[发明专利]拱坝拱肩槽开挖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利水电工程中的拱坝施工领域，尤其涉及一种拱坝拱肩槽开挖的方法。

背景技术

拱坝是一种修筑在河流峡谷中的挡水坝，是一个空间壳体结构，在平面上向上游弯曲，呈水平拱形，左右岸两端紧贴着峡谷壁，能把一部分水平荷载传给两岸的山体。

坝肩是拱坝左右两端所依托的山体，一般指拱坝的基础的中、高程部分。拱坝建设之初，需对两岸山体进行开挖，以符合坝肩的设计要求。左右两岸坝肩山体开挖后形成的有一定嵌深的凹槽一般被称为拱肩槽，是拱坝坝体在左右两岸的基础。

拱坝是水利水电工程中的挡水建筑物的一种，相比其他类型的挡水坝而言，拱坝具有坝体最薄、坝肩及基础地质条件最好的特点。一般规模较大的高拱坝坝顶的宽度在12m以内，坝体上部及中部高程坝体宽度也比较小，坝体下部高程宽度略大，但也比重力坝或当地材料坝要窄很多。拱坝在挡水后的稳定主要是依靠水平方向的拱将压力传递到左右两岸的山体中去，为保证拱坝的稳定性，一是要求对左右两岸坝肩山体进行一定程度的开挖，挖除表面破碎、风化、卸荷严重的软弱岩体，将坝体修筑在相对新鲜完整坚硬的岩体上；二是要求拱坝坝体嵌入左右两岸山体内，以免拱坝在受力后向下游滑移，即要求拱坝坝体相对于两岸山体有一定的嵌深。为满足上述二方面的要求，需要根据拱坝坝体的宽度及嵌深对两岸坝肩的天然山体进行一定程度的开挖。

目前拱坝的坝肩开挖普遍采用的方法是自上而下分层明挖的方法。该方法具体来讲，首先根据坝体的体形确定两岸坝肩坝顶高程以下需要挖除的拱肩槽的范围。在此范围的基础上，按一定的安全坡度向坝顶上部高程、上游面、下游面三个方向放坡。建基面与开挖坡开口线之间的范围就是需要被挖除的坝肩岩体。确定了需要被挖除的岩体的范围后，按自上而下的原则分层开挖。拱坝多修建于高山峡谷地带中，两岸山体普遍较高，而且山体天然坡度较陡，两岸山体顶部高程远高于拱坝的坝顶高程。按常规的开挖方式，从坝顶高程向上部高程放坡时，由于山体陡峻，起坡线到开口线的高差一般会很大，容易人为的形成高陡边坡，这样的开挖方式最终开挖掉的岩体远大于嵌入坝肩的坝体的体积，一方面导致开挖工程量非常巨大，两岸山体越高，开挖工程量越大。另一方面为保证坝顶以上开挖面、上游面及下游面的施工期及运行期的坡面稳定，需要采取大量的支护措施，且支护措施施工的难度也非常大。此外，大面积的开挖及大面积的人工支护处理还会严重影响坝顶以上的地形地貌及植被覆盖，对生态环境造成巨大破坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种开挖土石方体积小的拱坝拱肩槽开挖的方法。

拱坝拱肩槽开挖的方法包括如下步骤：

a、在左右两岸山体中沿拱坝轴线分别开挖一条辅助洞，辅助洞底板高程为拱坝坝顶设计高程，辅助洞长度大于待开挖拱肩槽在水平面上投影的长度，辅助洞宽度大于待开挖的拱肩槽的最大宽度；

b、对辅助洞的洞脸及洞顶以上边坡进行支护；

c、按拱坝的坝体轮廓尺寸要求,自辅助洞底板开始向下分层开挖满足拱坝嵌深要求的拱肩槽,每开挖一层拱肩槽,即对该层拱肩槽的上、下游面及建基面进行支护,然后开挖下一层拱间槽,直至开挖至预定的拱肩槽底部；

d、在拱坝混凝土浇筑完毕后，对辅助洞进行回填。

进一步的是：两岸山体中预先设置有上坝交通洞/帷幕灌浆洞，步骤a中辅助洞由上坝交通洞/帷幕灌浆洞的出口段扩挖形成，步骤d中对辅助洞进行回填的范围仅限于上坝交通洞/帷幕灌浆洞的扩挖部分。

进一步的是：步骤c中拱肩槽分层开挖方法为小梯段台阶爆破法。

本发明的有益效果是：常规的拱坝拱肩槽开挖法必须从坝顶以上的开口线开始开挖，而本发明的方法可以从辅助洞底板开始铅直往下开挖，所以就不需要开挖辅助洞以上的范围，也不需要向下游侧和上游侧放坡。这样就可以尽可能的避免对坝顶以上边坡的开挖与扰动，减少拱肩槽岩体的开挖工程量，减少开挖面的支护处理工程量，节约坝肩开挖施工工期，降低工程造价，同时还可以避免对坝顶以上的植被及生态环境产生较大影响，具有非常高的工程实用价值。

附图说明

图1是俯视方向的本发明拱坝拱肩槽开挖方法的示意图；

图2是图1中A-A剖视方向的本发明拱坝拱肩槽开挖方法的示意图；

图3是图1中B-B向的本发明拱坝拱肩槽开挖方法的示意图；

图4是俯视方向的现有技术拱坝拱肩槽开挖方法的示意图；

图5是图4中A-A剖视方向的现有技术拱坝拱肩槽开挖方法的示意图；

图6是图4中B-B向的现有技术拱坝拱肩槽开挖方法的示意图；