[发明专利]一种土石坝拱型组合面板及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，特别涉及一种土石坝拱型组合面板及其施工方法。

背景技术

随着“十二五”规划的出台，国家对新能源的投入巨大，水电将成为＂十二五＂规划主角。面板堆石坝因其具有可充分利用当地天然材料，能适应不同的地质条件，施工方法比较简便等优点而得到青睐。以西部大开发中高土石坝建设为代表的水电工程对土石坝设计提出了更高的要求，土石坝的高度已由几十米发展到百米级、二百米级，乃至三百米级，如水布桠232米高面板堆石坝，江坪河225米高面板堆石坝等。这些工程多位于我国西部，由于坝高库大，坝址所在地区地形地质条件复杂，环境恶劣，地震烈度高，一旦失事，将产生灾难性的后果。面板是面板堆石坝防渗的重要结构，地震和往复的水压力循环过程中面板会发生裂缝，甚至破坏，从而造成整个结构的破坏，为此，提出一种能够有效抑制裂缝产生和发展的新型面板坝至关重要。

传统的面板有钢筋混凝土面板和沥青混凝土面板，其表面均设计成平面的形式。由于混凝土面板具有比堆石体更高的模量，适应变形的能力差，混凝土和堆石体两种材料变形不协调，垫层和堆石体变形过大会导致面板脱空，且这种类型的面板在地震过程中容易产生较大的应力，从而导致开裂、扭曲、错动等破坏，抗震能力差。传统的沥青混凝土面板虽然比钢筋混凝土面板具有更好的适应变形的能力，但由于其表面设计成平面，仍然避免不了在面板中产生弯矩和拉应力，从而可能导致裂缝的产生，影响防渗安全。此外，沥青材料还不可避免的存在老化的问题，沥青混凝土面板表面长期与水接触或者暴露在空气中，容易老化。在严冬低温季节，沥青材料易破碎，其强度难以承受由低温收缩引起的拉伸应力，容易引起面板的开裂，而在高温季节，沥青混凝土又易膨胀和软化，使得强度降低。目前石油价格高居不下，沥青混凝土面板厚度大，需要较多沥青材料，因此造价较高。在上游坝坡的斜坡上施工，摊铺不方便，影响施工进度。传统的堆石坝面板设计理念为通过提高面板的强度和抵抗变形的能力来防止面板的开裂破坏，这些方法往往使得工程造价高、施工困难、工期长等问题。

 

发明内容

本发明的目的在于克服传统面板坝在地震和水压力作用下较容易产生纵横裂缝，即面板变形能力差的缺陷，提出一种土石坝拱型组合面板，该面板能够适应地震和水压力作用下产生的开裂、扭曲、错动、脱空等变形。本发明的另一目的在于提供所述拱型组合面板在实际工程应用中的施工方法。

本发明采用以下技术方案实现：

一种土石坝拱型组合面板，其主要技术特征在于：由多块拱型混凝土板通过缝槽组合拼接而成；缝槽按照拱型面板的大小纵横交错拼接；各块面板与缝槽之间的空隙采用沥青充填。拱型混凝土板形状相同，边长为16～22m，厚度为0.3～0.5m。拱型混凝土板形状为球冠形，冠顶高度为边长的1/4，或抛物线形，顶点高度为边长的1/4。所述的缝槽宽1.5～2m，高度为其边长的1/4，组合后的各面板之间的缝隙为1～2cm。缝槽内的沥青厚度为0.3～0.5m。

所述拱型混凝土板和缝槽底部铺设沥青砂浆垫层，缝槽嵌入到垫层中，垫层表面曲线形状与拱型混凝土板底部形状相同，使拱型混凝土板组装后与垫层紧密贴合。

所述缝槽中预留纵向和横向的孔洞，用于安装连接钢筋。

本发明还涉及所述拱型组合面板的施工方法，包括以下步骤：

（1）预制拱型混凝土板和缝槽；

（2）填筑第一级坝体、过渡层后，施工垫层；

（3）在准备铺设缝槽的垫层上铺设沥青砂浆，在沥青砂浆凝固前，根据高程自下而上铺设预制的缝槽，将缝槽嵌入到垫层；

（4）通过缝槽预留钢筋孔道，将各缝槽沿纵向、横向采用钢筋连接，钢筋末端与缝槽之间通过螺栓固定连接；

（5）在垫层表面铺设一层沥青砂浆；

（6）根据高程自下而上铺设拱型混凝土板；

（7）在第一级缝槽内浇灌沥青；

（8）重复步骤2~7，进行下一级坝体和面板的施工，直至达到坝顶高程。