CN221072477U - 水位变幅区覆盖层边坡支护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水位变幅区覆盖层边坡支护结构，属于水电站覆盖层边坡支护结构技术领域。本实用新型包括位于覆盖层边坡上的水位变幅区，沿着水位变幅区的坡面倾斜方向间隔布置多排钢板桩，水位变幅区的坡面上铺设有反滤排水结构，反滤排水结构包括自下往上依次设置的粗砂层、碎石层、第一密目网、卵石层和第二密目网，第一密目网的网孔直径小于碎石层的碎石粒径；第二密目网的网孔直径小于卵石层的卵石粒径；反滤排水结构的上表面固定设置有铰接式护坡砖，铰接式护坡砖通过灌浆锚杆锚固于坡面上，反滤排水结构的下方设置有多个砂井，砂井的上端与反滤排水结构的底表面相交。

Description

水位变幅区覆盖层边坡支护结构

技术领域

本实用新型涉及一种水位变幅区覆盖层边坡支护结构，属于水电站覆盖层边坡支护结构技术领域。

背景技术

抽水蓄能电站因其技术成熟、经济性优，具备大规模储能开发等特点，成为我国近年来清洁能源发展的热点。抽水蓄能电站是以水作为储能的媒介，电网负荷低峰期时，多余的电能将下水库的水抽至上水库，将电能转化为水的势能；电网负荷高峰期石，上水库的水流入厂房内发电，缓解高峰用电的压力。抽水蓄能电站多要求挖填平衡，因此死库容一般较小，与常规水电站不同，对于库内岸坡稳定较为敏感。当库内岸坡塌岸，崩塌或产生滑坡，导致有效库容较少，严重影响发电效益，当水位雍高较大时，易出现库内水翻坝，进而引起溃坝，产生工程事故。

抽水蓄能电站库内岸坡防护以水位变幅区的深厚覆盖层边坡防护难度最大，其难度主要体现在两方面：

一是水位频繁变幅，不同于天然河道内的水位变幅，天然河道一般较缓慢，而抽水蓄能电站水位变幅区具有周期短，变幅频繁的特点，一天内可能出现多次水位升降，边坡内孔隙水压力极不稳定，当水位降低时，易出现负压，地下水在水力梯度作用下，拖动土体向库内临空面运动；当水位循环升降时，易将较密实土体松散化，降低土体的密实度，恶化土体的力学特性，导致边坡失稳。

二是深厚覆盖层边坡本身具有遇水劣化的特性，常规的贴坡混凝土，在变幅区水体的长期侵蚀下，细颗粒易被带出，易被掏蚀，垮塌，进而导致贴坡混凝土失效。

现有的深厚覆盖层边坡防护结构，多采用挂网+喷混+排水管或贴坡混凝土+排水管的形式进行支护，多为水上边坡的防护结构，很少考虑到水位变幅区以及负的孔隙水压力。

现有的水位变幅区岸坡防护结构可参阅公告号为CN218454380U的专利文献，其在河道岸坡的河底至坡顶依次设自然土坡、定植木桩连续墙、亲水平台、直立式护岸、土工格室护坡、草皮防护坡；亲水平台位于常水位以下,种植水生植物提升生态景观效果,同时兼具岸坡防护作用；亲水平台临水侧设定植木桩连续墙,既可以防止亲水平台上植物根系外伸至坡面,又可以提高岸坡的抗冲刷能力、并增强岸坡稳定性；青坎平台及设计洪水位以下斜岸坡采用土工格室并覆土、绿化的防护结构相对于自然土坡而言,该种防护结构具有较好的抗冲刷能力。但是该方案主要针对于河道岸坡防护，并不适用于覆盖层边坡，亦不适用于抽蓄电站水位频繁变化的岸坡。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种水位变幅区覆盖层边坡支护结构，可适用于抽蓄电站水位频繁变化的覆盖层边坡，降低水位变幅区对于覆盖层的扰动，提高变幅区边坡的稳定性。

为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：水位变幅区覆盖层边坡支护结构，包括位于覆盖层边坡上的水位变幅区，沿着水位变幅区的坡面倾斜方向间隔布置多排钢板桩，水位变幅区的坡面上铺设有反滤排水结构，反滤排水结构包括自下往上依次设置的粗砂层、碎石层、第一密目网、卵石层和第二密目网，第一密目网的网孔直径小于碎石层的碎石粒径，第二密目网的网孔直径小于卵石层的卵石粒径；反滤排水结构的上表面固定设置有铰接式护坡砖，铰接式护坡砖通过灌浆锚杆锚固于坡面上，反滤排水结构的下方设置有多个砂井，砂井的上端与反滤排水结构的底表面相交。

进一步优选的方案是：钢板桩设置有至少三排，一排位于水位变幅区的坡顶，一排位于水位变幅区的坡脚，其余的位于水位变幅区的中部。

进一步优选的方案是：钢板桩均竖向设置，位于水位变幅区坡脚的钢板桩竖向长度不小于15m。

进一步优选的方案是：砂井的轴线均竖向设置。

进一步优选的方案是：第一密目网布置至少两层，层与层之间错位布置。

进一步优选的方案是：第二密目网布置至少两层，层与层之间错位布置。

进一步优选的方案是：灌浆锚杆的轴线垂直于坡面设置。

在前文所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构基础上，本实用新型对应提供一种水位变幅区覆盖层边坡支护结构施工方法，包括如下步骤：

A、首先用静力压桩机械进行钢板桩的施工，钢板桩的施工顺序由下至上；

B、利用挖机开挖水位变幅区内钢板桩之间的松散土体，向坡内方向开挖至少2m；

C、采用打桩机进行砂井的施工，施工过程中进行振捣压密，砂井的施工顺序由上至下；

D、进行粗砂层施工，厚度至少铺设90cm，每铺设10cm～20cm进行碾压；

E、进行碎石层施工，厚度至少铺设90cm，每铺设10cm～20cm进行碾压；

F、在碎石层上设置第一密目网；

G、进行卵石层施工，厚度至少铺设90cm，每铺设10cm～20cm进行碾压；

H、在卵石层上设置第二密目网；

I、进行铰接式护坡砖的施工；

J、进行灌浆锚杆的施工。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构可形成快速排水体系、坡面防护体系以及边坡加固体系三个体系。其中，快速排水体系包含砂井和带有密目网的反滤排水结构，竖向砂井能够快速集排水，反滤排水结构能将砂井内的水排出坡体，同时避免坡体内细颗粒流出；坡面防护体系包括灌浆锚杆和铰接式护坡砖，其中铰接式护坡砖位于反滤排水结构之上，防冲刷，灌浆锚杆主要位于铰接式护坡砖上，与连为一体的铰接式护坡砖体连接，形成“外附骨架”结构，避免卵石或碎石脱落、垮塌；边坡加固体系主要为钢板桩，钢板桩主要起到分割覆盖层土体以及挡土的作用。本实用新型利用钢板桩、砂井、灌浆锚杆、土工格构以及密目网等结构有机结合成一个整体，对变幅区深厚覆盖层边坡进行加固封闭，能够有效降低水位变幅区负孔压的影响，提高覆盖层边坡的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施时的立面结构示意图。

图2为本实用新型中在反滤排水结构和铰接式护坡砖所在部位的局部放大示意图。

图中标记：水位变幅区1，钢板桩2，反滤排水结构3，粗砂层301，碎石层302，第一密目网303，卵石层304，第二密目网305，铰接式护坡砖4，灌浆锚杆5，砂井6。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型包括位于覆盖层边坡上的水位变幅区1，沿着水位变幅区1的坡面倾斜方向间隔布置多排钢板桩2，水位变幅区1的坡面上铺设有反滤排水结构3，反滤排水结构3包括自下往上依次设置的粗砂层301、碎石层302、第一密目网303、卵石层304和第二密目网305，第一密目网303的网孔直径小于碎石层302的碎石粒径，第二密目网305的网孔直径小于卵石层304的卵石粒径；反滤排水结构3的上表面固定设置有铰接式护坡砖4，铰接式护坡砖4通过灌浆锚杆5锚固于坡面上，反滤排水结构3的下方设置有多个砂井6，砂井6的上端与反滤排水结构3的底表面相交。

其中，砂井6和带有密目网的反滤排水结构3组成快速排水体系，置换并挤密覆盖层浅表土体，应用于抽水蓄能电站水位变幅区，可连通地下水及库内水，降低库内水位变化引起负孔隙水压力对于岸坡的影响。

铰接式护坡砖4和灌浆锚杆5组成的柔性坡面防护体系，形成“外附骨架”，牢固锁紧卵石层304，避免卵石层304垮塌，同时铰接式护坡砖4能够适应不规则的坡面形状，对不同形态的开挖坡面具有良好的适应性。

钢板桩2的数量和间排距可根据水位变幅区1的实际工况灵活设计，为有效保证支护结构的可靠性，钢板桩2设置有至少三排，一排位于水位变幅区1的坡顶，一排位于水位变幅区1的坡脚，其余的位于水位变幅区1的中部。钢板桩2均竖向设置，位于水位变幅区1坡脚的钢板桩竖向长度不小于15m。

为利于快速集排水，砂井6的轴线均竖向设置。

为更好的起到固定骨架的作用，第一密目网303优选布置至少两层，层与层之间错位布置。同样地，第二密目网305优选布置至少两层，层与层之间错位布置。

为使得结构简单可靠，灌浆锚杆5的轴线垂直于坡面设置。

对于上述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构，其具体施工时包括如下步骤：

A、首先用静力压桩机械进行钢板桩2的施工，钢板桩2的施工顺序由下至上(即从坡脚至坡顶)；

B、利用挖机开挖水位变幅区1内钢板桩2之间的松散土体，向坡内方向开挖至少2m；

C、采用打桩机进行砂井6的施工，施工过程中进行振捣压密，砂井6的施工顺序由上至下(即从坡顶至坡脚)；

D、进行粗砂层301施工，厚度至少铺设90cm，每铺设10cm～20cm进行碾压；密实度应满足施工要求；

E、进行碎石层302施工，厚度至少铺设90cm，每铺设10cm～20cm进行碾压；密实度应满足施工要求；

F、在碎石层302上设置第一密目网303；

G、进行卵石层304施工，厚度至少铺设90cm，每铺设10cm～20cm进行碾压；密实度应满足施工要求；

H、在卵石层304上设置第二密目网305；

I、进行铰接式护坡砖4的施工；铰接式护坡砖4为常规建材，可直接采购得到，施工时护坡砖铰接应牢固，且连为整体；

J、进行灌浆锚杆5的施工；具体地，锚杆应与铰接式护坡砖4牢固连接，且长度应不小于9m；进行锚杆灌浆时，应采用低压灌浆。

Claims (7)

1.水位变幅区覆盖层边坡支护结构，包括位于覆盖层边坡上的水位变幅区(1)，其特征在于：沿着水位变幅区(1)的坡面倾斜方向间隔布置多排钢板桩(2)，水位变幅区(1)的坡面上铺设有反滤排水结构(3)，反滤排水结构(3)包括自下往上依次设置的粗砂层(301)、碎石层(302)、第一密目网(303)、卵石层(304)和第二密目网(305)，第一密目网(303)的网孔直径小于碎石层(302)的碎石粒径，第二密目网(305)的网孔直径小于卵石层(304)的卵石粒径；反滤排水结构(3)的上表面固定设置有铰接式护坡砖(4)，铰接式护坡砖(4)通过灌浆锚杆(5)锚固于坡面上，反滤排水结构(3)的下方设置有多个砂井(6)，砂井(6)的上端与反滤排水结构(3)的底表面相交。

2.如权利要求1所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构，其特征在于：钢板桩(2)设置有至少三排，一排位于水位变幅区(1)的坡顶，一排位于水位变幅区(1)的坡脚，其余的位于水位变幅区(1)的中部。

3.如权利要求2所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构，其特征在于：钢板桩(2)均竖向设置，位于水位变幅区(1)坡脚的钢板桩竖向长度不小于15m。

4.如权利要求1所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构，其特征在于：砂井(6)的轴线均竖向设置。

5.如权利要求1所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构，其特征在于：第一密目网(303)布置至少两层，层与层之间错位布置。

6.如权利要求1所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构，其特征在于：第二密目网(305)布置至少两层，层与层之间错位布置。

7.如权利要求1所述的水位变幅区覆盖层边坡支护结构，其特征在于：灌浆锚杆(5)的轴线垂直于坡面设置。