[發明專利]高心墻堆石壩設置壩頂低壓縮區及施工方法

在審

• 申請號: 202310616500.7
• 申請日: 2023-05-29
• 公開（公告）號: CN116657560A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 金偉;王青龍;朱先文;姜媛媛
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E02B7/06
• 分類號: E02B7/06
• 代理公司: 武漢維盾知識產權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 劉翠霞

本發明提供了高心墻堆石壩設置壩頂低壓縮區及施工方法，在壩頂高程到壩高的3/4~4/5高程壩體堆石區設置低壓縮區，采用與該區域以外的非低壓縮壩體堆石區不同的級配、鋪料厚度、碾壓遍數、控制孔隙率等填筑指標進行控制，以提高該區域堆石壓縮模量，減少與同高程相鄰過渡料壓縮模量和變形差，以此降低大壩的變形梯度，提高壩體結構的整體性和抵抗變形的能力，減少壩頂裂縫風險并增強大壩的抗震性能，為大壩的安全運行提供了更為可靠的保證。

技術領域

本發明涉及堆石壩的技術領域，具體涉及高心墻堆石壩設置壩頂低壓縮區及施工方法。

背景技術

隨著我國經濟建設的不斷發展，對水資源的需求日益劇增，因此高壩大庫也在不停突破，近幾年來我國的水利水電工程得到蓬勃發展，壩高從100m突破至200m，再到300m，后續會更高，其中以當地材料壩為主，從目前所建的超過200m的高壩中，超過一半為心墻堆石壩，因此心墻堆石壩成為當地材料壩的主要壩型之一。心墻堆石壩，無論是從工程造價、施工條件，還是適宜地質條件方面都有得天獨厚的優點，因此心墻堆石壩在我國水利水電工程得到了廣泛運的發展。

近年大量土心墻壩蓄水后常常在壩頂表現為縱向裂縫。分析裂縫成因主要有以下幾個方面：大壩填筑強度過快導致壩體沉降值和不均勻沉降差較大、水庫運行處于驟升驟降狀態從而使壩體產生不均勻變形，在心墻與下游壩殼堆石間形成縱向裂縫、壩頂結構設計不合理，因此在行業中有“無壩不裂”的慣性思維。這些裂縫有一部分是危害性裂縫,導致壩體滲水,且減弱了大壩的抗震性能,影響大壩正常運行。

縱觀國內外已建高土石壩來看，大部分工程未對壩高3/4～4/5及以上的壩殼堆石進行單獨分區和填筑技術要求有特殊要求，常常采用與大壩底部一樣的填筑標準進行控制。通過分析，導致土石壩在壩高3/4～4/5及以上裂縫的一個重要原因就是壩頂堆石料與同高程的過渡、反濾區均由于壓縮模量相差太大導致壩頂區域各壩料差異變形；且隨著壩體高程增加“鞭梢效應”明顯，在大壩上游水壓力的作用上，下游堆石區抵抗壓縮的能力變弱，從而降低了大壩的抵抗地震的作用變形的能力。

發明內容

本發明的主要目的在于提供高心墻堆石壩設置壩頂低壓縮區及施工方法，解決上述背景技術中的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：包括在壩頂區域設置壩體堆石低壓縮區，低壓縮區結構分區高程設置在壩高的3/4～4/5高程以上。

優選的，施工步驟如下：

S1、按照規范及大壩填筑施工技術要求，完成低壓縮區以下區域的非低壓縮區大壩填筑，并進行檢驗；

S2、在大壩筑體上依次填筑壩殼和心墻區，壩殼包括堆石區、過渡區和反濾區，堆石區以上區域為大壩的低壓縮區，過渡區、反濾區和心墻區按照規范和設計要求進行施工。

優選的，堆石料的級配要求低壓縮區最大粒徑為非壓縮區的0.8倍；

低壓縮區最大粒徑不大于800mm，D15≤30mm，小于5mm的顆粒含量為3％～21％；

非低壓縮區最大粒徑不大于1000mm，D15≤30mm，小于5mm的顆粒含量為3％～15％。

優選的，堆石鋪料厚度低壓縮區為非低壓縮區的0.8倍；

低壓縮區最大厚度≤800mm，非低壓縮區最大厚度≤1000mm。

優選的，低壓縮區和非低壓縮區的碾壓設備及行車速度相同；

碾重≥28t，激振力≥590kN，碾壓行車速度為2～3km/h。

優選的，堆石碾壓遍數的低壓縮區比非低壓縮區多兩遍碾壓遍數；

低壓縮區振碾10遍，非低壓縮區振碾8遍。

優選的，堆石控制碾壓孔隙率的低壓縮區比非低壓縮區低；