[發(fā)明專利]一種高延性砌墻防護地下水庫人工壩體結構的建造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011476799.3
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112593531B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 王振波;孫鵬;左建平;韓帥;胡煜東
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學（北京）
• 主分類號: E02B7/08
• 分類號: E02B7/08;E02B8/00
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權代理有限公司 11001
• 代理人: 鄭俊彥;許文娟

本發(fā)明涉及一種高延性砌墻防護地下水庫人工壩體結構及其建造方法，在壩體的內(nèi)外兩側分別砌筑防護砌塊，形成兩道防護墻，所述防護砌塊采用高延性水泥砂漿制備而成，且防護砌塊為空芯構造，在兩道防護墻的空芯內(nèi)縱向和橫向分別配置豎向鋼筋和墻內(nèi)拉結筋，并以高延性水泥砂漿填充，兩道防護墻之間通過墻間拉結筋鉤住兩道防護墻內(nèi)同層的豎向鋼筋進行連接；在兩道防護墻間澆筑混凝土成為混凝土夾層，從而形成人工壩體結構。本發(fā)明降低了煤礦狹小通道內(nèi)的施工難度，簡化了傳統(tǒng)人工壩防滲層復雜的施工工序，解決了防滲墻與普通混凝土兩種不同材料的同步施工問題，起到抗?jié)B、加固、協(xié)調變形、提高壩體耐久性的作用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種高延性砌墻防護地下水庫人工壩體結構及其建造方法，屬于土木工程材料和地下工程結構領域。

背景技術

目前，我國仍為煤炭消耗大國，煤炭年開采量超30億噸。我國煤炭資源主要集中在西部干旱及半干旱地區(qū)，而西部地表生態(tài)環(huán)境相對脆弱，由煤礦開采引起的地表下沉等問題嚴重破壞生態(tài)，造成水資源大量流失，其恢復成本巨大。水資源保護與煤礦開采的和諧共生問題已成為領域內(nèi)關注的重點。煤礦地下水庫正是解決煤礦開采過程中水資源流失問題的一種新舉措，它通過煤炭開采后形成的空隙儲水，利用人工壩體將安全煤柱連接形成封閉的水庫壩體，輔以輸水設施滿足礦區(qū)的生產(chǎn)生活用水需求。

煤礦地下水庫儲水量大，人工壩體面臨巨大的側向水壓、碎石側壓和頂部巖層豎向壓力的耦合作用。此外，西部煤礦地下水中含有大量侵蝕性離子(如硫酸根離子、氯離子等)，加上水庫水位周期性變化引起干濕循環(huán)，這些嚴峻的環(huán)境及荷載因素將使人工壩體結構不可避免地出現(xiàn)開裂、滲漏等一系列耐久性問題。人工壩體受蝕后，混凝土保護層開裂甚至剝落，有害離子進入混凝土內(nèi)部加速鋼筋銹蝕，將進一步縮短結構的使用壽命。

混凝土脆性開裂根源于材料本身的應變軟化屬性，因此，如何能夠尋找一種新型材料替代現(xiàn)有混凝土，提高壩體抗?jié)B性，保證地下水庫的長期穩(wěn)定性和耐久性，是目前一個需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明提出了一種高延性砌墻防護地下水庫人工壩體結構及其建造方法，將高延性纖維增強水泥基復合材料(Engineered CementitiousComposites，簡稱ECC)應用于煤礦地下水庫人工壩體中，在提高壩體抗?jié)B性，保證地下水庫的長期穩(wěn)定性和耐久性的同時，簡化施工程序。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種高延性砌墻防護地下水庫人工壩體結構，其中，在壩體的內(nèi)外兩側分別砌筑防護砌塊，形成兩道防護墻，所述防護砌塊采用高延性水泥砂漿制備而成，且防護砌塊為空芯構造，在兩道防護墻的空芯內(nèi)縱向和橫向分別配置豎向鋼筋和墻內(nèi)拉結筋，并以高延性水泥砂漿填充，兩道防護墻之間通過墻間拉結筋鉤住兩道防護墻內(nèi)同層的豎向鋼筋進行連接；在兩道防護墻間澆筑混凝土成為混凝土夾層，從而形成人工壩體結構。

進一步的，所述防護砌塊為“土”字形帶肋砌塊，砌筑后形成墻體加勁肋，提高防護墻的抗側剛度，同時加強防護墻與混凝土間的連接性能。

進一步的，所述防護砌塊的橫肋和縱肋上分別設置外部U型缺口和內(nèi)部U 型缺口，所述外部U型缺口用于嵌入固定墻內(nèi)拉結筋，所述內(nèi)部U型缺口用于嵌入固定墻間拉結筋。

進一步的，所述外部U型缺口的深度不低于1.5倍的墻內(nèi)拉結筋直徑且不超過砌塊高度的三分之一，寬度略大于墻內(nèi)拉結筋的直徑；所述內(nèi)部U型缺口的深度不低于2.5倍的墻間拉結筋直徑且不超過砌塊高度的三分之一，寬度略大于墻間拉結筋的直徑。

進一步的，所述墻間拉結筋和墻內(nèi)拉結筋每隔兩層防護砌塊設置一道，以加強砌筑防護墻墻體的穩(wěn)定性。與高延性水泥砂漿相配合，形成內(nèi)部構造柱，提高防護墻的力學性能。

進一步的，所述防護墻的頂部中心預留混凝土泵送孔，兩頂角預留混凝土溢出孔，將混凝土連續(xù)飽滿地由溢出孔流出作為澆筑完成的判斷標準。