌设有若干闭水体，其中，所述闭水体的平面与所述胶凝砂砾石芯层的平面平齐，所述土工膜层通过环氧树脂粘贴在所述闭水体上，所述土工膜层和所述闭水体之间还设有锚固带。

进一步地，所述胶凝砂砾石芯层包括80-100份的胶凝材料、80份的水、0.5份的减水剂和含砂率在25％以上的天然砂砾石2300份，将上述各成分混合均匀，采用钢模板做模，分层振动碾压的方式碾压成型，其中，铺料碾压层厚50-60cm。

进一步地，所述土工膜层通过锚固带固定在所述胶凝砂砾石芯层上。

进一步地，所述大坝趾板上开设有排水廊道。

进一步地，所述胶凝砂砾石芯层内设有大坝坝基防渗帷幕和其下游设有收集渗水的排水土工管，所述排水土工管连通于大坝主体的排水廊道。

一种覆膜胶凝砂砾石坝的建造方法，包括如下步骤：

步骤1：胶凝砂砾石混凝土备料，其中，将80-100份的胶凝材料、80份的水、0.5份的减水剂和含砂率在25％以上的天然砂砾石2300份搅拌均匀，上述各成分均按质量计；

步骤2：大坝基坑挖掘；

步骤3：浇筑坝基趾板与上游灌浆廊道、基础垫层的常态混凝土；

步骤4：在大坝上、下游面分层搭建作为填筑料成型的钢模，在钢模内分层填筑碾压胶凝砂砾石混凝土材料，其中，每个碾压层的胶凝砂砾石混凝土的厚度为50-60cm，至设计高度，完成胶凝砂砾石芯层的施工；

步骤5：进行大坝上游面层和大坝下游面层的施工，其中，大坝上游面层粘合固定在所述胶凝砂砾石芯层上，通过将预先设计加工成型的土工膜层材料连接成整块，采用不锈钢压板配合环氧树脂粘合材料将土工膜层施作在所述胶凝砂砾石芯层上，完成大坝上游面层的施工；将50cm厚加浆振捣混凝土施做在所述胶凝砂砾石芯层的背水面，完成所述大坝下游面层的施工。

进一步地，步骤5中还包括对大坝上游面层和趾板之间搭接的土工膜及防浪墙和大坝上游面层之间搭接的土工膜进行预制的步骤。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：

1、本发明所述的覆膜胶凝砂砾石坝及其建造方法，通过覆膜施工减少大坝上游浇筑常态混凝土防渗层结构，节约工程成本，大坝施工速度快，大坝碾压完成后再进行上游面的覆膜施工，覆膜防渗技术可靠。

2、本发明所述的覆膜胶凝砂砾石坝，通过锚固带、锚固钉的配合设置，使土工膜层更为牢固。

附图说明

图1是本发明实施例1中覆膜胶凝砂砾石坝的结构示意图；

图2是本发明实施例2中闭水体的示意图；

图3是本发明实施例2中闭锚固钉的示意图；

附图说明如下：

1-大坝上游土面层、121-闭水体、123-锚固钉、1231-螺杆、1232-螺帽、1233-平面压板、1234-橡皮条、1235-环氧树脂胶层、2-胶凝砂砾石芯层、3-大坝下游面层、4-防浪墙、5-大坝趾板、51-排水廊道、6-防渗帷幕灌浆区、61-排水孔。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，一种覆膜胶凝砂砾石坝，包括大坝主体，所述大坝主体包括沿水流方向依次建设在河床基岩面上的大坝上游面层1、胶凝砂砾石芯层2和大坝下游面层3，其中，大坝上游面层1固接于所述胶凝砂砾石芯层2的迎水面，所述大坝下游面层3固接于所述胶凝砂砾石芯层2的背水面，所述大坝主体的顶端建设有面向水流方向的防浪墙4，所述大坝上游面层1的底端固接于大坝趾板5，所述大坝趾板5上开设有排水廊道51：所述排水廊道51下设有防渗帷幕灌浆区6，所述防渗帷幕灌浆下设有排水孔61；

所述大坝上游面层1为土工膜层，所述土工膜层粘合固定在所述胶凝砂砾石芯层2上。

在本实施例中，所述大坝下游面层为50cm厚加浆振捣混凝土。

所述大坝上游面层1沿水流方向依次贴合固定在胶凝砂砾石芯层2的迎水面，将预先设计加工成型的土工膜层材料连接成整块，采用不锈钢压板配合环氧树脂粘合材料将土工膜施作在所述胶凝砂砾石芯层2上，进而形成所述大坝上游面层1，达到整体连接、封闭止水的目的。

其中，所述大坝上游面层1采用柔性聚氯乙烯(PVC)材料与具有热粘、非纺织、针穿聚脂土工布相粘结，具有足够的柔性，并可以进行现场焊接。

通过采用所述大坝上游面层1，取消了在胶凝砂砾石芯层2上的防渗结构层，提高了筑坝的施工效率。

其中，所述大坝趾板5采用固结灌浆的方式嵌在所述河床基岩面内。在本实施例中，可以采用高等级的常态砼将大坝趾板5与所述大坝上游面层1嵌入固定，并保证所述高等级的常态砼的坡度走向与所述胶凝砂砾石芯层2的坡度走向一致以便于所述大坝上游面层1的施工。

所述大坝上游面层1、所述大坝下游面层3的坡度均为1:0.6。

所述大坝下游面层3为加浆振捣混凝土层。

所述胶凝砂砾石芯层2包括80-100份的胶凝材料、80份的水、0.5份的减水剂和含砂率在25％以上的天然砂砾石2300份，将上述各成分混合均匀，采用钢模板做模，分层振动碾压的方式碾压成型，其中，铺料碾压层厚50～60cm，其中，所述天然砂砾石的粒径为30cm以下。

在本实施例中，所述胶凝材料由水泥与粉煤灰按1:1的质量构成。

作为本实施例的一种改进，所述天然砂砾石采用石碴轧制砂石骨料替代，所述砂石骨料的粒径为25-50mm。

所述大坝上游面层1通过锚固带固定在所述胶凝砂砾石芯层2上。

所述排水孔61连通于大坝主体的排水廊道51。

上述膜胶凝砂砾石坝的建造方法包括如下步骤：

步骤1：胶凝砂砾石混凝土备料，其中，将80-100份的胶凝材料、80份的水、0.5份的减水剂和含砂率在25％以上的天然砂砾石2300份搅拌均匀，上述各成分均按质量计，其中，胶凝材料由水泥与粉煤灰按1:1的质量构成；

步骤2：大坝基坑挖掘；

步骤3：浇筑坝基趾板与上游灌浆廊道、基础垫层的常态混凝土；

步骤4：在大坝上游面、下游面分层搭建作为填筑料成型的钢模，在钢模内分层填筑碾压胶凝砂砾石混凝土材料，其中，每个碾压层的胶凝砂砾石混凝土的厚度为50-60cm，至设计高度，完成胶凝砂砾石芯层2的施工；

步骤5：进行大坝上游面层1和大坝下游面层3的施工，其中，大坝上游面层1粘合固定在所述胶凝砂砾石芯层2上，通过将预先设计加工成型的土工膜层材料连接成整块，采用不锈钢压板配合环氧树脂粘合材料将土工膜层施作在所述胶凝砂砾石芯层2上，完成大坝上游面层1的施工。

在本实施例中，在大坝基坑的挖掘过程中，主要采用液压反铲对覆盖层的土方进行采挖，采用自卸汽车运输，进行石方的采挖采用液压钻孔设备造孔，爆破开挖，再装碴运输的方式。

在本实施例的步骤1中，通过反铲搅拌装置将胶凝砂砾石混凝土拌和6-8次。

步骤5中还包括对胶凝砂砾石芯层2和大坝趾板5之间搭接的土工膜及防浪墙4和胶凝砂砾石芯层2之间搭接的土工膜进行预制的步骤。

在实际的施工过程中，胶凝砂砾石芯层2和大坝趾板5之间及防浪墙4和胶凝砂砾石芯层2之间均各自与水平面呈60-70度倾斜角度，为了施工的便利性，在上述位置贴合的土工膜应在土工膜的生产地预制完成。

实施例2

如图1-3所示，闭水体121的平面与所述胶凝砂砾石芯层2的平面平齐，所述大坝上游面层1通过环氧树脂粘贴在所述闭水体121上，所述大坝上游面层1和所述闭水体121之间还设有锚固钉123。所述锚固钉123包括螺杆1231、螺帽1232、平面压板1233、橡皮条1234和环氧树脂胶层1235，所述大坝上游面层1上方依次设有所述环氧树脂胶层1235、所述橡皮条1234和所述平面压板1233，所述螺杆1231透过所述环氧树脂胶层1235、所述橡皮条1234和所述平面压板1233伸入所述闭水体121，所述螺帽1232设置在螺杆1231的上方并抵接于所述平面压板1233。

在本实施例中，所述闭水体121采用坚固的岩石或高强度的常态砼，以便于嵌入所述胶凝砂砾石芯层2中，在所述大坝上游面层1的施工过程中，为所述闭水体121施工预留放置空间，所述闭水体121均匀分布。通过环氧树脂的粘贴配合锚固钉123的锚固，使所述大坝上游面层1的固定更为牢固。在本实施例中，仅对所述闭水体121和所述锚固钉123进行限定，除上述限定之外，均与实施例1中相同。

本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。

Claims (8)

1.一种覆膜胶凝砂砾石坝，包括大坝主体，其特征在于，所述大坝主体包括沿水流方向依次建设在河床基岩面上的大坝上游面层、胶凝砂砾石芯层和大坝下游面层，其中，大坝上游面层固接于胶凝砂砾石芯层的迎水面，所述大坝下游面层固接于所述胶凝砂砾石芯层的背水面，所述大坝主体的顶端建设有面向水流方向的防浪墙，所述大坝上游面层的底端固接于大坝趾板；所述大坝上游面层为土工膜层，所述土工膜层粘合固定在所述胶凝砂砾石芯层上。

2.根据权利要求1所述的覆膜胶凝砂砾石坝，其特征在于，所述胶凝砂砾石芯层上沿水流方向上均匀嵌设有若干闭水体，其中，所述闭水体的平面与所述胶凝砂砾石芯层的平面平齐，所述土工膜层通过环氧树脂粘贴在所述闭水体上，所述土工膜层和所述闭水体之间还设有锚固带。

3.根据权利要求1所述的覆膜胶凝砂砾石坝，其特征在于，所述胶凝砂砾石芯层包括80-100份的胶凝材料、80份的水、0.5份的减水剂和含砂率在25％以上的天然砂砾石2300份，将上述各成分混合均匀，采用钢模板做模，分层振动碾压的方式碾压成型，其中，铺料碾压层厚50-60cm。

4.根据权利要求1所述的覆膜胶凝砂砾石坝，其特征在于，所述土工膜层通过锚固带固定在所述胶凝砂砾石芯层上。

5.根据权利要求1所述的覆膜胶凝砂砾石坝，其特征在于，所述大坝趾板上开设有排水廊道。

6.根据权利要求1所述的覆膜胶凝砂砾石坝，其特征在于，所述胶凝砂砾石芯层内设有大坝坝基防渗帷幕和其下游设有收集渗水的排水土工管，所述排水土工管连通于大坝主体的排水廊道。

7.一种覆膜胶凝砂砾石坝的建造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：胶凝砂砾石混凝土备料，其中，将80-100份的胶凝材料、80份的水、0.5份的减水剂和含砂率在25％以上的天然砂砾石2300份搅拌均匀，上述各成分均按质量计；

步骤2：大坝基坑挖掘；

步骤3：浇筑坝基趾板与上游灌浆廊道、基础垫层的常态混凝土；

步骤4：在大坝上、下游面分层搭建作为填筑料的成型钢模，在钢模内分层填筑碾压胶凝砂砾石混凝土材料，其中，每个碾压层的胶凝砂砾石混凝土的厚度为50-60cm，至设计高度，完成胶凝砂砾石芯层的施工；

步骤5：进行大坝上游面层和大坝下游面层的施工，其中，大坝上游面层粘合固定在所述胶凝砂砾石层上，通过将预先设计加工成型的土工膜层材料连接成整块，采用不锈钢压板配合环氧树脂粘合材料将土工膜层施作在所述胶凝砂砾石层上，完成大坝上游面层的施工；将50cm厚加浆振捣混凝土施做在所述胶凝砂砾石芯层的背水面，完成所述大坝下游面层的施工。

8.根据权利要求6所述的覆膜胶凝砂砾石坝的建造方法，其特征在于，步骤5中还包括对大坝上游面层和趾板之间搭接的土工膜及防浪墙和大坝上游面层之间搭接的土工膜进行预制的步骤。