[發明專利]一種復合面板砂礫石壩的結構設計及施工方法

有效

• 申請號: 201810083631.2
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108457249B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 鄒德高;周揚;徐斌;孔憲京
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E02B7/06
• 分類號: E02B7/06
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 徐雪蓮

一種復合面板砂礫石壩的結構設計及施工方法，墊層包括富漿膠凝砂礫石墊層和膠凝砂礫石墊層，膠凝砂礫石墊層鋪設于1/2壩高以下的墊層處；富漿膠凝砂礫石墊層鋪設于1/2壩高以上的墊層處；富漿膠凝砂礫石墊層與防浪墻底板之間的縫隙處灌注有瀝青混凝土砂漿層；距離防浪墻底板a米的壩體采用膠凝砂礫石填筑而成；將壩體分為上游主堆石區和下游堆石區；在富漿膠凝砂礫石墊層和膠凝砂礫石墊層內設有平行于面板層且相互連通的排水盲管。本發明結構簡單，有效的保護面板，減小面板和防浪墻的變形，增強壩體的抗滲能力。上下游壩坡的穩定性得到了極大的提高。有效減小壩體填筑工程量，充分發揮防浪墻的優點。便于施工。

技術領域

本發明涉及一種水利工程技術領域，尤其是一種復合面板砂礫石壩的結構設計及施工方法。

背景技術

砂礫石料廣泛分布在河床和岸坡灘地，開采施工成本低，是構筑高壩的良好的天然材料。砂礫石料具有壓縮性低、抗剪強度和變形模量高、施工易壓實等優點。但是天然砂礫料由于級配的離散型、間斷性和施工易分離性，抗滲和抗沖刷能力較差。在我國西部地區，這種材料更是隨處可見。我國現在已經建成的烏魯瓦提（131.8m）和黑泉（123.5m）兩座面板砂礫石壩。從我國溝后面板砂礫石壩潰壩分析，最主要的原因就是面板和防浪墻底止水失效且防浪墻發生較大變形，壩頂高程處存在強透水層，滲流高溢出，砂礫石料發生滲透破壞，下游壩坡局部失穩、滑動，面板懸空，折斷，洪水漫頂，形成一種漸進破壞的模式，造成了巨大的人民財產和經濟損失。從此以后面板砂礫石壩的設計，防浪墻的底板高程均高于正常蓄水位，甚至高于設計洪水位，且壩內設置排水棱體。目的是避免庫水經常浸沒防浪墻，防止由于防浪墻接縫止水不良或者壩頂變形量過大而產生止水破壞而漏水。但是防浪墻的設置可以有效的節省填筑量，有時設置較高的防浪墻，會更經濟。從溝后壩失事后的防浪墻的設計來看，防浪墻在正常工況下不起到擋水的作用。壩內排水棱體的設置可以有效降低壩體內的浸潤線，但是大大增加了壩體施工的難度，降低了施工的效率。

膠凝砂礫石壩是在近幾十年總結傳統面板堆石壩與碾壓混凝土壩優點基礎上發展起來的一種新壩型，它具有水泥用料省，施工導流方便，溫控簡單，施工速度快，適應軟弱地基以及抗震性好等特點。膠凝砂礫石壩壩體體型介于堆石壩和混凝土重力壩之間。膠凝砂礫石的強度和變形模量低于混凝土，但高于砂礫石料，是處于混凝土和砂礫石料之間的過渡材料。一般來講，未摻外加劑的膠凝砂礫石抗滲等級可達到S8，摻外加劑后抗滲等級可以達到S12。由于現階段膠凝砂礫石的性能的研究還不夠完善，國內投入運行的最高的我膠凝砂礫石壩是守口堡水庫大壩，壩高64.6m。為保障大壩長期運行，需要在壩體上游迎水面選擇適宜的防滲措施實現擋水功能，砂礫石壩的防滲層材料一般采用常規混凝土、碾壓混凝土。壩工界對高膠凝砂礫石壩的安全性存在以下擔心：（1）膠凝砂礫石料的耐久性研究目前僅停留在滲透溶蝕、抗滲及抗凍方面的一些影響規律探討，不夠系統深入，未能量化；（2）膠凝砂礫石料細觀層面下的定量分析極少，無法準確預測該壩型的使用壽命，故國內還沒有超過百米高的膠凝砂礫石壩。

在地震作用下，0.65H（H為壩高）附近面板順坡向拉應力最大，該部位首先出現損傷，同時由于鞭鞘效應，面板在0.85H處也出現損傷破壞。在某一滲流坡降作用下，管涌發生后,是否會擴展到管涌破壞，與滲徑長度有很大關系，滲徑愈長，就愈難擴展到破壞。并且只有當滲流坡降上升到某一定高度時，管涌才會擴展到上游，使上、下連通，形成通道，即發生管涌破壞。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單，可充分發揮防浪墻作用，減少壩體填筑量，減輕震后面板破壞程度，提高壩體抗滲強度的復合面板砂礫石壩的結構設計及施工方法。