[發明專利]一種深覆蓋層上高堆石壩面膜防滲體及其施工方法

有效

• 申請號: 201310592978.7
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103643656A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 吳海民;束一鳴;張憲雷;滿曉磊;劉欣欣
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B3/16
• 分類號: E02B3/16;E02B7/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

技術領域

???本發明涉及水利水電工程技術領域，涉及一種堆石壩防滲體及其施工方法，特別是涉及一種深覆蓋層上高堆石壩面膜防滲體及其施工方法。

背景技術

???我國西南地區水能資源豐富，但隨著西部大開發戰略的深入實施以及水利水電開發的快速推進，地質條件較好的優良壩址已越來越少，而涉及河床深厚覆蓋層的壩址地區越來越多。堆石壩由于具有可充分利用當地天然材料，壩址條件適應能力強、壩基覆蓋層開挖工程量小、施工便捷等優點而成為可建于深厚覆蓋層壩基上的最優壩型。對于修建在深厚覆蓋層上高堆石壩，由于壩基變形較大，壩體中最為關鍵的防滲體結構極易發生破壞，從而威脅整個大壩的安全。所以合理的堆石壩防滲體材料及結構型式成為實現深覆蓋層上建造高堆石壩的關鍵。

???傳統堆石壩按防滲體型式分為心墻堆石壩和面板堆石壩。心墻防滲體主要有粘土心墻和瀝青混凝土心墻。對于粘土心墻防滲體，由于西南山區河谷地區壩址附近基本無粘土可用，而外運粘土的成本太高；同時大量取土也會占用耕地和破壞生態環境；而且西南地區一般雨季較長，對粘土心墻填筑施工影響大，從而導致工期長，工程造價增加；此外，粘土心墻因相對堆石壩殼模量較小而易出現拱效應，導致心墻在蓄水后容易發生水力劈裂破壞。對于瀝青心墻防滲體，同樣會因拱效應而產生水力劈裂破壞問題，而且瀝青混凝土在雨季以及冬季低溫時段均無法施工，也會較大延長施工期而增加工程造價。相對于心墻堆石壩，面板堆石壩具有結構型式簡單，上下游壩坡更陡，壩體斷面小，填筑方量小，施工期和短造價低等優點。但面板堆石壩一般是修建在基巖或者較淺的覆蓋層上，而深厚覆蓋層上壩基及壩體沉降及差異沉降較大，剛性的鋼筋混凝土面板由于無法適應較大變形而容易出現脫空和開裂等問題，此外，面板壩由于無法適應壩體變形，其抗震性能也較差。

???近年來興起的柔性土工膜防滲體在應對深覆蓋層上堆石壩防滲問題具有獨特的優勢。相對于傳統堆石壩防滲體型式，堆石壩面土工膜防滲體具有防滲性能好、適應壩基及壩體變形能力強、施工便捷和造價低等優點。

???在本發明之前，已有土工膜應用于深覆蓋層上堆石壩防滲的案例，例如，仁宗海堆石壩采用了土工膜防滲，該壩壩基覆蓋層最深達148m，但壩體最高只有56m，屬于中低壩，上下游壩坡也較緩，坡比分別為1:1.8和1:2.0。該壩使用的土工膜防滲體主要由底部6cm厚的無砂混凝土墊層、復合土工膜和12cm厚的預制混凝土扣板保護層組成。該壩中采用的土工膜防滲體用于深覆蓋層上高堆石壩時存在以下兩個問題：一是無砂混凝土墊層為脆性材料，模量較高，而抗彎性能差，如果壩基及壩體產生較大不均勻沉降，壩面將會產生較大撓曲變形，脆性的無砂混凝土墊層將無法適應壩面撓曲變形而產生開裂甚至錯動破壞，進而危及土工膜在水壓力作用下的安全；二是該防滲體的保護層采用的是預制混凝土扣板，在壩坡較緩情況下可以使用，但當壩坡較陡（坡比?≥?1:1.5）時，保護層與復合土工膜之間的界面抗剪強度將無法滿足抗滑穩定性要求，尤其是在壩面產生較大撓曲變形后，混凝土扣板將更容易發生失穩破壞，進而威脅土工膜的安全；而如果堆石壩壩坡設計的較緩，對于高壩來說，壩體斷面就會增大，壩體填筑方量增加，從而導致堆石壩的經濟性優勢無法充分發揮。所以，這種傳統的壩面土工膜防滲體無法應用于深覆蓋層壩基上壩坡較陡的高堆石壩上。

發明內容

???本發明的目的在于克服上述現有堆石壩防滲體不能有效解決深覆蓋層上高堆石防滲問題的不足，提出一種深覆蓋層上高堆石壩面膜防滲體及其施工方法，該防滲體能夠適應深覆蓋層上壩坡較陡的高堆石壩體所產生的較大變形及差異變形，且結構型式簡單，施工便捷。

???本發明的另一目的在于提供所述面膜防滲體在實際工程中應用的施工方法。

???本發明采用以下技術方案實現：

???一種深覆蓋層上高堆石壩面膜防滲體，其主要技術特征在于：面膜防滲體由混凝土保護層、土工膜防滲層、柔性墊層和過渡層組成。混凝土保護層為預留橫縫和豎縫的現澆纖維混凝土層，位于表層以保護土工膜；土工膜防滲層為兩布一膜復合土工膜，位于中間起防滲作用；柔性墊層為聚氨酯透水混凝土層，位于防滲體底部支撐土工膜和傳遞分散水荷載；柔性墊層和堆石壩體之間設置粗粒料過渡層。

???所述的現澆纖維混凝土層采用聚丙烯纖維與水泥混凝混合攪拌后澆筑而成，通過纖維加筋來提高普通水泥混凝土的抗彎強度和韌性。