CN115492057A - 一种混凝土心墙堆石坝结构体型及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土心墙堆石坝结构体型及施工方法，包括混凝土心墙，混凝土心墙的两侧设置砂浆注浆堆石区，砂浆注浆堆石区下游侧设置下游堆石区，上游侧设置上游堆石区，混凝土心墙下部基础处设置帷幕，砂浆注浆堆石区内还设置有向下的注浆孔。在混凝土心墙两侧设置砂浆注浆堆石区，且混凝土心墙与两侧注浆堆石区形成胶结的整体，提高混凝土心墙下游支撑体的刚度、增加其抗力，减少混凝土心墙应力及变形，保障了混凝土防渗墙和坝体安全可靠，解决了混凝土心墙的受力条件复杂、易产生裂缝的问题，有效的提高了混凝土防渗墙和坝体的渗透稳定安全性，取消了心墙两侧过渡区、反滤区，简化了心墙堆石坝的分区结构。

Description

一种混凝土心墙堆石坝结构体型及施工方法
技术领域
本发明属于水利水电工程施工领域，具体涉及一种混凝土心墙堆石坝结构体型及施工方法。
背景技术
心墙堆石坝是一种将防渗体布置于大坝中部，两侧以堆石料为主要填筑料的当地材料坝，具有基础适应性较好、经济性较优的特点，是我国水利水电工程建设中广泛采用的一种坝型。
心墙堆石坝的防渗体一般采用刚度小、能适应大变形的材料，比如粘土料、沥青混凝土等，同时为了确保防渗体应力变形安全，满足防渗体的反滤及排水要求，防渗体与堆石料之间需设置反滤区、过渡区等。而混凝土心墙的刚度较大，心墙与其两侧堆石料变形特性相差较大，采用常态混凝土作为堆石坝的防渗心墙，混凝土心墙的受力条件比较复杂，易产生裂缝，导致混凝土心墙堆石坝的应用较少。
中国专利CN102561271B公开了“一种高聚物注浆土石坝及其施工方法”，包括心墙土石坝下游堆石体表面进行高聚物注浆，面板土石坝下游堆石体表面进行高聚物注浆，堆石土石坝整个堆石内进行高聚物注浆或在堆石体上、下游表面进行高聚物注浆。中国专利CN104452676B公开了“一种高聚物复合加筋抗震高土石坝及其施工方法”，该高聚物复合加筋抗震高土石坝的主体结构包括心墙和在心墙两侧对称设置的坝体，该坝体由堆石逐层填筑构成，在堆石中间隔设置高聚物复合加筋抗震结构，高聚物复合加筋抗震结构包括配合使用的土工格栅和注浆管，土工格栅沿着坝体轴向水平铺设，在土工格栅上等间距设置注浆管，连接土工格栅和注浆管。
上述两个专利的应用范围为常规的堆石坝坝型（面板坝、粘土心墙坝），注浆范围为坝体内全部或上下游坝坡，注浆材料均采用高聚物注浆，其目的在于解决土石坝坝顶不能过水、坝坡抗震安全性问题，均未改变堆石坝（粘土心墙两侧过渡反虑区）的防渗及过渡反虑体系。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土心墙堆石坝结构体型及施工方法，以减少混凝土心墙的应力及变形，提高混凝土防渗墙和坝体的渗透稳定安全性。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的，一种混凝土心墙堆石坝结构体型，包括混凝土心墙，混凝土心墙的两侧设置砂浆注浆堆石区，砂浆注浆堆石区下游侧设置下游堆石区，上游侧设置上游堆石区，混凝土心墙下部基础处设置帷幕，砂浆注浆堆石区内还设置有向下的注浆孔。
所述下游堆石区外侧还设置有下游坝坡防护区，上游堆石区外侧还设置有上游坝坡防护区。
所述以混凝土心墙为分界点，下游侧的砂浆注浆堆石区顶部还设置坝顶堆石区，上游侧的砂浆注浆堆石区顶部还设置防浪墙和止水，止水一端连接防浪墙底部，另一端连接混凝土心墙。
所述混凝土心墙内设有连通帷幕的预埋钢管。
所述混凝土心墙上游侧的砂浆注浆堆石区内设置2排至3排的注浆孔，在混凝土心墙下游侧的砂浆注浆堆石区内设置4排至6排的注浆孔。
所述砂浆注浆堆石区内注浆孔的间排距在2.0m至3.0m之间。
所述砂浆注浆堆石区的孔隙率为10%～20%，上游堆石区和下游堆石区的孔隙率为19%～24%，坝顶堆石区的孔隙率为17%～23%。
一种混凝土心墙堆石坝结构体型施工方法，包括以下步骤，
S1、在河床基础上刻槽，浇筑混凝土心墙，同时碾压填筑上游堆石区和下游堆石区至设计孔隙率，再施工上游坝坡防护区和下游坝坡防护区；
S2、待混凝土心墙达到设计强度时，填筑砂浆注浆堆石区，对堆石料进行碾压后通过预埋的注浆孔对砂浆注浆堆石区进行注浆，直至达到设计孔隙率；
S3、混凝土心墙浇筑至顶后，通过预埋的预埋钢管进行灌浆，在混凝土心墙下部基础形成帷幕；
S4、上游侧的砂浆注浆堆石区上部浇筑防浪墙，混凝土心墙与防浪墙之间采用止水连接；
S5、在下游侧的砂浆注浆堆石区上填筑坝顶堆石区，待沉降期后，完成后续坝顶结构的施工。
本发明的有益效果在于：1、通过在混凝土心墙两侧设置砂浆注浆堆石区，且混凝土心墙与两侧注浆堆石区形成胶结的整体，提高混凝土心墙下游支撑体的刚度、增加其抗力，减少混凝土心墙应力及变形，保障了混凝土防渗墙和坝体安全可靠，解决了混凝土心墙的受力条件复杂、易产生裂缝的问题，有效的提高了混凝土防渗墙和坝体的渗透稳定安全性，取消了心墙两侧过渡过滤区，简化了心墙堆石坝的分区结构。
2、通过在混凝土防渗心墙两侧设置砂浆注浆堆石区，减少了堆石体内混凝土防渗墙浇筑或钻孔成槽的施工难度。
附图说明
图1为混凝土心墙堆石坝结构体型结构示意图；
1、混凝土心墙；2、砂浆注浆堆石区；3、帷幕；4、注浆孔；5、上游堆石区；6、下游堆石区；7、上游坝坡防护区；8、下游坝坡防护区；9、坝顶堆石区；10、防浪墙；11、止水；12、预埋钢管。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示，一种混凝土心墙堆石坝结构体型，包括混凝土心墙1，混凝土心墙1的两侧设置砂浆注浆堆石区2，砂浆注浆堆石区2下游侧设置下游堆石区6，上游侧设置上游堆石区5，混凝土心墙1下部基础处设置帷幕3，砂浆注浆堆石区2内还设置有向下的注浆孔4。
所述下游堆石区6外侧还设置有下游坝坡防护区8，上游堆石区5外侧还设置有上游坝坡防护区7。
所述以混凝土心墙1为分界点，下游侧的砂浆注浆堆石区2顶部还设置坝顶堆石区9，上游侧的砂浆注浆堆石区2顶部还设置防浪墙10和止水11，止水11一端连接防浪墙10底部，另一端连接混凝土心墙1。
所述混凝土心墙1内设有连通帷幕3的预埋钢管12。
所述混凝土心墙1上游侧的砂浆注浆堆石区2内设置2排至3排的注浆孔4，在混凝土心墙1下游侧的砂浆注浆堆石区2内设置4排至6排的注浆孔4。
所述砂浆注浆堆石区2内注浆孔4的间排距在2.0m至3.0m之间。
所述砂浆注浆堆石区2的孔隙率为10%～20%，上游堆石区5和下游堆石区6的孔隙率为19%～24%，坝顶堆石区9的孔隙率为17%～23%。
一种混凝土心墙堆石坝结构体型施工方法，包括以下步骤，
S1、在河床基础上刻槽，浇筑混凝土心墙1，同时碾压填筑上游堆石区5和下游堆石区6至设计孔隙率，再施工上游坝坡防护区7和下游坝坡防护区8；
S2、待混凝土心墙1达到设计强度时，填筑砂浆注浆堆石区2，对堆石料进行碾压后通过预埋的注浆孔4对砂浆注浆堆石区2进行注浆，直至达到设计孔隙率；
S3、混凝土心墙1浇筑至顶后，通过预埋的预埋钢管12进行灌浆，在混凝土心墙1下部基础形成帷幕3；
S4、上游侧的砂浆注浆堆石区2上部浇筑防浪墙10，混凝土心墙1与防浪墙10之间采用止水11连接；
S5、在下游侧的砂浆注浆堆石区2上填筑坝顶堆石区9，待沉降期后，完成后续坝顶结构的施工。
最中心为混凝土心墙1，混凝土心墙1内设有预埋钢管12，在从下至上浇筑混凝土心墙1时就将预埋钢管12预埋好，混凝土心墙1下方的基础处设置帷幕3，通过预埋钢管12向下灌浆形成基础帷幕3。
混凝土心墙1的两侧填筑砂浆注浆堆石区2，砂浆注浆堆石区2下游侧设置下游堆石区6，下游堆石区6的侧面还设置下游坝坡防护区8，上游区同样，设置上游堆石区5和上游坝坡防护区7。通过碾压填筑的方式设置下游堆石区6和上游堆石区5，并达到设计要求，游堆石区5和下游堆石区6的孔隙率为19%～24%。
砂浆注浆堆石区2的上方，以混凝土心墙1为分界点，靠近下游的部分顶层填筑坝顶堆石区9，靠近上游的一侧浇筑防浪墙10，防浪墙10的厚度小于上游侧的砂浆注浆堆石区2，因此通过止水11，将防浪墙10底部和混凝土心墙1连接起来，至此整个砂浆注浆堆石区2上方都填筑完毕。坝顶堆石区9的孔隙率为17%～23%
砂浆注浆堆石区2内设有向下，可以竖直向下，也可以倾斜向下的注浆孔4，以便向砂浆注浆堆石区2内注浆。对堆石料进行碾压后通过预埋的注浆孔4注浆，使得砂浆注浆堆石区2的孔隙率为10%～20%。
混凝土心墙1上游侧的砂浆注浆堆石区2内设置2排至3排的注浆孔4，在混凝土心墙1下游侧的砂浆注浆堆石区2内设置4排至6排的注浆孔4。相邻两排注浆孔4的间距在2.0m至3.0m之间。
坝顶堆石区9沉降期过后，整个堆石坝施工完成，之后在根据需要完成坝顶结构的施工，如坝顶的道路，排水沟，路灯等结构。
通过在混凝土心墙两侧设置砂浆注浆堆石区2，进一步减少砂浆注浆堆石区孔隙率，且混凝土心墙1与两侧注浆堆石区2形成胶结的整体，提高混凝土心墙1下游支撑体的刚度、增加其抗力，减少混凝土心墙1应力及变形，保障了混凝土防渗墙和坝体安全可靠，
解决了混凝土心墙1的受力条件复杂、易产生裂缝的问题，有效的提高了混凝土防渗墙和坝体的渗透稳定安全性。
在混凝土防渗心墙两侧设置砂浆注浆堆石区，提高防渗心墙两侧堆石体的刚度，减少了堆石体内混凝土防渗墙浇筑或钻孔成槽的施工难度。
在混凝土防渗心墙两侧设置砂浆注浆堆石区，取消了心墙两侧过渡区、反滤区，简化了心墙堆石坝的分区结构。
混凝土心墙与两侧砂浆注浆堆石体形成胶结整体结构，混凝土心墙与砂浆注浆堆石区一起承受水荷载，减少混凝土心墙应力及变形。

Claims (8)

1.一种混凝土心墙堆石坝结构体型，其特征在于：包括混凝土心墙（1），混凝土心墙（1）的两侧设置砂浆注浆堆石区（2），砂浆注浆堆石区（2）下游侧设置下游堆石区（6），上游侧设置上游堆石区（5），混凝土心墙（1）下部基础处设置帷幕（3），砂浆注浆堆石区（2）内还设置有向下的注浆孔（4）。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土心墙堆石坝结构体型，其特征在于：所述下游堆石区（6）外侧还设置有下游坝坡防护区（8），上游堆石区（5）外侧还设置有上游坝坡防护区（7）。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土心墙堆石坝结构体型，其特征在于：所述以混凝土心墙（1）为分界点，下游侧的砂浆注浆堆石区（2）顶部还设置坝顶堆石区（9），上游侧的砂浆注浆堆石区（2）顶部还设置防浪墙（10）和止水（11），止水（11）一端连接防浪墙（10）底部，另一端连接混凝土心墙（1）。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土心墙堆石坝结构体型，其特征在于：所述混凝土心墙（1）内设有连通帷幕（3）的预埋钢管（12）。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土心墙堆石坝结构体型，其特征在于：所述混凝土心墙（1）上游侧的砂浆注浆堆石区（2）内设置2排至3排的注浆孔（4），在混凝土心墙（1）下游侧的砂浆注浆堆石区（2）内设置4排至6排的注浆孔（4）。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土心墙堆石坝结构体型，其特征在于：所述砂浆注浆堆石区（2）内注浆孔（4）的间排距在2.0m至3.0m之间。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土心墙堆石坝结构体型，其特征在于：所述砂浆注浆堆石区（2）的孔隙率为10%～20%，上游堆石区（5）和下游堆石区（6）的孔隙率为19%～24%，坝顶堆石区（9）的孔隙率为17%～23%。
8.一种混凝土心墙堆石坝结构体型施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、在河床基础上刻槽，浇筑混凝土心墙（1），同时碾压填筑上游堆石区（5）和下游堆石区（6）至设计孔隙率，再施工上游坝坡防护区（7）和下游坝坡防护区（8）；
S2、待混凝土心墙（1）达到设计强度时，填筑砂浆注浆堆石区（2），对堆石料进行碾压后通过预埋的注浆孔（4）对砂浆注浆堆石区（2）进行注浆，直至达到设计孔隙率；
S3、混凝土心墙（1）浇筑至顶后，通过预埋的预埋钢管（12）进行灌浆，在混凝土心墙（1）下部基础形成帷幕（3）；
S4、上游侧的砂浆注浆堆石区（2）上部浇筑防浪墙（10），混凝土心墙（1）与防浪墙（10）之间采用止水（11）连接；
S5、在下游侧的砂浆注浆堆石区（2）上填筑坝顶堆石区（9），待沉降期后，完成后续坝顶结构的施工。
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