CN115748606A - 适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，涉及水工结构领域，包括上面板单元、下面板单元和柔性止水装置，上面板单元和下面板单元的台阶面搭接后通过定位组件连接在一起，上面板单元和下面板单元上竖直搭接缝内设置有柔性止水装置，柔性止水装置包括T型止水装置和Ω型止水装置，上面板单元和下面板单元由上往下均设置有防渗绝缘层、上保护层、上电极、上发热层、屏蔽层、钢筋笼、下发热层、下电极和下保护层。本发明通过模块化设计，提前对面板单元预制成型，现场直接拼装即可，安装使用更加方便快捷，具有一定的抵御变形的能力，同时利用导电混凝土压敏特性，实现了全局变形监测。

Description

适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构

技术领域

本发明涉及水工结构领域，尤其涉及适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构。

背景技术

随着水利水电资源开发的蓬勃发展，面板堆石坝因其良好的工程适应性和经济性而被广泛采用。伴随混凝土面板堆石坝技术突飞猛进的发展，也带动了面板堆石坝变形监测技术的发展。

面板堆石坝变形监测主要包括外部变形、内部变形和接缝变形等。外部变形监测手段较为成熟，一般在大坝表面布置表面变形监测点，采用视准线法、边角网法，通过全站仪等手段进行监测。随着科学技术的进步，外部变形监测仪器在测量精度、方便适用、自动化等方面都有持续的改进，进而产生了高精度的水准仪和全站仪，更有“测量机器人”之称的全自动全站仪。虽然精度方面有了大幅度的提升，也实现了200m级面板堆石坝变形监测的突破，但是仪器的布设，数据的采集相当繁琐，容易受外界条件影响，而且难以实现全局监测的目的。

虽然GNSS监测系统和INSAR技术能够不受气候等外界条件影响，全天候、同步监测各测点的位移和SAR干涉测量技术可以实现大范围的连续覆盖，但是目前两种方法的发展也还处于起步阶段，也只能用于面板堆石坝外部变形的监测，无法同时测得面板的应力状态。

因此，如何开发一种全新的装配式导电混凝土面板，按预制的形状拼接起来，形成了能够监测全局变形和应力状态的面板体系，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，解决测量时仪器布设困难、采集数据繁琐容易受外界条件影响，而且难以实现全局监测的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，包括上面板单元、下面板单元和柔性止水装置，所述上面板单元和下面板单元的台阶面搭接后通过定位组件连接在一起，所述上面板单元和下面板单元上竖直搭接缝内设置有所述柔性止水装置。

优选的，所述上面板单元与所述下面板单元均设置为分层结构，包括顺次排布的上电极、上发热层、屏蔽层、下发热层和下电极，所述上电极的外侧设置有上保护层，所述上保护层的外侧铺设有防渗绝缘层，所述下电极的外侧设置有下保护层,所述屏蔽层的外周罩覆有钢筋笼

优选的，所述定位组件包括相互配合的金属插头和金属挡片，所述金属插头尖端的两侧布置有金属弹片，所述金属插头通过金属插头底座连接在所述上面板单元上，所述金属挡片固定在所述下面板单元上。

优选的，所述上面板单元的搭接处设置为上凸台，所述上凸台上设置有多个灌浆孔和排气孔，且所述灌浆孔和所述排气孔排布在一条直线上；所述上凸台的搭接水平面中部设有上空腔，所述金属插头位于所述上空腔内，所述金属插头底座的两端埋入上凸台内，所述金属插头底座中部与所述上凸台处于脱开状态，所述灌浆孔与排气孔由上面板单元表面通入空腔内；

所述下面板单元的搭接处设置为下凸台，所述下凸台的搭接水平面中部设有下空腔，所述固定金属挡片埋入所述下凸台的下空腔两侧,所述金属挡片覆盖下空腔的一部分，所述金属插头的尖端贯穿所述金属挡片的缝隙后深入到所述下空腔内。

优选的，所述上凸台与所述下凸台的厚度均为面板单元厚度的一半。

优选的，所述柔性止水装置包括T型止水装置、Ω型止水装置和膨胀螺栓；所述T型止水装置包括T型止水橡胶和Ⅰ型不锈钢盖板，所述T型止水橡胶通过两条Ⅰ型不锈钢盖板和膨胀螺栓被压紧在在上凸台左侧和下面板单元右侧的接缝处；所述Ω型止水装置包括Ω型止水橡胶和Ⅱ型不锈钢盖板，所述Ω型止水橡胶通过两条Ⅱ型不锈钢盖板和膨胀螺栓被压紧在下凸台右侧。

优选的，所述钢筋笼通过竖向筋、上水平筋和下水平筋焊接而成。

适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构的安装，包括以下步骤：

S1：Ω型止水橡胶通过膨胀螺栓和Ⅱ型不锈钢盖板安装在下凸台的外侧；

S2：上凸台盖在下凸台上，金属插头穿过金属挡片的缝隙插入下凸台的空腔内，同时Ω型止水橡胶被上面板单元压紧；

S3：T型止水橡胶通过膨胀螺栓和Ⅰ型不锈钢盖板安装在上凸台与下面板单元的接缝处；

S4：通过上凸台上预留的灌浆孔对上面板单元和下面板单元对接的空腔进行灌浆；

S5：封堵所有的灌浆孔和排气孔，并在封堵后补涂防渗绝缘材料。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

1、本发明的面板单元采用钢筋导电混凝土面板结构，保证了面板单元力学性能，同时起到主动保温抗冻的功效。面板单元以双层钢筋焊接而成的立方体笼罩覆形成屏蔽层，降低了发热层的厚度，从而降低了面板单元的运行成本。

2、本发明的面板单元在工厂预制，现场安装工序少、拼接方便快捷。面板单元表面涂有一层绝缘防渗层，提高了面板单元的防渗能力和安全性。相邻面板单元之间采用卡扣与灌浆结合的方式连接，增强了连接处的牢固程度，同时接缝处增设柔性止水装置，使得面板单元具有一定的抵御变形的能力。

3、本发明充分考虑了导电混凝土的压敏性，通过测量的电阻率计算出实际的应力状态和变形情况。实际作业时，将面板单元铺满整个大坝表面，从而实现全局变形监测的目的。

总的来说，本发明通过模块化设计，提前对面板单元预制成型，现场直接拼装即可，安装使用更加方便快捷，具有一定的抵御变形的能力，同时利用导电混凝土压敏特性，实现了全局变形监测。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明主视图；

图2为本发明结构俯视图；

图3为本发明上面板单元结构示意图；

图4为本发明下面板单元结构示意图。

附图标记说明：1、上面板单元；1A、上凸台；2、下面板单元；2A、下凸台；3、防渗绝缘层；4、上保护层；5、上电极；6、上发热层；7、屏蔽层；8、钢筋笼；9、下发热层；10、下电极；11、下保护层；12、金属插头；13、金属弹片；14、金属插头底座；15、金属挡片；16、T型止水橡胶；17、Ω型止水橡胶；18、Ⅰ型不锈钢盖板；19、Ⅱ型不锈钢盖板；20、膨胀螺栓；21、竖向筋；22A、上水平筋；22B、下水平筋；23、灌浆孔；24、排气孔。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-4所示，适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，包括上面板单元1、下面板单元2和柔性止水装置，所述上面板单元1和下面板单元2的台阶面搭接后通过定位组件连接在一起，所述上面板单元1和所述下面板单元2的竖直搭接缝内设置有所述柔性止水装置，具体的，所述柔性止水装置设有两处，一处通过膨胀螺栓20固定在面板表面，另一处位于下面板单元2的下凸台2A上且止水装置头部与上面板单元一侧紧密接触，起到了封堵接缝和止水的作用。

具体的，所述上面板单元1与所述下面板单元2均设置为分层结构，包括顺次排布的上电极5、上发热层6、屏蔽层7、下发热层9和下电极10，所述上电极5的外侧设置有上保护层4，所述上保护层4的外侧铺设有防渗绝缘层3，所述下电极10的外侧设置有下保护层11，所述屏蔽层7的外周罩覆有钢筋笼8；具体的，屏蔽层7通过浇筑的导电混凝土构成，因为外周面设置了钢筋笼8，使电流通过钢筋笼8形成回路而并不通过其内部，因此形成了屏蔽层7。

具体的，所述钢筋笼8通过竖向筋21、上水平筋22A和下水平筋22B焊接而成，施工时做到规格、型号、间距、砼保护层符合规范设计要求，焊接作业饱满、平整、无气孔及夹渣现象，且降低了发热层的厚度，进一步降低了面板单元的运行成本。

如图1所示，所述定位组件包括相互配合的金属插头12和金属挡片15，所述金属插头12尖端的两侧布置有金属弹片13，所述金属插头12通过金属插头底座14连接在所述上面板单元1上，所述金属挡片15固定在所述下面板单元2上；

具体的，所述柔性止水装置包括T型止水装置、Ω型止水装置和膨胀螺栓20；所述T型止水装置包括T型止水橡胶16和Ⅰ型不锈钢盖板18，所述T型止水橡胶16通过两条Ⅰ型不锈钢盖板18和膨胀螺栓20被压紧在位于上凸台1A左侧和下面板单元2右侧的接缝处；所述Ω型止水装置包括Ω型止水橡胶17和Ⅱ型不锈钢盖板19，所述Ω型止水橡胶17通过两条Ⅱ型不锈钢盖板19和膨胀螺栓20被压紧在下凸台2A右侧。通过接缝处增设柔性止水装置，使得面板单元具有一定的抵御变形的能力。

具体的，所述金属插头12的尖端贯穿所述金属挡片15的缝隙后深入到所述下空腔内，所述金属插头12通过所述金属弹片13的弹性支撑，抵抗所述金属插头12尖端贯穿所述金属挡片15缝隙时受到的压缩变形，贯穿后所述金属弹片13恢复张开状态，使得所述金属插头12不易从所述金属挡片15中脱离，提高了所述上面板单元1和所述下面板单元2连接的稳定性。

如图2所示，所述上面板单元1的搭接处设置为上凸台1A，所述上凸台1A上设置有多个灌浆孔23和排气孔24，且所述灌浆孔23和所述排气孔24排布在一条直线上。

如图3所示，所述上凸台1A的搭接水平面中部设有上空腔，所述金属插头12位于所述上空腔内，所述金属插头底座14的两端埋入上凸台1A内，所述金属插头底座14中部与所述上凸台1A处于脱开状态，所述灌浆孔23与排气孔24由上面板单元1表面通入空腔内。

如图4所示，所述下面板单元2的搭接处设置为下凸台2A，所述下凸台2A的搭接水平面中部设有下空腔，所述固定金属挡片15埋入所述下凸台2A的下空腔两侧,所述金属挡片15覆盖下空腔的一部分。

所述上凸台1A与所述下凸台2A的厚度均为面板单元厚度的一半。上下相邻面板单元的凸台之间采用卡扣与灌浆结合的方式，增强了连接处的牢固程度，而且面板单元可以在工厂预制，现场安装工序少、拼接方便快捷。

适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构的安装，其特征在于，包括以下步骤：

S1：Ω型止水橡胶17通过膨胀螺栓20和Ⅱ型不锈钢盖板19安装在下凸台2A的外侧；

S2：上凸台1A盖在下凸台2A上，金属插头12穿过金属挡片15的缝隙插入下凸台2A的空腔内，同时Ω型止水橡胶17被上面板单元1压紧；

S3：T型止水橡胶16通过膨胀螺栓20和Ⅰ型不锈钢盖板18安装在上凸台1A与下面板单元2的接缝处；

S4：通过上凸台1A上预留的灌浆孔23对上面板单元1和下面板单元2对接的空腔进行灌浆；

S5：封堵所有的灌浆孔23和排气孔24，并在封堵后补涂防渗绝缘材料，防渗绝缘材料覆盖整个面板表面。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，其特征在于：包括上面板单元(1)、下面板单元(2)和柔性止水装置，所述上面板单元(1)和下面板单元(2)的台阶面搭接后通过定位组件连接在一起，所述上面板单元(1)和下面板单元(2)上竖直搭接缝内设置有所述柔性止水装置。

2.根据权利要求1所述的适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，其特征在于：所述上面板单元(1)与所述下面板单元(2)均设置为分层结构，包括顺次排布的上电极(5)、上发热层(6)、屏蔽层(7)、下发热层(9)和下电极(10)，所述上电极(5)的外侧设置有上保护层(4)，所述上保护层(4)的外侧铺设有防渗绝缘层(3)，所述下电极(10)的外侧设置有下保护层(11)，所述屏蔽层(7)的外周罩覆有钢筋笼(8)。

3.根据权利要求1所述的适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，其特征在于：所述定位组件包括相互配合的金属插头(12)和金属挡片(15)，所述金属插头(12)尖端的两侧布置有金属弹片(13)，所述金属插头(12)通过金属插头底座(14)连接在所述上面板单元(1)上，所述金属挡片(15)固定在所述下面板单元(2)上。

4.根据权利要求3所述的适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，其特征在于：所述上面板单元(1)的搭接处设置为上凸台(1A)，所述上凸台(1A)上设置有多个灌浆孔(23)和排气孔(24)，且所述灌浆孔(23)和所述排气孔(24)排布在一条直线上；所述上凸台(1A)的搭接水平面中部设有上空腔，所述金属插头(12)位于所述上空腔内，所述金属插头底座(14)的两端埋入上凸台(1A)内，所述金属插头底座(14)中部与所述上凸台(1A)处于脱开状态，所述灌浆孔(23)与排气孔(24)由上面板单元(1)表面通入空腔内；

所述下面板单元(2)的搭接处设置为下凸台(2A)，所述下凸台(2A)的搭接水平面中部设有下空腔，所述金属挡片(15)埋入所述下凸台(2A)的下空腔两侧，所述金属挡片(15)覆盖下空腔的一部分，所述金属插头(12)的尖端贯穿所述金属挡片(15)的缝隙后深入到所述下空腔内。

5.根据权利要求4所述的适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，其特征在于：所述上凸台(1A)与所述下凸台(2A)的厚度均为面板单元厚度的一半。

6.根据权利要求4所述的适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，其特征在于：所述柔性止水装置包括T型止水装置、Ω型止水装置和膨胀螺栓(20)；所述T型止水装置包括T型止水橡胶(16)和Ⅰ型不锈钢盖板(18)，所述T型止水橡胶(16)通过两条Ⅰ型不锈钢盖板(18)和膨胀螺栓(20)被压紧在所述上凸台(1A)左侧和下面板单元(2)右侧的接缝处；所述Ω型止水装置包括Ω型止水橡胶(17)和Ⅱ型不锈钢盖板(19)，所述Ω型止水橡胶(17)通过两条Ⅱ型不锈钢盖板(19)和膨胀螺栓(20)被压紧在所述下凸台(2A)右侧。

7.根据权利要求2所述的适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构，其特征在于：所述钢筋笼(8)通过竖向筋(21)、上水平筋(22A)和下水平筋(22B)焊接而成。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的适用于全局变形监测的堆石坝装配式导电混凝土面板结构的安装，其特征在于，包括以下步骤：

S1：Ω型止水橡胶(17)通过膨胀螺栓(20)和Ⅱ型不锈钢盖板(19)安装在下凸台(2A)的外侧；

S2：上凸台(1A)盖在下凸台(2A)上，金属插头(12)穿过金属挡片(15)的缝隙插入下凸台(2A)的空腔内，同时Ω型止水橡胶(17)被上面板单元(1)压紧；

S3：T型止水橡胶(16)通过膨胀螺栓(20)和Ⅰ型不锈钢盖板(18)安装在上凸台(1A)与下面板单元(2)的接缝处；

S4：通过上凸台(1A)上预留的灌浆孔(23)对上面板单元(1)和下面板单元(2)对接的空腔进行灌浆；

S5：封堵所有的灌浆孔(23)和排气孔(24)，并在封堵后补涂防渗绝缘材料。

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