CN114657945A - 一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法，属于混凝土面板堆石坝技术领域。一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区，包括特殊垫层料，所述特殊垫层料在趾板后及面板周边缝下游侧垫层区之间形成特殊垫层区，所述特殊垫层料对周边缝及附近混凝土面板的堵缝材料起反滤作用；所述特殊垫层料为最大粒径不超过40mm、级配连续，对缝顶粉煤灰、粉细砂、堵缝泥浆有自愈作用的反滤料，以及4%‑6%的水泥胶凝材料。本发明，由散粒体形成胶结体，提高特殊垫层料的整体性与强度，增强抗渗透、位移变形能力，提高底部混凝土面板的支撑力；用以解决“周边缝止水撕裂造成大坝漏水”的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土面板堆石坝技术领域，尤其涉及一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法。
背景技术
中国自1985年开始用现代技术修建混凝土面板堆石坝（简称面板坝）以来，已走过36年的发展历程。在已建成高30m以上的270多座各类面板坝中，坝高100m级的有74座，坝高150m级16座，并陆续建成了天生桥一级（178m），洪家渡（179.5m）、三板溪（185.5m）、水布垭（233m）、猴子岩（223.5m）、阿尔塔什（164.8m，覆盖层深度94m）、江坪河（219m）等一批200m级高坝，积累了丰富的科研、设计、施工、运行管理及监测等现代技术经验。我国起步虽晚，但起点高、发展速度快，为向更高更广的方向迈进奠定了坚实的基础。目前，我国在西部规划修建多座300m级的混凝土面板堆石坝，坝工界已展开修建300m级高混凝土面板堆石坝可行性的技术研究。
为了保护生态环境，减少一次能源对大气环境的污染，充分利用再生与清洁能源，在实现“碳达峰、碳中和”的进程中，大力发展水电（包含抽水蓄能电站）产业是一个重点方向。水电大坝是主要建筑物；而混凝土面板堆石坝可充分利用当地材料，既经济又快速，特别适合于偏远山区，尤其是我国的西部地区，可以说是最有竞争力的坝型。但是，混凝土面板堆石坝在不同程度还存在一些技术难题，主要表现在变形；譬如，混凝土面板脱空，混凝土面板裂缝，混凝土面板侧向挤压破坏与水平断裂，混凝土面板局部塌陷，周边缝止水撕裂造成大坝漏水，反渗水造成混凝土面板裂缝等；这些技术难题急需进一步创新解决。
为解决上述混凝土面板堆石坝的技术难题之一的“周边缝止水撕裂造成大坝漏水”的问题，申请人经过大量的研究、论证、实验，提出一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中，混凝土面板堆石坝“周边缝止水撕裂造成大坝漏水”的问题，而提出的一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法，包括特殊垫层料，所述特殊垫层料在趾板后及面板周边缝下游侧垫层区之间形成特殊垫层区，所述特殊垫层料对周边缝及附近面板的堵缝材料起反滤作用，对混凝土面板起到支撑作用。
所述特殊垫层料为最大粒径不超过40mm、级配连续，对缝顶粉煤灰、粉细砂、堵缝泥浆有自愈作用的反滤料，以及4%-6%的水泥胶凝材料。
在一些实施例中，所述特殊垫层区的渗透系数为10-4-10-3cm/s。
在一些实施例中，所述特殊垫层区应用于寒冷地区时，其渗透系数为10-3-10-2cm/s。
在一些实施例中，所述特殊垫层料采用轧制砂石料、砂砾石料，或两者掺配料。
在一些实施例中，所述特殊垫层料采用轧制砂石料时，采用坚硬、抗风化力强的岩石加工。
在一些实施例中，所述特殊垫层料中，小于5mm的颗粒含量为35%-55%，小于0.075mm的颗粒含量为4%-8%。
一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区的施工方法，包括以下步骤：
S1，加工参配：垫层料、特殊垫层料在砂石加工厂加工参配而成；其中，特殊垫层料暂不添加水泥胶凝材料；
S2，趾板浇筑：先浇筑面板堆石坝河床水平钢筋混凝土趾板，而后随大坝填筑升高浇筑两岸坡钢筋混凝土趾板；其中，钢筋混凝土趾板优先于大坝填筑高度；
S3：特殊垫层料碾压实验：在坝外组织特殊垫层料碾压试验，为施工取得经验、参数；
S4，特殊垫层料拌和：在混凝土拌和站，将特殊垫层料、水泥胶凝材料，加水拌和成干硬性混合料；
S5，摊铺：将拌和的干硬性混合料运至大坝填筑地点，摊铺、平整、碾压；
S6，逐层施工：依次施工，大坝逐层上升至坝顶。
在一些实施例中，在步骤S5中，具体包括以下步骤：
S501，施工主堆石区、临时固坡的混凝土挤压边墙；
S502，施工过渡料区；
S503，施工垫层料区、特殊垫层区；
S504，施工向上一层的主堆石区、临时固坡的混凝土挤压边墙、过渡料区；
S505，施工向上一层的垫层料区、特殊垫层区；
S506，重复步骤S504-S505。
在一些实施例中，在步骤S5中：
特殊垫层料随垫层料一起碾压；
常规的碾压采用小型手扶振动碾碾压，边角不到的地方采用液压夯板进行压实。
在一些实施例中，在步骤S5中，还包括：
控制填筑高度：按照每层填筑厚度的1/2进行垫层料、特殊垫层料的填筑。
与现有技术相比，本发明提供了一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法，具备以下有益效果：
1、本发明，形成特殊垫层区，特殊垫层料对周边缝及附近面板的堵缝材料起反滤作用；且对缝顶粉煤灰、粉细砂、堵缝泥浆有自愈作用。
2、本发明，特殊垫层料由散粒体形成胶结体，提高特殊垫层料的整体性与强度，增强抗渗透、位移变形能力，提高底部混凝土面板的支撑力；用以解决因水荷载垂直压力的作用下，防止特殊垫层料渗透变形和流失，造成混凝土面板变形位移，导致周边缝止水撕裂失效，造成大坝漏水，长而久之导致混凝土面板坍塌破坏的技术难题。
3、本发明，特殊垫层料在压实后，具有低压缩性、高抗剪强度；同时，具有良好的施工特性。
本发明的其他优点、目标和特征，在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述；并且在某种程度上，基于对下文的考察研究，对本领域技术人员而言将是显而易见的；或者，可以从本发明的实践中得到教导。
附图说明
图1为混凝土面板堆石坝分区示意图。
图2为混凝土面板堆石坝立面缝隙示意图。
图3为左岸周边缝周边填筑原则详图。
图4为右岸周边缝周边填筑平面原则详图。
图5为河床坝段周边缝周边填筑平面分区详图。
图6为填筑施工中各区的填筑关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-6，一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区及施工方法，包括特殊垫层料。
请参阅图1，混凝土面板堆石坝分区示意图。
在混凝土面板堆石坝中，混凝土面板下游紧接设置有垫层料、过渡料、主堆石区、下游次堆石区；其中，垫层料、过渡料构成垫层区、过渡区。在其结构下，受到水荷载垂直压力的作用，垫层料将发生渗透、变形，以及细颗粒逐渐流失，造成混凝土面板周边缝止水撕裂失效、大坝漏水，长而久之导致混凝土面板坍塌破坏。
为解决该问题，将特殊垫层料在趾板后及面板周边缝下游侧垫层区之间形成特殊垫层区，特殊垫层料对周边缝及附近面板的堵缝材料起反滤作用，对混凝土面板起到支撑作用。
如图1所示，特殊垫层区为图中的2B区域。
请参阅图2，为混凝土面板堆石坝立面缝隙示意图；请参阅图3-5，为混凝土面板堆石坝的左岸、右岸、河床坝段的分区图，分别展示了各区的位置分布。
对于特殊垫层料，应具有良好的级配、内部结构稳定、自反滤稳定要求。设置为最大粒径不超过40mm、级配连续，对缝顶粉煤灰、粉细砂、堵缝泥浆有自愈作用的反滤料，以及4%-6%的水泥胶凝材料。
从而，特殊垫层料由散粒体形成胶结体，提高特殊垫层料的整体性与强度，增强抗渗透、位移变形能力，提高底部混凝土面板的支撑力；用以解决因水荷载垂直压力的作用下，防止特殊垫层料渗透变形和流失，造成混凝土面板变形位移，导致周边缝止水撕裂失效，造成大坝漏水，长而久之导致混凝土面板坍塌破坏的技术难题。
特殊垫层料在压实后，具有低压缩性、高抗剪强度；同时，特殊垫层区的渗透系数为10-4-10-3cm/s；具有良好的施工特性。
可以理解的是，中低坝可适当降低对特殊垫层料的要求。
在特殊垫层区应用于寒冷地区时，可适当降低要求，使其渗透系数为10-3-10-2cm/s。
特殊垫层料采用轧制砂石料、砂砾石料，或两者掺配料。
其中，在特殊垫层料采用轧制砂石料时，采用坚硬、抗风化力强的岩石加工。
进一步的，控制特殊垫层料的具体粒径含量；其中，特殊垫层料中小于5mm的颗粒含量为35%-55%，小于0.075mm的颗粒含量为4%-8%。
同样的，对垫层区的垫层料进行控制。
其中，垫层料的最大粒径80-100mm，其余技术指标与特殊垫层料相同即可。
请参阅图6，填筑施工中各区的填筑关系图。
一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区的施工方法，包括以下步骤。
S1，加工参配。
垫层料、特殊垫层料在砂石加工厂加工参配而成；其中，特殊垫层料暂不添加水泥胶凝材料。
S2，趾板浇筑。
先浇筑面板堆石坝河床水平钢筋混凝土趾板，而后随大坝填筑升高浇筑两岸坡钢筋混凝土趾板。
其中，钢筋混凝土趾板优先于大坝填筑高度。
S3：特殊垫层料碾压实验。
在坝外组织特殊垫层料碾压试验，为施工取得经验、参数；结合具体工况、试验数据，得到具体的配比参数。
S4，特殊垫层料拌和。
在混凝土拌和站，将特殊垫层料、水泥胶凝材料，加水拌和成干硬性混合料。
S5，摊铺。
用自卸汽车将拌和的干硬性混合料运至大坝填筑地点，摊铺、平整、碾压。
其中，在步骤S5中，具体包括以下步骤。
S501，施工主堆石区、临时固坡的混凝土挤压边墙。
S502，施工过渡料区。
S503，施工垫层料区、特殊垫层区。
因，特殊垫层料尺寸相对较小，又位于大坝上游两岸边坡，在施工时，特殊垫层料随垫层料一起碾压。
其中，常规的碾压采用小型手扶振动碾碾压；在边角不到的地方，采用液压夯板进行压实。
其中，在摊铺时，用水管喷洒约10%-20%的水量（实际加水量需通过现场试验确定），以利于碾压密实。
S504，施工向上一层的主堆石区、临时固坡的混凝土挤压边墙、过渡料区。
S505，施工向上一层的垫层料区、特殊垫层区。
S506，重复步骤S504-S505。
同时，在步骤S5中，还包括，控制填筑高度。
按照每层填筑厚度的1/2进行垫层料、特殊垫层料的填筑。
如，大坝每层填筑厚度为80cm，那么垫层料及特殊垫层料每层按40cm填筑，填筑两层。
S6，逐层施工。
依次施工，大坝逐层上升至坝顶。
本发明中，形成特殊垫层区，特殊垫层料对周边缝及附近面板的堵缝材料起反滤作用；且对缝顶粉煤灰、粉细砂、堵缝泥浆有自愈作用。特殊垫层料由散粒体形成胶结体，提高特殊垫层料的整体性与强度，增强抗渗透、位移变形能力，提高底部混凝土面板的支撑力；用以解决因水荷载垂直压力的作用下，防止特殊垫层料渗透变形和流失，造成混凝土面板变形位移，导致周边缝止水撕裂失效，造成大坝漏水，长而久之导致混凝土面板坍塌破坏的技术难题。特殊垫层料在压实后，具有低压缩性、高抗剪强度；同时，具有良好的施工特性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内.
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种混凝土面板堆石坝的特殊垫层区，其特征在于，包括特殊垫层料，所述特殊垫层料在趾板后及混凝土面板周边缝下游侧垫层区之间形成特殊垫层区，所述特殊垫层料对周边缝及附近混凝土面板的堵缝材料起反滤作用；
所述特殊垫层料为最大粒径不超过40mm、级配连续，对缝顶粉煤灰、粉细砂、堵缝泥浆有自愈作用的反滤料，以及4%-6%的水泥胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区，其特征在于，所述特殊垫层区的渗透系数为10-4-10-3cm/s。
3.根据权利要求2所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区，其特征在于，所述特殊垫层区应用于寒冷地区时，其渗透系数为10-3-10-2cm/s。
4.根据权利要求1所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区，其特征在于，所述特殊垫层料采用轧制砂石料、砂砾石料，或两者掺配料。
5.根据权利要求4所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区，其特征在于，所述特殊垫层料采用轧制砂石料时，采用坚硬、抗风化力强的岩石加工。
6.根据权利要求1所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区，其特征在于，所述特殊垫层料中，小于5mm的颗粒含量为35%-55%，小于0.075mm的颗粒含量为4%-8%。
7.根据权利要求1所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，加工掺配：垫层料、特殊垫层料在砂石加工厂加工掺配而成；其中，特殊垫层料暂不添加水泥胶凝材料；
S2，趾板浇筑：先浇筑混凝土面板堆石坝河床水平钢筋混凝土趾板，而后随大坝填筑升高浇筑两岸坡钢筋混凝土趾板；其中，钢筋混凝土趾板优先于大坝填筑高度；
S3：特殊垫层料碾压实验：在坝外组织特殊垫层料碾压试验，为施工取得经验、参数；
S4，特殊垫层料拌和：在混凝土拌和站，将特殊垫层料、水泥胶凝材料，加水拌和成干硬性混合料；
S5，摊铺：将拌和的干硬性混合料运至大坝填筑地点，摊铺、平整、碾压；
S6，逐层施工：依次施工，大坝逐层上升至坝顶。
8.根据权利要求7所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区的施工方法，其特征在于，在步骤S5中，具体包括以下步骤：
S501，施工主堆石区、临时固坡的混凝土挤压边墙；
S502，施工过渡料区；
S503，施工垫层料区、特殊垫层区；
S504，施工向上一层的主堆石区、临时固坡的混凝土挤压边墙、过渡料区；
S505，施工向上一层的垫层料区、特殊垫层区；
S506，重复步骤S504-S505。
9.根据权利要求8所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区的施工方法，其特征在于，在步骤S5中：
特殊垫层料随垫层料一起碾压；
常规的碾压采用小型手扶振动碾碾压，边角不到的地方采用液压夯板进行压实。
10.根据权利要求8所述的混凝土面板堆石坝的特殊垫层区的施工方法，其特征在于，在步骤S5中，还包括：
控制填筑高度：按照每层填筑厚度的1/2进行垫层料、特殊垫层料的填筑。
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