CN111395255B - 一种堤坝加固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种堤坝加固结构及其施工方法，其包括加固本体和位于加固本体底部的支撑桩，加固本体与坝体之间通过若干抗剪组件固定连接，抗剪组件的一端锚固于坝体内且抗剪组件的另一端与加固本体浇注为一体，所述加固本体与抗剪组件浇注为一体。本发明具有减少对的坝体形成台阶状表面的施工，施工强度较小，施工方便，使坝体加固后的加固本体不易发生剪切滑动的效果。

Description

一种堤坝加固结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程的技术领域，尤其是涉及一种堤坝加固结构及其施工方法。

背景技术

随着水利水电工程建设的飞速发展，坝址资源被快速地占用，导致可选用的坝址越来越少，为此，工作人员一方面展开大量的勘探、研究和论证工作，寻找可用的新坝址，另一方面，实施大坝加高加固建设，挖掘和扩大已建大坝的潜能，使已建大坝发挥的出更大的综合效益。

目前，在大坝加高加固建设的过程中，多采用后帮整体式、后帮分离式、前帮整体式、前帮加后帮式、预应力钢索加高式、直接加高等方式，现如今，最为普遍的方法是采用后帮整体式对大坝进行加高加固，这种加固方式是在老坝顶部上加筑混凝土至新坝顶部高程，同时在老坝下游面上加筑后帮混凝土以满足新坝的稳定要求，为保障新坝体的良好连接，提高新老坝体结合面的抗剪强度，使新老工程形成整体来传递载荷，国内目前的做法基本上是将旧坝造成台阶状，形成一个粗糙的、锯齿形的表面，使新老面剪切情形不易发生，抗剪切滑动的能力较强。

但由于旧坝表层的混凝土强度常常因为旧坝表层风化的原因而降低，新坝体之间的连接较弱，易发生剪切滑动。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种不易发生剪切滑动的堤坝加固结构。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种堤坝加固结构，包括加固本体和位于加固本体底部的支撑桩，加固本体与坝体之间通过若干抗剪组件固定连接，抗剪组件的一端锚固于坝体内且抗剪组件的另一端与加固本体浇注为一体，所述加固本体与抗剪组件浇注为一体。

通过采用上述技术方案，使抗剪组件承受部分加固本体传递的载荷，抗剪组件的一端锚固于坝体内，使得抗剪组件的抗滑移阻力较大，加固本体的底部支撑桩的设置，进一步抵消加固本体滑移的作用力，减少对的坝体形成台阶状表面的施工，施工强度较小，施工方便，使坝体加固后的加固本体不易发生剪切滑动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抗剪组件包括U型限位槽钢，所述U型限位槽钢的开口内设有若干连接孔，若干所述连接孔内穿设有主锚索和副锚索，U型限位槽钢的开口背向坝体的表面开设，所述主锚索的长度大于副锚索的长度，所述主锚索位于U型限位槽钢的中心，所述副锚索均布于主锚索的两侧。

通过采用上述技术方案，使主锚索与副锚索将U型限位槽钢固定在坝体上，U型限位槽钢与锚索一体产生抗滑移阻力，加固本体U型限位槽钢以及锚索浇注为一体，加固本体的形变及滑移作用力作用在U型限位槽钢上，U型限位槽钢将所受到的力均匀的分散到这主锚索和副锚索上，加强加固本体与坝体之间的整体性；主锚索与副锚索将老旧的坝体内部结构串联在一起形成整体，使坝体在后期使用过程中较为稳定。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：主锚索以及副锚索背向坝体的一端均为螺纹段，所述螺纹段穿设于连接孔处，所述螺纹段上穿设有锁紧螺母，所述锁紧螺母位于U型限位槽钢背向坝体的一侧。

通过采用上述技术方案，使主锚索与副锚索的螺纹段处与锚固孔内的混凝土砂浆以及加固本体的混凝土砂浆接触面积增加，锚索与混凝图砂浆之间的连接力增大，锁紧螺母将U型限位槽钢压紧在坝体上，加固本体与坝体之间的连接更加紧密。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述U型限位槽钢盖设有一个U型压紧盖，锁紧螺母将U型压紧盖压设在U型限位槽钢上，U型压紧盖的高度或等于U型限位槽钢的高度，相邻所述U型限位槽钢之间通过钢筋拉结网连接；所述U型压紧盖盖设在U型限位槽钢上，U型压紧盖的两侧位于U型限位槽钢的两侧，U型压紧盖与U型限位槽钢之间留有钢筋拉结网穿过的间隙，U型压紧盖将钢筋拉结网压紧于坝体表面。

通过采用上述技术方案，钢筋拉结网的设置，平铺在的坝体表面，加强混凝土的附着力，同时增强混凝土的抗裂能力；U型压紧盖的设置，用于调整钢筋拉结网的表面张力，当U型压紧盖压设在钢筋拉结网上时，随着U型压紧盖的下压，钢筋拉结网收束，相邻两个抗剪切组件之间的钢筋拉结网被张紧，U型压紧盖将钢丝网压设在的坝体表面，附着在钢筋拉结网表面的混凝土在受力后，钢筋拉结网将部分作用力传递知道抗剪组件处，并由于抗剪组件的抗滑移阻力而抵消部分钢筋拉结网传递的作用力，提高坝体与加固本体之间的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加固本体包括第一加固段、第二加固段以及第三加固段，第一加固段与坝体的顶部贴合，第三加固段位于第二加固段的下方，所述第三加固段的下表面与支撑桩固定连接，第三加固段靠近坝体的下端。

通过采用上述技术方案，由于第三加固段位于第二加固段的下方，第三加固段承受的荷载较大，支撑桩的设置提高了第三加固段的荷载能力，第三加固段不易受力后产生滑移。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加固本体内设有若干加固钢筋网，所述加固钢筋网与主锚索和副锚索固定连接。

通过采用上述技术方案，在加固本体内加入加固钢筋网，提高加固本体整体的抗拉、抗剪的性能，当加固本体成型过程或后期使用过程中受力后，加固钢筋网将作用力传递至锚索上，加固钢筋网与锚索的联系使加固本体与坝体之间进一步形成一个整体，稳定性较好。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：第二加固段内设有若干固定焊接在U型压紧盖上的轻质框架，所述轻质框架包括若干开口槽，所述开口槽内填充有硬质聚氨酯保温板。

通过采用上述技术方案，使减少混凝土的用量，减轻第二加固段本身重量，降低第二加固段对第三加固段施加的载荷，且轻质框架的设置加强第二加固段的综合强度，提高第二加固段的稳定性，开口槽内硬质聚氨酯保温板的设置，由于硬质聚氨酯保温板不易发生热传导，坝体上的温度不易传递至第二加固段中轻质层背向贴合层一侧的混凝土，减少混凝土初始水化热带来的形变问题。

一种使用上述任一所述的堤坝加固结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工准备，准备施工用材料并对坝体的顶部以及坝体的下游面进行清理凿毛，去掉坝体原有混凝土表面的老化层；

S2、锚筋打入，工作人员在坝体的顶部以及坝体的下游面分别钻设若干锚固孔，锚固孔位置按照坝体主应力的方向布设；锚固孔内固设主锚索和副锚索；

S3、支撑桩钻设，坝体靠近下游面的底部旋挖钻孔，并浇注形成支撑桩；

S4、抗剪组件安设，工作人员将U型限位槽钢固定在标定位置；然后工作人员将钢筋拉结网铺设在坝体的顶部以及下游面，钢筋拉结网压设在U型限位槽钢上，钢筋拉结网铺设完毕后，工作人员将U型压紧盖盖设在钢筋拉结网上，调整钢筋拉结网的表面张力；

S5、防渗层铺设，工作人员在坝体顶部以及下游面铺设一层抗渗混凝土，将然后浇注第一加固段和第三加固段，同时，在浇注过程中将的加固钢筋网浇注在第一加固段与第三加固段内；第三加固段内的加固钢筋网与支撑桩内的钢筋笼固定，支撑桩对第三加固段起到支撑的作用；

S6、第二加固段浇注，工作人员将轻质框架焊接在第二加固段处的U型压紧盖上，在开口槽填充硬质聚氨酯保温板后，将加固钢筋网连接在轻质框架背向坝体表面的一侧，第二加固段的加固钢筋网与第一加固段以及第三加固段处的加固钢筋网固定连接，然后浇注第二加固段的饰面层。

通过采用上述技术方案，工作人员无需在坝体上开凿台阶，施工过程方便，施工强度较小，降低了施工难度，抗剪组件的设置，加固本体与坝体之间的整体性较强，使抗剪组件承受部分加固本体传递的载荷，使坝体加固后加固本体不易发生剪切滑动。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.减少对的坝体形成台阶状表面的施工，施工强度较小，施工方便，使坝体加固后的加固本体不易发生剪切滑动。

2.钢筋拉结网的设置，平铺在的坝体表面，加强混凝土的附着力，同时增强混凝土的抗裂能力；并由于抗剪组件的抗滑移阻力而抵消部分钢筋拉结网传递的作用力，提高坝体与加固本体之间的稳定性。

3.工作人员无需在坝体上开凿台阶，施工过程方便，施工强度较小，降低了施工难度，抗剪组件的设置，加固本体与坝体之间的整体性较强，使抗剪组件承受部分加固本体传递的载荷，使坝体加固后加固本体不易发生剪切滑动。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图。

图2本实施例中第三加固段内抗剪组件的整体结构示意图。

图3是图2中A部分的局部放大示意图。

图4是本实施例中第一加固段与第二加固段内气质框架的整体结构示意图。

图5是图4中B部分的局部放大示意图。

图中，1、坝体；2、支撑桩；3、抗剪组件；11、第一加固段；12、第二加固段；13、第三加固段；31、U型限位槽钢；32、U型压紧盖；4、锚索；41、主锚索；42、副锚索；43、螺纹段；44、锁紧螺母；5、钢筋拉结网；6、加固钢筋网；7、轻质框架；71、开口槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种堤坝加固结构，堤坝加固结构位于坝体1上，坝体1包括顶部、竖直的上游面以及倾斜设置的下游面，堤坝加固结构包括加固本体和支撑桩2，加固本体包括第一加固段11、第二加固段12以及第三加固段13，第一加固段11位于坝体1的顶部，第二加固段12位于坝体1下游面的上端，第三加固段13位于坝体1下游面的下端，且第三加固段13的底部与支撑桩2通过位于第三加固段13内的加固钢筋网6与支撑桩2内的钢筋笼连接。

结合图1至图3可知，加固本体与坝体1之间通过抗剪组件3连接，抗剪组件3包括设于U型限位槽钢31以及盖设在U型限位槽钢31上的U型压紧盖32，U型压紧盖32的两侧位于U型限位槽钢31的两侧，U型压紧盖32的宽度大于U型限位槽钢31的长度，U型压紧盖32的高度或等于U型限位槽钢31的高度，U型压紧盖32与U型限位槽钢31上开有若干便于混凝土浇注的通孔，U型压紧盖32与U型限位槽钢31上均沿U型限位槽钢31的长度方向设有三个成排设置的连接孔，连接孔内穿设有一根锚索4，锚索4包括主锚索41和副锚索42，主锚索41长于副锚索42，锚索4的一端固定在坝体1内，位于U型限位槽钢31中间的连接孔内穿设有一根主锚索41，位于U型限位槽钢31两端的连接孔内穿设有副锚索42，锚索4与U型限位槽钢31连接的一端设有螺纹段43，U型压紧盖32背向坝体1的一端旋紧有一个锁紧螺母44，工作人员可以根据坝体1的实际情况将锚索4替换为锚杆，坝体1的表面钻设有若干锚固孔，锚索4位于锚固孔内并在锚固孔内浇注有混凝土，待锚固孔内的混凝土硬化后在开始抗剪组件3的连接，图中未示出锚固孔。

结合图1、图2以及图3可知，坝体1上铺设有一层钢筋拉结网5，靠近抗剪组件3处的钢筋拉结网5位于U型压紧盖32与U型限位槽钢31之间，U型压紧盖32将钢筋拉结网5压于坝体1的表面，并提高钢筋拉结网5的表面张力，U型压紧盖32与U型限位槽钢31之间留有钢筋拉结网5穿过的间隙，加固本体内还固定有加固钢筋网6，加固钢筋网6与主锚索41和副锚索42固定连接，加固钢筋网6浇注于加固本体内。

结合图1、图4以及图5可知，第一加固段11与第二加固段12之间的加固钢筋网6相互焊接，第二加固段12与第三加固段13之间的加固钢筋网6相互焊接，加固钢筋网6位于U型压紧盖32背向坝体1的一侧。第二加固段12内设有若干固定焊接在U型压紧盖32上的轻质框架7，轻质框架7包括若干相互间拼接的轻质钢板，轻质钢板垂直于坝体1的下游面表面，轻质框架7包括若干开口槽71，开口槽71内填充有硬质聚氨酯保温板，硬质聚氨酯保温板图中未示出；轻质框架7位于钢筋拉结网5以及加固钢筋网6之间，开口槽71截面呈六边形。

本发明还公开了一种堤坝加固结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工准备，准备施工用材料并对坝体1的顶部以及坝体1的下游面进行清理凿毛，去掉坝体1原有混凝土表面的老化层；

S2、锚筋打入，工作人员在坝体1的顶部以及坝体1的下游面分别钻设若干锚固孔，锚固孔位置按照坝体1主应力的方向布设；工作人员在钻孔的过程中需要保证钻孔的孔位、孔深以及倾斜度应按照设计要求进行严格控制；锚索4选用的钢绞线需符合相关的标准规定，并在安装前将锚索4背向锚固孔的一端焊接螺纹段43；工作人员在向锚固孔内放置锚索4前，应判定锚索4的长度，并将锚固孔内的岩粉以及的土屑清洗干净，然后开始下锚索4以及注浆的工序；

S3、支撑桩2钻设，坝体1靠近下游面的底部旋挖钻孔，并浇注形成支撑桩2；支撑桩2浇注完成后，支撑桩2的顶部伸出有与支撑桩2内的钢筋笼连接的钢筋；支撑桩2用于抵消加固本体滑移的作用力；

S4、抗剪组件3安设，工作人员在坝体1的顶部以及下游面将U型限位槽钢31固定在标定位置；然后工作人员将钢筋拉结网5铺设在坝体1的顶部以及下游面，钢筋拉结网5压设在U型限位槽钢31上，钢筋拉结网5铺设完毕后，工作人员将U型压紧盖32盖设在钢筋拉结网5上，调整钢筋拉结网5的表面张力；

S5、防渗层铺设，工作人员在坝体1顶部以及下游面铺设一层抗渗混凝土，将然后浇注第一加固段11和第三加固段13，同时，在浇注过程中将的加固钢筋网6浇注在第一加固段11与第三加固段13内；第三加固段13内的加固钢筋网6与支撑桩2内的钢筋笼固定，支撑桩2对第三加固段13起到支撑的作用；混凝土浇注前，工作人员应提前做新老混凝土结合试验，严格控制的混凝土热胀冷缩时产生的变形量，加固本体内浇注混凝土浇注时，需采用制冷混凝土进行施工，混凝土浇注完成后，需用水冷15天，减少浇注过程中，混凝土温度的变化，减少其产生裂缝。

S6、第二加固段12浇注，待第三加固段13浇注的混凝土达到核定强度后，工作人员将轻质框架7焊接在第二加固段12处的U型压紧盖32上，在开口槽71填充硬质聚氨酯保温板后，将加固钢筋网6连接在轻质框架7背向坝体1表面的一侧，第二加固段12的加固钢筋网6与第一加固段11以及第三加固段13处的加固钢筋网6固定连接，然后完成第二加固段12的浇注。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种堤坝加固结构，其特征在于：包括加固本体和位于加固本体底部的支撑桩(2)，加固本体与坝体(1)之间通过若干抗剪组件(3)固定连接，抗剪组件(3)的一端锚固于坝体(1)内且抗剪组件(3)的另一端与加固本体浇注为一体，所述加固本体与抗剪组件(3)浇注为一体；所述抗剪组件(3)包括U型限位槽钢(31)，所述U型限位槽钢(31)的开口内设有若干连接孔，若干所述连接孔内穿设有主锚索(41)和副锚索(42)，U型限位槽钢(31)的开口背向坝体(1)的表面开设，所述主锚索(41)的长度大于副锚索(42)的长度，所述主锚索(41)位于U型限位槽钢(31)的中心，所述副锚索(42)均布于主锚索(41)的两侧；主锚索(41)以及副锚索(42)背向坝体(1)的一端均为螺纹段(43)，所述螺纹段(43)穿设于连接孔处，所述螺纹段(43)上穿设有锁紧螺母(44)，所述锁紧螺母(44)位于U型限位槽钢(31)背向坝体(1)的一侧；所述U型限位槽钢(31)盖设有一个U型压紧盖(32)，锁紧螺母(44)将U型压紧盖(32)压设在U型限位槽钢(31)上，U型压紧盖(32)的高度等于U型限位槽钢(31)的高度，相邻所述U型限位槽钢(31)之间通过钢筋拉结网(5)连接；所述U型压紧盖(32)盖设在U型限位槽钢(31)上，U型压紧盖(32)的两侧位于U型限位槽钢(31)的两侧，U型压紧盖(32)与U型限位槽钢(31)之间留有钢筋拉结网(5)穿过的间隙，U型压紧盖(32)将钢筋拉结网(5)压紧于坝体(1)表面。

2.根据权利要求1所述的堤坝加固结构，其特征在于：所述加固本体包括第一加固段(11)、第二加固段(12)以及第三加固段(13)，第一加固段(11)与坝体(1)的顶部贴合，第三加固段(13)位于第二加固段(12)的下方，所述第三加固段(13)的下表面与支撑桩(2)固定连接，第三加固段(13)靠近坝体(1)的下端。

3.根据权利要求2所述的堤坝加固结构，其特征在于：所述加固本体内设有若干加固钢筋网(6)，所述加固钢筋网(6)与主锚索(41)和副锚索(42)固定连接。

4.根据权利要求3所述的堤坝加固结构，其特征在于：第二加固段(12)内设有若干固定焊接在U型压紧盖(32)上的轻质框架(7)，所述轻质框架(7)包括若干开口槽(71)，所述开口槽(71)内填充有硬质聚氨酯保温板。

5.一种使用权利要求4所述的堤坝加固结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、施工准备，准备施工用材料并对坝体(1)的顶部以及坝体(1)的下游面进行清理凿毛，去掉坝体(1)原有混凝土表面的老化层；

S2、锚筋打入，工作人员在坝体(1)的顶部以及坝体(1)的下游面分别钻设若干锚固孔，锚固孔位置按照坝体(1)主应力的方向布设；锚固孔内固设主锚索(41)和副锚索(42)；

S3、支撑桩(2)钻设，坝体(1)靠近下游面的底部旋挖钻孔，并浇注形成支撑桩(2)；

S4、抗剪组件(3)安设，工作人员将U型限位槽钢(31)固定在标定位置；然后工作人员将钢筋拉结网(5)铺设在坝体(1)的顶部以及下游面，钢筋拉结网(5)压设在U型限位槽钢(31)上，钢筋拉结网(5)铺设完毕后，工作人员将U型压紧盖(32)盖设在钢筋拉结网(5)上，调整钢筋拉结网(5)的表面张力；

S5、防渗层铺设，工作人员在坝体(1)顶部以及下游面铺设一层抗渗混凝土，将然后浇注第一加固段(11)和第三加固段(13)，同时，在浇注过程中将加固钢筋网(6)浇注在第一加固段(11)与第三加固段(13)内；第三加固段(13)内的加固钢筋网(6)与支撑桩(2)内的钢筋笼固定，支撑桩(2)对第三加固段(13)起到支撑的作用；

S6、第二加固段(12)浇注，工作人员将轻质框架(7)焊接在第二加固段(12)处的U型压紧盖(32)上，在开口槽(71)填充硬质聚氨酯保温板后，将加固钢筋网(6)连接在轻质框架(7)背向坝体(1)表面的一侧，第二加固段(12)的加固钢筋网(6)与第一加固段(11)以及第三加固段(13)处的加固钢筋网(6)固定连接，然后浇注第二加固段(12)的饰面层。

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