CN111321706A - 一种粘土心墙坝结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明了提供一种粘土心墙坝结构及其施工方法，包括基坑，所述基坑深至基岩，基坑底部设置灌浆廊道，灌浆廊道的底部设置帷幕灌浆；在灌浆廊道至粘土心墙之间设置防渗墙，在防渗墙和灌浆廊道至之间设置止水结构，所述基坑用堆石回填填满，防渗墙的高程高于堆石回填区；粘土心墙建筑在堆石回填区之上，粘土心墙的底部与防渗墙相接；所述粘土心墙的迎水侧和背水侧外设置坝的堆石结构，坝的堆石结构堆筑在基坑堆石回填区之上。本发明采用在深基坑内部回填堆石料，并设置混凝土防渗墙进行防渗，堆石上部设置粘土心墙坝，基坑内回填的堆石施工不受雨季限制，可加快施工进度，并解决深基坑雨季度汛难题。

Description

一种粘土心墙坝结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种粘土心墙坝结构及其施工方法，主要适用于多雨地区、深厚软土地层发育区域修建的大坝建筑物。

背景技术

在水电、水利工程中，因地形地质条件限制，部分大坝建筑物需修建在软土地层发育区域，其中部分会选用粘土心墙坝。软土地层承载力、抗剪能力差，部分工程采用挖除软土层，将心墙置于基岩上的处理方式。但多雨地区雨季长，雨季时无法施工粘土心墙，制约整个工程工期。同时软土地层深基坑围护难度大，雨季度汛困难，深基坑安全风险大。

发明内容

本发明的目的是：针对上述提出的问题，提供一种粘土心墙坝结构及其施工方法。该结构和方法采用在深基坑内部回填堆石料，并设置混凝土防渗墙进行防渗，堆石上部设置粘土心墙坝，基坑内回填的堆石施工不受雨季限制，可加快施工进度，并解决深基坑雨季度汛难题。

根据本发明的第一个方面，本发明采用的技术方案是：

一种粘土心墙坝结构，其特征在于包括基坑，所述基坑深至基岩，基坑底部设置灌浆廊道，灌浆廊道的底部设置帷幕灌浆；在灌浆廊道至粘土心墙之间设置防渗墙，在防渗墙和灌浆廊道至之间设置止水结构，所述基坑用堆石回填填满，防渗墙的高程高于堆石回填区；粘土心墙建筑在堆石回填区之上，粘土心墙的底部与防渗墙相接；所述粘土心墙的迎水侧和背水侧外设置坝的堆石结构，坝的堆石结构堆筑在基坑堆石回填区之上。

进一步地，在防渗墙和堆石回填区之间设置有过渡料层，在粘土心墙和坝的堆石结构以及和堆石回填区之间设置有反滤料层和过渡料层。

进一步地，防渗墙外的过渡料层与粘土心墙外的过渡料层是连续的。

进一步地，所述粘土心墙的底部与防渗墙的顶部之间设置高塑性粘土层。

进一步地，所述粘土心墙的底部设置有凹口，所述防渗墙的顶部被所述凹口包围。

进一步地，所述粘土心墙的底部沿着坝的轴线设置有向下凸出的结构，形成粘土心墙嵌入所述堆石回填区的底部结构。

进一步地，向下凸出的结构的底部设置有凹口，所述防渗墙的顶部被所述凹口包围。

进一步地，所述基坑下游软土地基设置基础反滤料层，在反滤料层和堆石回填区之间设置基础过渡料层。

进一步地，所述基坑的坡度小于坝的堆石结构的坡度。

根据本发明的第二个方面，本发明采用的技术方案是：

粘土心墙坝结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、在软土底层施工基坑，基坑开挖至基岩；

(2)、在基坑底部施工灌浆廊道；

(3)、同步进行以下施工：

在灌浆廊道顶部施工防渗墙，防渗墙底部与灌浆廊道之间设置止水结构；

基坑的下游软土地基施工基础反滤料层，在基坑反滤料层之上施工基础过渡料层，在防渗墙两侧施工过渡料层，在过渡料层之上堆石回填；

反滤料层、基础过渡料层、过渡料层、堆石回填区用振动碾碾压密实；防渗墙的浇筑高程始终高于堆石回填高度及过渡料层填筑高程；

(4)、在堆石回填区之上的粘土心墙位置施工粘土心墙底部的过渡料层、反滤料层，然后施工粘土心墙，施工防渗墙与粘土心墙间设置高塑性粘土层，在施工粘土心墙外侧的反滤料层、过渡料层，然后在进行坝的堆石结构的堆筑；

粘土心墙外的反滤料层和过渡料层分别采用振动碾碾压密实；

在灌浆廊道施工完成后，即可施工帷幕灌浆，并在水库蓄水前完成。

本发明的有益效果是：通过在软土深基坑内部设置堆石回填区，并设置防渗墙，堆石回填区上部设置粘土心墙坝，该结构具有如下特征：

1、基坑内堆石回填不受雨季限制，可加快施工进度，节省工期。

2、基坑回填迅速，可避免基坑度汛风险，提高施工安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的横剖面图，显示了本发明的结构布置。

具体实施方式

参照附图。本发明提供的粘土心墙坝结构，包括基坑1，所述基坑深至基岩，基坑底部设置灌浆廊道2，灌浆廊道2的底部设置帷幕灌浆10；在灌浆廊道2至粘土心墙12之间设置防渗墙5，在防渗墙5和灌浆廊道2至之间设置止水结构，所述基坑1用堆石回填填满而构成堆石回填区6，防渗墙5的高程高于堆石回填区6；粘土心墙12建筑在堆石回填区6之上，粘土心墙12的底部与防渗墙5相接；所述粘土心墙12的迎水侧和背水侧外设置坝的堆石结构11，坝的堆石结构11堆筑在基坑堆石回填区之上。

在防渗墙5和堆石回填区6之间设置有过渡料层71，在粘土心墙12和坝的堆石结构11以及和堆石回填区6之间设置有反滤料层8和过渡料层72。防渗墙5外的过渡料层71与粘土心墙12外的过渡料层是连续的。

所述粘土心墙12的底部沿着坝的轴线设置有向下凸出的结构121，形成粘土心墙嵌入所述堆石回填区的底部结构；向下凸出的结构121的底部设置有凹口122，所述防渗墙5的顶部处在所述凹口122中，所述粘土心墙12的底部与防渗墙5的顶部之间设置高塑性粘土层9。这样，坝体与堆石回填区6、防渗墙5的结合性能更好，坝体更稳固可靠，防渗性能也更好。

所述基坑1的的下游软土地基设置基础反滤料层3，在反滤料层和堆石回填区之间设置基础过渡料层4。

本发明粘土心墙坝结构的施工方法为：

a、软土深基坑1施工：基坑1采用挖掘机开挖形成，开挖范围根据施工需要及结构需要确定，开挖深度至基岩，开挖坡比根据计算确定，一般不陡于1:4，每10m高程设计一级马道，马道宽5m。

b、灌浆廊道2施工：灌浆廊道2采用C25混凝土结构，廊道尺寸2.5mx3m，立模现浇形成，配筋根据计算确定。

c、基础反滤料层3施工：基础反滤料采用新鲜岩石加工形成，与基础过渡料层4、堆石区回填区6、堆石回填区6的过渡料层71同步施工，基础反滤料用振动碾碾压密实，碾压层厚一般可采用45cm，具体层厚根据碾压试验确定。基础反滤料层的厚度可取为40cm。

d、基础过渡料层4施工：基础过渡料层4设置于基础反滤料3及堆石回填区6之间，与基础反滤料层3、堆石区回填区6、堆石回填区6的过渡料层71同步施工，基础过渡料材料与过渡料层71的材料一致，采用振动碾碾压密实，碾压层厚一般可采用90cm，具体层厚根据碾压试验确定。基础过渡料层的厚度可取为80cm。

e、防渗墙5施工：防渗墙5采用C25钢筋混凝土结构，厚80cm，立模现浇形成，防渗墙5底部与灌浆廊道2之间设置止水铜片，配筋根据计算确定，防渗墙5浇筑与堆石回填区6、堆石回填区6的过渡料层71同步进行，但浇筑高程始终高于堆石回填区6、过渡料填筑高程。

f、堆石回填区6施工：基坑1开挖完成后，在灌浆廊道2施工完毕并达到龄期要求，立即进行堆石回填区6施工，采用振动碾碾压密实，碾压层厚一般可采用90cm，具体层厚根据碾压试验确定。

g、堆石回填区6的过渡料层71施工：过渡料层71的材料采用比堆石回填区6的石料小的堆石并满足过渡反滤关系，过渡料填筑与堆石回填区6同步进行，采用振动碾碾压密实，碾压层厚一般可采用45cm，具体层厚根据碾压试验确定。

h、粘土心墙12施工：粘土心墙12与其外侧的过渡料层72间设置反滤料层8，过渡料层72和反滤料层8采用振动碾碾压密实，碾压层厚一般可采用45cm，具体层厚根据碾压试验确定，在迎水面这一侧的过渡料层的厚度可取为3m，反滤料层的厚度可取为2m，背水面这一侧的过渡料层的厚度可取为2m，反滤料层的厚度可取为2m。

防渗墙5的顶部与粘土心墙的底部之间设置高塑性粘土9，高塑性粘土9采用小型振动碾碾压密实或者夯实。高塑性粘土9的粘粒含量不少于60％。

i、帷幕灌浆10施工：灌浆廊道2底部设置帷幕灌浆10，帷幕灌浆10在廊道10内部进行，水库蓄水前完成。

j、粘土心墙坝的外侧堆石结构11施工：在回填堆石区6顶部设置粘土心墙坝的外侧堆石结构11，外侧堆石结构11的外侧坡度为1:2，粘土心墙12及外侧堆石结构11的施工方法与常规粘土心墙堆石坝施工方法一致。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但不对本发明申请构成限定，凡是本领域技术人员在本发明技术特征基础上进行的等同变化或修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种粘土心墙坝结构，其特征在于包括基坑，所述基坑深至基岩，基坑底部设置灌浆廊道，灌浆廊道的底部设置帷幕灌浆；在灌浆廊道至粘土心墙之间设置防渗墙，在防渗墙和灌浆廊道至之间设置止水结构，所述基坑用堆石回填填满，防渗墙的高程高于堆石回填区；粘土心墙建筑在堆石回填区之上，粘土心墙的底部与防渗墙相接；所述粘土心墙的迎水侧和背水侧外设置坝的堆石结构，坝的堆石结构堆筑在基坑堆石回填区之上。

2.如权利要求1所述的一种粘土心墙坝结构，其特征在于在防渗墙和堆石回填区之间设置有过渡料层，在粘土心墙和坝的堆石结构以及和堆石回填区之间设置有反滤料层和过渡料层。

3.如权利要求2所述的一种粘土心墙坝结构，其特征在于防渗墙外的过渡料层与粘土心墙外的过渡料层是连续的。

4.如权利要求1所述的一种粘土心墙坝结构，其特征在于所述粘土心墙的底部与防渗墙的顶部之间设置高塑性粘土层。

5.如权利要求1或4所述的一种粘土心墙坝结构，其特征在于所述粘土心墙的底部设置有凹口，所述防渗墙的顶部被所述凹口包围。

6.如权利要求1或4所述的一种粘土心墙坝结构，其特征在于所述粘土心墙的底部沿着坝的轴线设置有向下凸出的结构，形成粘土心墙嵌入所述堆石回填区的底部结构。

7.如权利要求6所述的一种粘土心墙坝结构，其特征在于向下凸出的结构的底部设置有凹口，所述防渗墙的顶部被所述凹口包围。

8.如权利要求1所述的一种粘土心墙坝结构，其特征在于基坑的下游软土地基设置基础反滤料层，在反滤料层和堆石回填区之间设置基础过渡料层。

9.权利要求1所述粘土心墙坝结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、在软土底层施工基坑，基坑开挖至基岩；

(2)、在基坑底部施工灌浆廊道；

(3)、同步进行以下施工：

在灌浆廊道顶部施工防渗墙，防渗墙底部与灌浆廊道之间设置止水结构；

下游软土地基施工基础反滤料层，在基坑反滤料层之上施工基础过渡料层，在防渗墙两侧施工过渡料层，在过渡料层之上堆石回填；

反滤料层、基础过渡料层、过渡料层、堆石回填区用振动碾碾压密实；防渗墙的浇筑高程始终高于堆石回填高度及过渡料层填筑高程；

(4)、在堆石回填区之上的粘土心墙位置施工粘土心墙底部的过渡料层、反滤料层，然后施工粘土心墙，施工防渗墙与粘土心墙间设置高塑性粘土层，在施工粘土心墙外侧的反滤料层、过渡料层，然后在进行坝的堆石结构的堆筑；

粘土心墙外的反滤料层和过渡料层分别采用振动碾碾压密实；

在灌浆廊道施工完成后，即可施工帷幕灌浆，并在水库蓄水前完成。

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