[實用新型]高地應力窄河谷反拱水墊塘

有效

• 申請號: 200920033091.3
• 申請日: 2009-05-12
• 公開（公告）號: CN201411671Y
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 白俊光;姚栓喜;張友科;王亞娥;杜生宗;侯延華;韓鵬輝;雷麗萍;郭宏彥;劉鵬;南洪
• 申請（專利權）人: 中國水電顧問集團西北勘測設計研究院
• 主分類號: E02B8/06
• 分類號: E02B8/06
• 代理公司: 西安慈源有限責任專利事務所
• 代理人: 鮑燕平

技術領域

本實用新型屬于水電站壩后集中泄洪消能結構，特別是一種高地應力窄河谷反拱水墊塘。

背景技術

泄水建筑物的下游必須采取適當的消能防沖設施，避免過壩水流沖刷下游河床危及樞紐建筑物和岸坡的安全。水墊塘是拱壩特別是高拱壩常用的消能防沖設施之一，水墊塘與兩岸護坡及下游的二道壩結合，形成足夠的水墊寬度、深度和長度，確保各級流量下泄時水流能形成淹沒水躍，從而保證樞紐及兩岸建筑物不受高速水流的沖刷。

目前水利水電工程高拱壩壩后水墊塘均采用平底梯形斷面，即梯形水墊塘，為了保證運行及檢修工況下底板的抗浮穩定，往往要加大底板厚度，加設地基錨筋和滲漏排水系統。即使這樣，水墊塘仍經常被沖壞、砸壞或抬動。對于壩址天然河道為“V”型的地形，兩岸邊坡陡峻，河道狹窄，谷底處于較高的地應力環境場中，平底水墊塘梯形會開挖坡腳，影響高邊坡穩定，觸及河谷底部地應力集中區，同時難以保證結構的安全性和耐久性。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種可有效降低高地應力窄河谷地區的底部地應力集中，并且能滿足峽谷地區通過壩身泄洪消能的高地應力窄河谷反拱水墊塘。

本實用新型的目的是這樣實現的，設計一種高地應力窄河谷反拱水墊塘：包括底板、拱座及錨筋樁，底板整體為拱型混凝土結構，拱型混凝土底板兩端與拱座連接為一體；錨筋樁在拱型混凝土底板下端間隔排布，每根錨筋樁與底板下端保持垂直；兩端的拱座處在兩端的護坡下端。

所述的拱型混凝土底板是由多個圓弧形板塊連接構成拱型結構。

所述的拱型混凝土底板的相鄰板塊間通過鍵槽結構連接，底板上下表面有過縫鋼筋，過縫鋼筋在連接過縫處設塑料套管，便于板塊間因溫度變化沿切向產生變形，限制相鄰板塊的徑向位移。

所述的相鄰板塊過縫間有止水和插筋，插筋過縫處設塑料套管。

所述的錨筋樁是通過多個鋼筋及灌注水泥砂漿深入巖體內形成，與底板的結合面處設套管形成自由段，便于伸縮。

所述的錨筋樁自由段的長度大于過縫鋼筋及插筋的長度，通常以2m～4m；過縫鋼筋自由段在20cm～40cm之間。

高地應力窄河谷反拱水墊塘的設計方法，步驟為：

(1)開挖及錨固施工，在邊坡開挖錨固完成后，根據設計體形開挖拱座和底板，底板可開挖成圓弧，也可開挖成若干直接段，然后在巖石中打孔、安裝錨筋樁，并完成錨筋樁3灌漿；

(2)錨筋樁自由段設置，在錨筋樁施工完成后，在深入巖體與外露混凝土的結合面處設套管，根據組成錨筋樁的鋼筋直徑選用合適的PVC管，PVC管端頭用絲麻繩扎緊以防混凝土漿液流入；同時焊接一根鋼筋至反拱底板上表面鋼筋位置，并與上表面鋼筋焊接；

(3)鋼筋安裝，根據設計要求的上下表面鋼筋直徑及間距進行鋼筋制作和安裝，并在跨縫處沿拱圈方向設置套管；

(4)根據設計圖紙及施工安排，在已澆筑混凝土的反拱底板塊分縫處安裝止水7及插筋8；

(5)澆筑混凝土，可以先澆拱座，也可以先澆底板，底板過流表面如果有抗沖耐磨混凝土，應同倉號澆注，反拱底板的上表面平整。

本實用新型所述的反拱型水墊塘結構，充分利用天然“鍋底”型河床，避免梯形開挖而觸及河谷底部地應力集中區，并采用反拱形結構將大部分荷載通過拱座最終傳遞給巖體，而不是全部由河床來承擔，改善河谷底部的應力集中現象。

本實用新型的有益效果是，通過底板板塊之間分縫、縫內設鍵槽(必要時進行灌漿)，縫面設止水和過縫插筋，滿足施工過程中的溫控要求及拱圈各板塊之間盡早形成拱結構的要求。底板錨固設計和施工與平底梯形水墊塘基本相同，不同之處是在錨桿深入巖體與外露混凝土的結合面處設自由段(鋼筋外設套管)，防止反拱底板上抬，降低錨桿由于變形或單獨受力過大而發生破壞的可能。

同等條件下反拱水墊塘具有較強的超載能力，平均受載能力為平底梯形水墊塘的2.5倍，即反拱水墊塘的安全系數比平底梯形水墊塘提高2.5倍。由于施工中反拱底板為圓弧形，外半徑較大，實施方法簡單，施工方便。

附圖說明

下面結合實施例附圖對本實用新型做進一步說明：

圖1是反拱型水墊塘結構標準橫剖面示意圖；

圖2是反拱型水墊塘結構分縫構造示意圖。

圖中：1.底板；2.拱座；3.錨筋樁；4.鍵槽；5.過縫鋼筋；6.塑料套管；7.止水；8.插筋；9.護坡。

具體實施方式