[發明專利]一種寒區土石壩防凍脹結構及其施工方法

在審

• 申請號: 201711172431.6
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107905179A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 盛金保;劉成棟;向衍;范光亞;張凱
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02B7/06
• 分類號: E02B7/06;E02B3/12;E02B8/00
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司11003
• 代理人: 馬知非

技術領域

本發明涉及水利電工程領域，更具體地說涉及一種寒區土石壩防凍脹結構及其施工方法，該方法適用于在寒區建設土石壩時，利用該方法寒區土石壩防凍脹結構達到土石壩防凍脹效果。

背景技術

土石壩護坡凍脹破壞是高寒區水利工程中普遍存在的問題。土石壩護坡在冬季負溫作用下會產生凍脹變形和冰拔破壞，春季溫度上升使其融化產生融沉變形，春季在風浪作用下產生冰推力，經過反復凍融、冰推和風浪作用下土石壩護坡會產生破壞。

現有技術中防滲防凍脹結構單一，防凍脹效果差，經過反復凍融、凍脹、冰推和冰拔作用土石壩護坡產生破壞。沒有從本質解決防凍脹問題，土石壩護坡經過幾個凍融循環作用和冰凍害后，土石壩護坡產生凍脹破壞，不僅影響水庫的運行效益而且增加了維護費用。

發明內容

本發明克服了現有技術中的不足，本發明提供了一種高寒區土石壩護坡結構，對現有的土石壩護坡防凍脹形式與新的土石壩護坡防凍脹結構形式進行了對比試驗，試驗結果表明本發明土石壩護坡防凍脹效果明顯，利用新型防凍脹結構抑制壩體填土凍脹、及護坡防凍脹等優點。本發明的另一個目的是提供了一種寒區土石壩護坡結構的施工方法。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

一種寒區土石壩防凍脹結構，其特征在于：在壩體上游設有護坡結構和新型防凍脹結構，所述護坡結構為鋪設在壩底和壩頂的現澆混凝土結構，所述新型防凍脹結構位于所述壩坡對應的水庫冬季蓄水位結冰區，所述新型防凍脹結構包括澆筑埋設在壩坡處的鋼筋混凝土墻體結構和設置在所述鋼筋混凝土墻體結構頂部的發光加熱結構，所述發光加熱結構包括鋼化玻璃加熱面板、LED發光指示層、光控加熱開關，所述加熱開關與所述鋼化玻璃加熱面板和所述LED發光指示層連接，相鄰所述鋼化玻璃加熱面板之間設有LED發光指示層。

進一步，所述新型防凍脹結構沿所述壩體縱斷面方向設置。

進一步，所述LED發光指示層平鋪在所述鋼化玻璃加熱面板的下層及相鄰所述鋼化玻璃加熱面板之間。

進一步，所述鋼化玻璃加熱面板的外表面為黑色，形狀為四邊形，所述鋼化玻璃加熱面板中嵌設有所述光伏電池板，所述光伏電池板與所述太陽能充電器、所述蓄電池、所述光控加熱開關依次連接。

進一步，所述鋼筋混凝土墻體結構的頂部設有預埋鋼筋，所述鋼筋混凝土墻體結構的頂部的表面設有基礎地層，所述鋼化玻璃加熱面板通過螺母設置在所述預埋鋼筋上。

進一步，所述現澆混凝土結構和所述新型防凍脹結構的外表面在同一個平面上。

一種寒區土石壩防凍脹結構的施工方法，包括如下步驟：

1)填筑壩體，將所述壩體制成直線形；

2)在壩坡對應的水庫冬季蓄水位結冰區澆筑鋼筋混凝土墻體，在所述鋼筋混凝土墻體的頂部安裝發光加熱結構；

3)在所述壩體的表面依次鋪設土工膜、砂礫石墊層至壩頂；

4)在所述砂礫石墊層上沿壩底至所述新型防凍脹結構靠近所述壩底的一側澆筑混凝土層；

5)在所述步驟3)中所述砂礫石墊層上沿所述新型防凍脹結構的另一側至壩頂澆筑現澆混凝土層。

進一步，所述步驟2)中所述發光加熱結構包括鋼化玻璃加熱面板、光伏電池板、LED發光指示層、太陽能充電器、蓄電池、光控加熱開關，相鄰的所述鋼化玻璃加熱面板之間設有所述LED發光指示層，所述鋼化玻璃加熱面板中嵌設有所述光伏電池板，所述光伏電池板與所述太陽能充電器、所述蓄電池、所述光控加熱開關依次連接，所述光控加熱開關與所述鋼化玻璃加熱面板和所述LED發光指示層連接。

進一步，所述鋼化玻璃加熱面板的外表面為黑色，形狀為四邊形，所述鋼化玻璃加熱面板通過螺母設置在所述鋼筋混凝土墻體結構頂部的預埋鋼筋上。

進一步，所述步驟2)中所述鋼筋混凝土墻體寬為1-2m，高為1-2m，沿著壩軸線方向布置。

本發明的有益效果為：

冬季蓄水位處的水會沿壩坡表面結冰蔓延，對坡體產生推力和冰拔，通常情況下結冰面沿壩坡分布的寬度為2m左右，當冬天蓄水位范圍的水結冰時，冰層分布在新型防凍脹結上，發光加熱結構能融化護坡結冰；

所述鋼化玻璃加熱面板中嵌有光伏電池板，既能利用太陽能發電又能防止凍脹破壞，將太陽能轉化為電能，可積累大量的電能；

防凍脹結構具有防凍脹、防冰推、防冰拔、絕緣、加熱、發光警示提醒等性能；

利用新型防凍脹結構加熱和材料特性，將冬季蓄水位結冰區護坡表面冰融化，防止冰對護坡的沖刷、凍脹、冰推、冰拔破壞；