[發明專利]補償位移消除高面膜堆石壩防滲膜錨固處夾具效應的方法

有效

• 申請號: 201410248046.5
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104060580A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 束一鳴;吳海民;姜曉楨;蔣善平;刁慧賢
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02B7/06
• 分類號: E02B7/06;E02B3/16
• 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

本發明涉及以位移補償原理防止錨固處防滲膜因夾具效應而破壞的方法，屬于高面膜堆石壩膜防滲結構技術領域。

背景技術

水庫大壩是水資源開發領域的重要建筑物，因筑壩材料不同主要分為混凝土壩和土石壩兩種，土石壩由于具有采用當地材料、對壩址地基要求低的特點而居大多數。高堆石壩中的防滲體主要采用黏性土心墻或鋼筋混凝土面板，而對于壩址地基為較深覆蓋層時，只能采用黏土心墻（或斜心墻）連接地基混凝土防滲墻的型式。高黏土心墻堆石壩需在壩址附近采集黏土，少則幾十萬立方米，多則上百萬立方米，不僅征地代價高，而且造成地表植被破壞，影響生態環境。

采用高分子聚合物膜作為堆石壩的防滲體可取代黏性土，據國際大壩委員會統計，至2010年全球至少有167座土石壩采用膜防滲。然而，對于較高的面膜堆石壩，由于壩體受到自重和巨大水壓力作用，壩體堆石材料將產生最大相對于壩高0.5%~1%的位移變形，鋪設在壩面上的膜將隨壩體一起位移，而膜的周邊錨固在幾乎不變形的巖體或混凝土體上，這將使膜在巖體或混凝土體與土石壩體的交界處很小的尺度內產生相對較大的拉伸變形，如同兩個靠在一起的夾具拉伸著膜的試樣，膜自身具有的很大延伸性也難以適應，極易使膜斷裂破壞，此種效應稱作為夾具效應。

消除夾具效應常采用所謂“伸縮節”技術，如附圖1所示，在周邊錨固處的壩面將膜作一個“之”字形褶皺，企盼壩體位移時，“伸縮節”能打開，打開部分的長度使膜免受拉伸或少受拉伸，這在許多文獻中都作了介紹。然而，試驗、計算分析都表明，高面膜堆石壩的 “伸縮節”在錨固處膜產生夾具效應時，一是“之”字形褶皺由于巨大水壓力的壓緊作用而不能展開，二是“之”字形褶皺已遠離錨固處，周邊巖體或混凝土體與壩體交界處以外的任何措施都不能解決產生于交界處的夾具效應問題。

另有一些期望消除夾具效應的技術措施均由于其難以實施只能是一種設想。例如，借用洗手間衛生紙卷筒廂原理，在膜錨固槽內設置蜷縮膜的自由空間，類似于洗手間卷筒紙廂，在膜受拉時，蜷縮在自由空間中的膜被牽引出錨固槽，消除夾具效應。但是，復雜的邊界條件導致復雜的工藝流程使之難以實施，此外，為了防止砂礫進入“廂體”內，錨固槽內外之間的通道只能稍大于膜的厚度，形成錨固槽自由空間的“廂體”外殼必須是具有較大強度的鋼筋混凝土結構，并且只能在膜錨固后再行施工，而施工難度極大且極易損傷已經錨固的膜。因此，難以實施的設計往往使建設者最終放棄整個設計方案。

因此，發明在實際工程中真正能有效消除高面膜堆石壩防滲膜錨固處夾具效應且又簡便易行的方法十分必要。

發明內容

本發明針對高面膜堆石壩防滲膜周邊錨固處極易產生導致膜破壞的夾具效應，提出了一種以補償位移原理消除高面膜堆石壩防滲膜錨固處夾具效應的方法。

本發明包括以下具體方法，如附圖2所示。

1、膜錨固線與壩面鋪膜線的布置。將膜錨固線的設置低于壩面鋪膜線，兩者之間的距離根據數值計算和工程經驗確定，其與壩高、壩體填料、施工質量有關，一般在20~50cm之間。水庫蓄水后，壩面鋪膜線由于壩體位移而趨近于膜錨固線，理想狀態為兩者重合，即壩體位移并未使膜隨之發生拉伸變形，也就是膜錨固線和鋪膜線的位置差最終補償了壩體位移。

2、膜錨固基礎布置與工藝。壩基與兩岸混凝土趾板是膜錨固的基礎。在壩體填筑前完成河床段趾板澆筑；先于相鄰壩體的填筑，逐段清理左右岸坡開挖的趾板基礎，并澆筑混凝土趾板（趾板內預埋錨筋與預留灌漿孔）包括在趾板混凝土中埋置錨固螺桿，趾板的下游面經過設計處理后作為防滲膜的錨固基面。趾板的平直段可作為暫時放置錨固邊緣幅防滲膜的處所，稱作“置膜區”。壩體填筑與趾板區域灌漿完成后，利用趾板與壩體之間的欠填空間進行邊緣幅防滲膜的錨固。

3、防滲膜的逆向錨固。將壩面防滲膜自上而下進入錨固裝置。即將錨固的邊緣幅膜放置在“置膜區”，膜邊緣從趾板上面自上而下進入錨固裝置進行錨固。然后回填并壓實趾板與壩體間的大部分欠填空間，錨固件被埋沒（因錨固線低于壩面鋪膜線），將“置膜區”的邊緣幅膜移位至趾板的相對側，鋪設至壩面，最后將靠近錨固處防滲膜上面留下的一小部分欠填空間填實。

4、膜錨固裝置工藝。

（1）混凝土趾板的錨固基面凹入趾板（防滲下游側）斜面，并在壩面上部形成小空腔。