CN111395267A - 心墙堆石坝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种心墙堆石坝，包括铅丝石笼、自密实混凝土、上游土工布、下游土工布、上游堆石区、下游堆石区、铜片止水、混凝土基座、灌浆廊道等，用自密实混凝土代替传统的粘土心墙或沥青混凝土心墙，用铅丝石笼+土工布代替传统的过渡区，利用铅丝石笼起到稳定和保护心墙的作用，利用土工膜的不透水性起到防渗作用。体型式简单、优化了坝体断面分区、施工速度较快，施工干扰小，施工与后期检修方便。
Description
技术领域
本发明涉及土石坝，尤其是一种心墙堆石坝。
背景技术
土石坝是土坝、堆石坝和土石混合坝的总称，是人类最早建造的坝型，具有悠久的发展历史，在世界范围内使用极为普遍。按施工方法的不同，土石坝可分为：碾压式土石坝、抛填式堆石坝、定向爆破坝、水力充填坝和水中倒土坝等，其中应用最广泛的是碾压式土石坝类型。
心墙坝属于碾压式土石坝的一种，由于心墙设在坝体中部，施工时就要求心墙与坝体大体同步上升，因而两者相互干扰大，影响施工进度。而且心墙料与坝壳料的固结速度不同(砂砾石比粘土固结快)，心墙内易产生“拱效应”而形成裂缝。
随着技术的发展，以沥青混凝土坝作为防渗材料的土石坝应用的越来越多，沥青混凝土心墙坝对地基有较强的适应性，沥青混凝土是一种粘弹性材料，其抗渗性及抗冲蚀性远高于粘土心墙，沥青混凝土的变形模量和动剪切模量大，抗疲劳性强，运行期不存在水力劈裂及冲蚀问题，即使产生裂缝其自身有自愈的能力。上下游由过渡料保护，地震时不会产生破坏，抗震安全性好，另外沥青混凝土心墙位于坝体内部，心墙所处环境温度恒定，沥青混凝土的各项特性不受气候影响。但是沥青混凝土心墙坝存在诸多缺点，例如对沥青原材料要求高，施工要求高、沥青混凝土性能测试方法缺乏标准、一旦出现裂缝修复极其困难等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种心墙堆石坝，采用铅丝石笼和土工布代替传统心墙坝的过渡层，采用自密实混凝土心墙代替粘土心墙或沥青混凝土心墙，在心墙底部设置混凝土基座，上述方案能有效减少传统心墙和堆石料的变形不协调性，加快施工速度。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种心墙堆石坝，包括上游干砌石护坡、上游堆石区、上游过渡层、心墙、下游过渡层、下游堆石区、上游防浪墙、下游防浪墙、帷幕灌浆、灌浆廊道，上游过渡层为上游铅丝石笼加上游土工膜结构，下游过渡层为下游铅丝石笼加下游土工膜结构，上游铅丝石笼和下游铅丝石笼靠近心墙一侧分别采用上游土工膜和下游土工膜封闭，心墙为自密实混凝土心墙，在自密实混凝土心墙底部设置混凝土基座，在混凝土基座和自密实混凝土心墙中间设置铜片止水。
所述上游铅丝石笼和下游铅丝石笼采用逐层堆放，尺寸由上到下尺寸逐渐加大，上下层石笼错缝码放。
所述上游铅丝石笼和下游铅丝石笼外形尺寸根据坝体高度选择，铅丝石笼所用铅丝选用高镀锌铅丝，
水平拉力线、捆结线外径为≥2.2mm，铅丝镀锌量大于245g/m2，抗拉强度不小于420MPa。
所述上游土工膜和下游土工膜的材质为两布一膜土工布，土工布公称厚度≥3.0mm，密度≥0.94g/cm3,纵横向拉伸屈服强度≥40N/mm，纵横向拉伸断裂强度≥60N/mm，纵横向屈服伸长率≥11％，纵横向断裂伸长率≥600％，纵横向直角撕裂负荷≥340N，抗刺穿强度≥720N，水蒸气渗透系数≤1×10-13cm/s。
所述游土工膜和下游土工膜的材质为高强度加筋土工膜，土工膜底部伸入混凝土基座内部，伸入长度≥0.5m。
所述混凝土基座为素混凝土结构，混凝土强度≥C25，基座深度≥0.1H，H为坝高，且不小于0.5m。
所述自密实混凝土心墙符合JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》的要求，且渗透系数≤10-5cm/s。
所述铜片止水符合DL/T5215-2005《水工建筑物止水带技术规范》和GB/T2059-2008《铜及铜合金带材》的要求，铜止水厚度≥1.2mm，宽度≥400mm，抗拉强度不小于205MPa，伸长率不小于20％。
所述灌浆廊道为预制混凝土衬砌廊道，衬砌厚度≥0.3m，混凝土强度≥C25。
本发明的有益效果：两布一膜土工布具有防渗能力好，适应变形能力强等优点；采用铅丝石笼代替传统的过渡层，具有施工速度快、质量有保证、检修方便，断面分区简单等优点，铅丝石笼的使用也能防止心墙产生大的自重应力，避免了水力劈裂的产生，下游侧的铅丝石笼有透水作用，防止漏水时下游坝体冲刷破坏；心墙料采用自密实混凝土，具有水泥用量少、水化温升小、综合成本低、施工速度快、体积稳定性良好、层间抗剪能力强等优点。总之，该坝型能加快施工进度、缩短周期，使工程提前发挥效益。
附图说明
图1是本发明心墙堆石坝结构典型断面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，本发明心墙堆石坝，包括上游干砌石护坡13、上游堆石区4、上游过渡层、心墙、下游过渡层、下游堆石区5、上游防浪墙11、下游防浪墙12、帷幕灌浆10、灌浆廊道14，其特征在于，上游过渡层为上游铅丝石笼1加上游土工膜6结构，下游过渡层为下游铅丝石笼2加下游土工膜7结构，上游铅丝石笼1和下游铅丝石笼2靠近心墙一侧分别采用上游土工膜6和下游土工膜7封闭，心墙为自密实混凝土心墙3，在自密实混凝土心墙3底部设置混凝土基座8，在混凝土基座8和自密实混凝土心墙3中间设置铜片止水9。
所述上游铅丝石笼1和下游铅丝石笼2采用逐层堆放，尺寸由上到下尺寸逐渐加大，上下层石笼错缝码放。
所述上游铅丝石笼1和下游铅丝石笼2外形尺寸根据坝体高度选择，铅丝石笼所用铅丝选用高镀锌铅丝，
水平拉力线、捆结线外径为≥2.2mm，铅丝镀锌量大于245g/m2，抗拉强度不小于420MPa。
所述上游土工膜6和下游土工膜7的材质为两布一膜土工布，土工布公称厚度≥3.0mm，密度≥0.94g/cm3,纵横向拉伸屈服强度≥40N/mm，纵横向拉伸断裂强度≥60N/mm，纵横向屈服伸长率≥11％，纵横向断裂伸长率≥600％，纵横向直角撕裂负荷≥340N，抗刺穿强度≥720N，水蒸气渗透系数≤1×10-13cm/s。
所述游土工膜6和下游土工膜7的材质为高强度加筋土工膜，土工膜底部伸入混凝土基座8内部，伸入长度≥0.5m。
所述混凝土基座8为素混凝土结构，混凝土强度≥C25，基座深度≥0.1H，H为坝高，且不小于0.5m。
所述自密实混凝土心墙3符合JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》的要求，且渗透系数≤10-5cm/s。
所述铜片止水9符合DL/T5215-2005《水工建筑物止水带技术规范》和GB/T2059-2008《铜及铜合金带材》的要求，铜止水厚度≥1.2mm，宽度≥400mm，抗拉强度不小于205MPa，伸长率不小于20％。
所述灌浆廊道14为预制混凝土衬砌廊道，衬砌厚度≥0.3m，混凝土强度≥C25。
本发明将传统心墙的粘土防渗材质用自密实混凝土代替，将过渡层用铅丝石笼代替，在铅丝石笼和自密实混凝土之间设置两布一膜土工布，土工布底部伸入混凝土基座中，伸入长度≥0.5m。在混凝土基座底部设置帷幕灌浆，在自密实混凝土心墙底部设置预制混凝土灌浆廊道，用于灌浆帷幕的施工。自密实混凝土构成的心墙是整个坝体的防渗结构，土工布在施工过程中用于防止浆液流失。上下游堆石区、上游干砌石护坡等部位设计要求同传统心墙坝或沥青混凝土心墙坝。
下面进行详细说明，本实施例中，根据以下步骤进行施工：首先进行坝基清基，浇筑混凝土基座，在浇筑时，埋入铜片止水；然后同时填筑上、下游坝体、心墙两侧码放铅丝石笼、填筑铅丝石笼中间的大块石头；坝体上下游、铅丝石笼及铅丝石笼中间的大块石头施工完成后，在心墙内注入自密实砂浆浆液；自密实混凝土施工分层进行，完成一层后，将本层顶部做凿毛处理，再进行上部一层的施工，以利于层间结合；最后施工坝顶结构，整个施工完成。
上述的实例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (9)
1.一种心墙堆石坝，包括上游干砌石护坡(13)、上游堆石区(4)、上游过渡层、心墙、下游过渡层、下游堆石区(5)、上游防浪墙(11)、下游防浪墙(12)、帷幕灌浆(10)、灌浆廊道(14)，其特征在于，上游过渡层为上游铅丝石笼(1)加上游土工膜(6)结构，下游过渡层为下游铅丝石笼(2)加下游土工膜(7)结构，上游铅丝石笼(1)和下游铅丝石笼(2)靠近心墙一侧分别采用上游土工膜(6)和下游土工膜(7)封闭，心墙为自密实混凝土心墙(3)，在自密实混凝土心墙(3)底部设置混凝土基座(8)，在混凝土基座(8)和自密实混凝土心墙(3)中间设置铜片止水(9)。
2.根据权利要求1所述心墙堆石坝，其特征在于，所述上游铅丝石笼(1)和下游铅丝石笼(2)采用逐层堆放，尺寸由上到下尺寸逐渐加大，上下层石笼错缝码放。
3.根据权利要求2所述心墙堆石坝，其特征在于，所述上游铅丝石笼(1)和下游铅丝石笼(2)外形尺寸根据坝体高度选择，铅丝石笼所用铅丝选用高镀锌铅丝，
水平拉力线、捆结线外径为≥2.2mm，铅丝镀锌量大于245g/m2，抗拉强度不小于420MPa。
4.根据权利要求1所述心墙堆石坝，其特征在于，所述上游土工膜(6)和下游土工膜(7)的材质为两布一膜土工布，土工布公称厚度≥3.0mm，密度≥0.94g/cm3,纵横向拉伸屈服强度≥40N/mm，纵横向拉伸断裂强度≥60N/mm，纵横向屈服伸长率≥11％，纵横向断裂伸长率≥600％，纵横向直角撕裂负荷≥340N，抗刺穿强度≥720N，水蒸气渗透系数≤1×10-13cm/s。
5.根据权利要求1所述心墙堆石坝，其特征在于，所述游土工膜(6)和下游土工膜(7)的材质为高强度加筋土工膜，土工膜底部伸入混凝土基座(8)内部，伸入长度≥0.5m。
6.根据权利要求1所述心墙堆石坝，其特征在于，所述混凝土基座(8)为素混凝土结构，混凝土强度≥C25，基座深度≥0.1H，H为坝高，且不小于0.5m。
7.根据权利要求1所述心墙堆石坝，其特征在于，所述自密实混凝土心墙(3)符合JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》的要求，且渗透系数≤10-5cm/s。
8.根据权利要求1所述心墙堆石坝，其特征在于，所述铜片止水(9)符合DL/T5215-2005《水工建筑物止水带技术规范》和GB/T2059-2008《铜及铜合金带材》的要求，铜止水厚度≥1.2mm，宽度≥400mm，抗拉强度不小于205MPa，伸长率不小于20％。
9.根据权利要求1所述心墙堆石坝，其特征在于，所述灌浆廊道(14)为预制混凝土衬砌廊道，衬砌厚度≥0.3m，混凝土强度≥C25。
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