CN111270654A - 一种曲面造型的混凝土面板堆石坝及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面造型的混凝土面板堆石坝及其施工方法，上游坝坡中部面板呈曲面状凸起，彰显大坝壮观的气势，造型美观；在面板压性缝区设置的凸起面板，能对两侧张性缝区施加预压力；在两侧坝张性缝区面板板缝间底面设连接板，避免张性缝区板缝的开裂；在整个面板下衬有半刚性混合料垫层，改善了面板的受力条件；在板座与面板之间设置圆弧铰，有利于该处面板结构的受力；在面板与面板、面板与板座之间设置圆环形止水，提高止水效果，具有安全、美观、构造合理、易施工、易维护等特点，是一种先进美观的水工建筑物，实现了力学与美学的统一。

Description

一种曲面造型的混凝土面板堆石坝及其施工方法

技术领域

本发明涉及水工建筑物技术领域，尤其涉及一种曲面造型的混凝土面板堆石坝及其施工方法。

背景技术

随着经济与社会的不断发展，把人文景观建设与水利工程建设有机结合起来，在注重工程建设质量的同时，讲究建筑美学和建筑造型，强调自然景观与人文景观的融合，营造环境优美、生态良好、可供休闲娱乐的河流景观与滨水环境已成为当前水工建筑领域的迫切需求。混凝土面板堆石坝作为一种重要的水工建筑物已被广泛应用。目前，混凝土面板堆石坝上游坝坡的混凝土面板，采用的均为等坡平面板块，在造型上，平面形式非常单调，缺少起伏变化，与周边环境很难融合，无法实现上述美学需求；在受力上，受堆石坝体不均匀沉降和蓄水水位变化幅度快等的影响，容易引起面板开裂。因此，混凝土面板堆石坝的上游坝面存在既不美观、面板受力也不尽合理的问题。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种曲面造型的混凝土面板堆石坝及其施工方法。它采用上游坝面中部曲面凸起的独特造型，不但大坝造型雄伟壮观，改善了面板受力条件，而且利用蓄水压力和曲面面板结构弥合张性区面板的开裂，具有美观、富有立体感、优化的面板和止水结构、加强的防裂措施、易施工、易维护等的特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，在所述混凝土面板堆石坝上游侧有曲面造型的面板，该曲面面板中间部分为向上游凸起的圆弧曲面，该圆弧曲面为一列等宽的面板一，该曲面面板的左、右部分都有与坝轴线平行的直面，该两直面均为一列等宽的面板二，该圆弧曲面与左部所述直面的交界处有面板三，该圆弧曲面与右部所述直面的交界处有面板四，该些面板一、面板二、面板三和面板四从板座到防浪墙为通长。在每两块所述面板二之间的底面、在左侧所述的面板二与面板三交界处底面、在右侧所述的面板二与面板四交界处底面都有连接板，该些连接板从板座到防浪墙为通长。在所述的面板一与面板一、面板二与面板二、面板一与面板三、面板三与面板二、面板一与面板四、面板四与面板二之间，以及在所述的面板一、面板二、面板三、面板四与板座和防浪墙之间都设置有止水，面板三和面板四既可以是圆弧曲面也可以是直面，在所述板座下的坝基内有灌浆帷幕，由所述的曲面面板、板座、防浪墙、止水和灌浆帷幕构成堆石坝体的防渗体。所述混凝土面板堆石坝坐落于岩石的坝基上，该混凝土面板堆石坝的堆石坝体横断面为梯形。在所述堆石坝体上游坝脚处的坝基上有基槽，在该基槽内有所述的板座。在所述堆石坝体的整个上游坝坡面上有过渡层，该过渡层从坝基到坝顶逐渐减薄。在所述的过渡层上有垫层，该垫层等厚。在所述垫层上有所述的曲面面板，在该曲面面板顶端有所述的防浪墙，在所述堆石坝体顶面有坝顶道路，在所述堆石坝体的下游坝脚处有排水棱体，在所述堆石坝体的下游坝坡面有砌石护坡和马道，在所述的板座和曲面面板下部铺筑有铺盖。

所述板座为条块形状的钢筋混凝土结构，该板座中间部分为向上游凸起的圆弧形，该板座的左、右部分为与坝轴线平行的直形。在该板座上游侧的下部有座趾，在该板座上部有竖直的护墙，该板座的下游侧有斜面，该斜面倾斜角度与所述曲面面板堆石坝上游坝坡的坡度正交，该斜面上有坐落所述面板一、面板二、面板三或面板四的圆弧凹槽，在该圆弧凹槽内的中部设有所述的止水，在该止水两侧有沥青材料。在所述板座上间隔设置有多道横向的变形缝，在所述的护墙与面板一、面板二、面板三或面板四之间填满沥青砂，在该些面板一、面板二、面板三和面板四下游侧的坝基有沥青混凝土堆，该沥青混凝土堆的横断面为梯形。

所述的面板一为等厚的钢筋混凝土企口板，该面板一的左侧面上有凸榫，该面板一的右侧面上有凹槽，该面板一的底端面为圆弧面，在该面板一左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水，在该止水两侧的所述面板一左、右侧面、顶端面和底端面上都有沥青材料。

所述的面板二为等厚的钢筋混凝土扣板，在该面板二底面的左、右两端都有扣脚，该面板二为 “［”的形状，该面板二的底端面为圆弧面，在该面板二左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水，在该止水两侧的所述面板二左、右侧面、顶端面和底端面上都有沥青材料。

所述的面板三和面板四均为钢筋混凝土板，该面板三底面的左端有扣脚，以及该面板三的右侧面上有凹槽，该面板四的左侧面上有凸榫，以及该面板四底面的右端有扣脚，该面板三和面板四的底端面为圆弧面，在该面板三和面板四左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水，在该止水两侧的所述面板三或面板四左、右侧面顶端面和底端面上都有沥青材料。

所述的连接板为矩形板，在该连接板顶面的中部有凹槽，该连接板为 “］”的形状。所述的相邻两块面板二、面板二与面板三和面板二与面板四的扣脚各自扣入该些连接板的凹槽内。

所述止水的横断面为圆环形状，该止水的圆环内有填充料，该止水的两侧各有锚固板，该止水的一半埋置于所述面板一等混凝土结构内，该止水的另一半埋置于相邻所述面板一等混凝土结构内。

一种曲面造型的混凝土面板堆石坝的施工方法，包括以下步骤：

（1）在坝址处河床和两侧河岸上开挖出坝基，在该坝基上测量放样，顺坝轴线的上游坝脚处开挖出基槽，在坝基的下游坝脚处堆筑排水棱体。

（2）在基槽内立模、绑扎钢筋、安置止水、安装沉降缝和浇筑板座混凝土。

（3）在板座与排水棱体之间的坝基上分层填筑压实堆石和沙砾，铺筑成堆石坝体和过渡层后，在过渡层上游面铺筑石灰、粉煤灰和碎石混合料的垫层。

（4）在板座的下游侧浇筑沥青混凝土堆。

（5）在垫层左、右的直面部分上切割、开挖槽坑，在槽坑内立模、绑扎钢筋和浇筑连接板的混凝土。

（6）采用跳仓作业方式立模、绑扎钢筋、安置止水和浇筑面板一、面板二、面板三和面板四的混凝土。

（7）在板座的护墙与曲面面板之间填筑沥青砂后，在板座和曲面面板的下部上铺筑铺盖。

（8）在堆石坝体的下游坝坡修筑马道和砌石护坡，在所有曲面面板的顶部立模、绑扎钢筋、安装沉降缝和浇筑防浪墙的混凝土，在坝顶修筑坝顶道路，在板座和曲面面板下部铺筑有铺盖，即完成曲面式混凝土面板堆石坝的施工。

本发明的优点是：本发明采用上游坝坡中部的面板圆弧凸起，彰显大坝雄伟壮观的气势；在面板压性缝区设置曲面面板，在水压力、自重和拱作用下对两侧张性缝区施加压力，抵御大坝沉降引起面板板缝张开的力；在两侧坝张性缝区面板板缝间底面设连接板，避免大坝张性缝区板缝的开裂；在整个面板下衬有水稳性的半刚性石灰、粉煤灰、碎石混合料垫层，改善面板在水压力等荷载作用下的受力条件；在板座与面板之间设置圆弧铰，有利于该处面板结构的受力；在面板与面板、面板与板座之间设置圆环形止水，按结构构造提高止水效果，具有安全、美观、构造合理、易施工、易维护等特点，是一种先进的水工建筑物。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明的前视结构示意图。

图3为本发明的横断面剖视结构示意图。

图4为本发明的板座侧剖视结构示意图。

图5为本发明的曲面面板局俯剖视结构示意图。

图6为本发明的止水剖视结构示意图。

图7为各面板断面结构示意图。

图中标号：1坝基、2堆石坝体、3过渡层、4垫层、5灌浆帷幕、6排水棱体、7砌石护坡、8马道、9板座、10护墙、11座趾、12沥青砂、13沥青混凝土堆、14曲面面板、15面板一、16面板二、17面板三、18面板四、19扣脚、20连接板、21防浪墙、22坝顶道路、23止水、24锚固板、25填充料、26沥青材料、27铺盖。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实施例中的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：在所述混凝土面板堆石坝上游侧有曲面造型的面板，该曲面面板14中间部分为向上游凸起的圆弧曲面，该圆弧曲面为一列等宽的面板一15，该曲面面板14的左、右部分都有与坝轴线平行的直面，该两直面均为一列等宽的面板二16，该圆弧曲面与左部所述直面的交界处有面板三17，该圆弧曲面与右部所述直面的交界处有面板四18，该些面板一15、面板二16、面板三17和面板四18从板座9到防浪墙21为通长，面板三和面板四既可以是圆弧曲面也可以是直面。在每两块所述面板二16之间的底面、在左侧所述的面板二16与面板三17交界处底面、在右侧所述的面板二16与面板四18交界处底面都有连接板20，该些连接板20从板座9到防浪墙21为通长。在所述的面板一15与面板一15、面板二16与面板二16、面板一15与面板三17、面板三17与面板二16、面板一15与面板四18、面板四18与面板二16之间，以及在所述的面板一15、面板二16、面板三17、面板四18与板座9和防浪墙21之间都设置有止水23，在所述板座9下的坝基1内有灌浆帷幕5，由所述的曲面面板14、板座9、防浪墙21、止水23和灌浆帷幕5构成堆石坝体2的防渗体。所述混凝土面板堆石坝坐落于岩石的坝基1上，该混凝土面板堆石坝的堆石坝体2横断面为梯形。在所述堆石坝体2上游坝脚处的坝基1上有基槽，在该基槽内有所述的板座9。在所述堆石坝体2的整个上游坝坡面上有过渡层3，该过渡层3从坝基1到坝顶逐渐减薄。在所述的过渡层3上有垫层4，该垫层4等厚。在所述垫层4上有所述的曲面面板14，在该曲面面板14顶端有所述的防浪墙21，在所述堆石坝体2顶面有坝顶道路22，在所述堆石坝体2的下游坝脚处有排水棱体6，在所述堆石坝体2的下游坝坡面有砌石护坡7和马道8，在所述的板座9和曲面面板14下部铺筑有铺盖27。

如图4所示，所述板座9为条块形状的钢筋混凝土结构，该板座9中间部分为向上游凸起的圆弧形，该板座9的左、右部分为与坝轴线平行的直形。在该板座9上游侧的下部有座趾11，在该板座9上部有竖直的护墙10，该板座9的下游侧有斜面，该斜面倾斜角度与所述曲面面板14堆石坝上游坝坡的坡度正交，该斜面上有坐落所述面板一15、面板二16、面板三17或面板四18的圆弧凹槽，在该圆弧凹槽内的中部设有所述的止水23，在该止水23两侧有沥青材料26。在所述板座9上间隔设置有多道横向的变形缝，在所述的护墙10与面板一15、面板二16、面板三17或面板四18之间填满沥青砂12，在该些面板一15、面板二16、面板三17和面板四18下游侧的坝基1有沥青混凝土堆13，该沥青混凝土堆13的横断面为梯形。

如图5、7所示，所述的面板一15为等厚的钢筋混凝土企口板，该面板一15的左侧面上有凸榫，该面板一15的右侧面上有凹槽，该面板一15的底端面为圆弧面，在该面板一15左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水23，在该止水23两侧的所述面板一15左、右侧面、顶端面和底端面上都有沥青材料26。所述的面板二16为等厚的钢筋混凝土扣板，在该面板二16底面的左、右两端都有扣脚19，该面板二16为“［”的形状，该面板二16的底端面为圆弧面，在该面板二16左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水23，在该止水23两侧的所述面板二16左、右侧面、顶端面和底端面上都有沥青材料26。所述的面板三17和面板四18均为钢筋混凝土板，该面板三17底面的左端有扣脚19，以及该面板三17的右侧面上有凹槽，该面板四18的左侧面上有凸榫，以及该面板四18底面的右端有扣脚19，该面板三17和面板四18的底端面为圆弧面，在该面板三17和面板四18左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水23，在该止水23两侧的所述面板三17或面板四18左、右侧面顶端面和底端面上都有沥青材料26。所述的连接板20为矩形板，在该连接板20顶面的中部有凹槽，该连接板20为“］”的形状。所述的相邻两块面板二16、面板二16与面板三17和面板二16与面板四18的扣脚19各自扣入该些连接板20的凹槽内。

如图6所示，所述止水23的横断面为圆环形状，该止水23的圆环内有填充料25，该止水23的两侧各有锚固板24，该止水23的一半埋置于所述面板一15等混凝土结构内，该止水23的另一半埋置于相邻所述面板一15等混凝土结构内。

一种曲面造型的混凝土面板堆石坝的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在坝址处河床和两侧河岸上开挖出坝基1，在该坝基1上测量放样，顺坝轴线的上游坝脚处开挖出基槽，在坝基1的下游坝脚处堆筑排水棱体6。

（2）在基槽内立模、绑扎钢筋、安置止水23、安装沉降缝和浇筑板座9混凝土。

（3）在板座9与排水棱体6之间的坝基1上分层填筑压实堆石和沙砾，铺筑成堆石坝体2和过渡层3后，在过渡层3上游面铺筑石灰、粉煤灰和碎石混合料的垫层4。

（4）在板座9的下游侧浇筑沥青混凝土堆13。

（5）在垫层4左、右的直面部分上切割、开挖槽坑，在槽坑内立模、绑扎钢筋和浇筑连接板20的混凝土。

（6）采用跳仓作业方式立模、绑扎钢筋、安置止水23和浇筑面板一15、面板二16、面板三17和面板四18的混凝土。

（7）在板座9的护墙10与曲面面板14之间填筑沥青砂12后，在板座9和曲面面板14的下部上铺筑铺盖27。

（8）在堆石坝体2的下游坝坡修筑马道8和砌石护坡7，在所有曲面面板14的顶部立模、绑扎钢筋、安装沉降缝和浇筑防浪墙21的混凝土，在坝顶修筑坝顶道路22，在板座9和曲面面板14下部铺筑有铺盖27，即完成曲面式混凝土面板堆石坝的施工。

Claims (9)

1.一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：包括有堆石坝体，在所述的堆石坝体的上游坝坡面上依次设有过渡层、垫层和防渗体，所述的过渡层从下往上逐渐减薄，所述的垫层为等厚的，所述的防渗体为向上游侧凸起的圆弧曲面防渗体，在所述的堆石坝体的顶面上设有坝顶道路，在所述堆石坝体的下游坝脚处设有排水棱体，在堆石坝体的下游坝坡面设有砌石护坡和马道。

2.根据权利要求1所述的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述的圆弧曲面防渗体包括有曲面面板、板座、防浪墙、止水和灌浆帷幕，在所述堆石坝体上游坝脚处的坝基上设有基槽，所述的板座设在基槽内，所述的曲面面板设在垫层上，曲面面板的下端与板座固定连接，所述的防浪墙设在曲面面板的顶端，所述的曲面面板中间部分为向上游凸起的一列等宽的圆弧曲面面板一，曲面面板的左、右部分都有与坝轴线平行的一列等宽的直面面板二，所述的圆弧曲面面板一与左部分的直面面板二的交界处设有面板三，圆弧曲面面板一与右部分的直面面板二的交界处设有面板四，圆弧曲面面板一、直面面板二、面板三和面板四从板座到防浪墙为通长，在每两块所述直面面板二之间的下侧面、在左侧直面面板二与面板三交界处下侧面、在右侧直面面板二与面板四交界处下侧面均设有连接板，连接板从板座到防浪墙为通长，在相邻的两块圆弧曲面面板一之间、相邻的两块直面面板二之间、圆弧曲面面板一与面板三、面板三与直面面板二、圆弧曲面面板一与面板四、面板四与直面面板二之间以及在所述的圆弧曲面面板一、直面面板二、面板三、面板四与板座和防浪墙之间均设置有所述的止水，在所述的板座下的坝基内设有所述的灌浆帷幕。

3.根据权利要求2所述的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述的板座为条块形状的钢筋混凝土结构，板座的中间部分为向上游凸起的圆弧形，板座的左、右部分为与坝轴线平行的条形，板座上游侧的下部设有座趾，在板座上部设有竖直的护墙，板座的下游侧有斜面，所述斜面倾斜角度与堆石坝体上游坝坡的坡度正交，在所述斜面上设有坐落曲面面板的圆弧凹槽，在圆弧凹槽内的中部设有所述的止水，在止水两侧设有沥青材料；在所述板座上间隔设置有多道横向的变形缝，在所述的护墙与圆弧曲面面板一、直面面板二、面板三和面板四之间填满沥青砂。

4.根据权利要求3所述的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述的圆弧曲面面板一为等厚的钢筋混凝土企口板，圆弧曲面面板一的左侧面上有凸榫，圆弧曲面面板一的右侧面上有凹槽，圆弧曲面面板一的底端面为圆弧面，在圆弧曲面面板一的左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水，在止水两侧的圆弧曲面面板一的左、右侧面、顶端面和底端面上都有沥青材料。

5.根据权利要求4所述的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述的直面面板二为等厚的钢筋混凝土扣板，在直面面板二底面的左、右两端都设有扣脚，直面面板二为 [ 形状，直面面板二的底端面为圆弧面，在直面面板二的左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水，在止水两侧的直面面板二的左、右侧面、顶端面和底端面上都有沥青材料。

6.根据权利要求5所述的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述的面板三和面板四均为钢筋混凝土板，面板三底面的左端有扣脚，面板三的右侧面上有凹槽，面板四的左侧面上有凸榫，面板四的底面的右端有扣脚，面板三和面板四的底端面为圆弧面，在面板三和面板四左侧面、右侧面、顶端面和底端面的中部都设有所述的止水，在止水两侧的面板三或面板四的左、右侧面顶端面和底端面上都有沥青材料。

7.根据权利要求6所述的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述的连接板为矩形板，在连接板的顶面的中部有凹槽，连接板为]形状，所述的相邻两块直面面板二、直面面板二与面板三以及直面面板二与面板四的扣脚各自扣入与其对应的连接板的凹槽内。

8.根据权利要求7所述的一种曲面造型的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述的止水的横断面为圆环形状，圆环内有填充料，圆环两侧分别设有锚固板，两侧的锚固板分别埋置于与其对应的曲面面板或板座或防浪墙内部。

9.一种曲面造型的混凝土面板堆石坝的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在坝址处河床和两侧河岸上开挖出坝基，在坝基上测量放样，顺坝轴线的上游坝脚处开挖出基槽，在坝基的下游坝脚处堆筑排水棱体；

（2）在基槽内立模、绑扎钢筋、安置止水、安装沉降缝和浇筑板座混凝土；

（3）在板座与排水棱体之间的坝基上分层填筑压实堆石和沙砾，铺筑成堆石坝体和过渡层后，在过渡层上游面铺筑石灰、粉煤灰和碎石混合料的垫层；

（4）在板座的下游侧浇筑沥青混凝土堆；

（5）在垫层左、右的直面部分上切割、开挖槽坑，在槽坑内立模、绑扎钢筋和浇筑连接板的混凝土；

（6）采用跳仓作业方式立模、绑扎钢筋、安置止水和浇筑圆弧曲面面板一、直面面板二、面板三和面板四的混凝土；

（7）在板座的护墙与曲面面板之间填筑沥青砂后，在板座和曲面面板的下部上铺筑铺盖；

（8）在堆石坝体的下游坝坡修筑马道和砌石护坡，在所有曲面面板的顶部立模、绑扎钢筋、安装沉降缝和浇筑防浪墙的混凝土，在坝顶修筑坝顶道路，在板座和曲面面板下部铺筑有铺盖，即完成曲面式混凝土面板堆石坝的施工。

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