一種高彈模墊座式復(fù)合壩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水電水利工程水工建筑物【技術(shù)領(lǐng)域】，具體提供了一種高彈模墊座式復(fù)合壩，包括從上游至下游依次設(shè)置的混凝土面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、上游主堆石區(qū)和下游次堆石區(qū)，所述混凝土面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)的底部設(shè)有高趾墻區(qū)，所述上游主堆石區(qū)和下游次堆石區(qū)的底部設(shè)有低壓縮區(qū)，所述低壓縮區(qū)置于高趾墻區(qū)的下游且在高趾墻區(qū)的頂高程以下。該發(fā)明高趾墻區(qū)和低壓縮區(qū)的設(shè)置，降低壩體和混凝土面板的變形和應(yīng)力，達(dá)到200m級面板堆石壩的標(biāo)準(zhǔn)，使得300m級面板堆石壩技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)安全。
【專利說明】一種高彈模墊座式復(fù)合壩

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水電水利工程水工建筑物【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高彈模墊座式復(fù)合 壩。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著水電戰(zhàn)略的實(shí)施，在水能資源豐富的西南、西北地區(qū)，一大批高壩已建、在建 或待建。土石壩是當(dāng)今壩工建設(shè)中最常見的一種壩型，也是發(fā)展最快的一種壩型，約占已建 大壩總數(shù)的95%以上。全世界壩高超過15m的土石壩有29000多座，其中我國擁有15000 余座，主要包括均質(zhì)土壩、心墻壩和混凝土面板堆石壩等。
[0003] 鋼筋混凝土面板堆石壩是上世紀(jì)70年代后期開始發(fā)展起來的一種新壩型，其在 實(shí)踐中體現(xiàn)出安全性、經(jīng)濟(jì)性、施工方便和適應(yīng)性良好的特點(diǎn)，雖然起步較晚但發(fā)展很快， 深受壩工界的青睞。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2011年9月，國際上已建、在建和擬建的面板堆石 壩，從工程數(shù)量、壩高到工程規(guī)模都居前列。我國至今已建和在建面板堆石壩有270多座， 總數(shù)占全世界的50%。隨著大壩建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的積累以及設(shè)計(jì)水平的提高，面板堆石壩的高度還 在不斷的增大，水布埡大壩高達(dá)233m，為世界上已建最高面板堆石壩，也成為250m級高面 板堆石壩的成功案例。大石峽、茨哈峽、古水、馬吉、茹美等擬建的250?300m級超高面板堆 石壩目前也在規(guī)劃研究當(dāng)中，壩工界對超高面板堆石壩的安全性問題，主要存在以下?lián)模?(1)不能正確預(yù)測超高面板壩大壩沉降以及沉降導(dǎo)致的面板變形、應(yīng)力和對止水材料的要 求；（2)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)手段采用縮尺模型材料，是否能正確預(yù)測超高面板壩大壩滲透穩(wěn)定性 問題以及筑壩材料的物理力學(xué)性質(zhì)；由于上述不確定因素的存在，是否能提出高耐擠壓、高 抗裂的混凝土面板材料和結(jié)構(gòu)形式，是否能提出滿足超高面板壩大變形的接縫止水結(jié)構(gòu)形 式和材料，已經(jīng)成為現(xiàn)在壩工界研究較多的問題。
[0004] 但是，水布埡的建成成為250m級高面板堆石壩的成功案例，以被壩工界所接受。 如果擬建的300m級超高面板堆石壩的變形、面板撓度和應(yīng)力、接縫止水的變形量級達(dá)到 200m級面板堆石壩的程度，亦可以為壩工界接受，也就解決了 300m級超高面板堆石壩的技 術(shù)瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中300m級超高面板堆石壩的變形、面板撓度和應(yīng) 力等技術(shù)上的可行性問題。
[0006] 為此，本發(fā)明提供了一種高彈模墊座式復(fù)合壩，包括從上游至下游依次設(shè)置的混 凝土面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、上游主堆石區(qū)和下游次堆石區(qū)，所述混凝土面板、墊層區(qū)、過渡 區(qū)的底部設(shè)有高趾墻區(qū)，所述上游主堆石區(qū)和下游次堆石區(qū)的底部設(shè)有低壓縮區(qū)，所述低 壓縮區(qū)置于高趾墻區(qū)的下游且在高趾墻區(qū)的頂高程以下。
[0007] 上述混凝土面板和高趾墻區(qū)上游側(cè)由上游至下游依次設(shè)置有壓重區(qū)和鋪蓋區(qū)。
[0008] 上述壓重區(qū)和鋪蓋區(qū)的底高程高于低壓縮區(qū)底部10m以上。
[0009] 上述高趾墻區(qū)頂部上游側(cè)端點(diǎn)以上鋪蓋區(qū)的厚度不小于10m。
[0010] 上述高趾墻區(qū)上游側(cè)坡比為1 :t，且t的取值范圍為0?0. 2,高趾墻區(qū)下游側(cè)與 低壓縮區(qū)的分區(qū)坡比為1 :s，且S不小于0.5。
[0011] 上述高趾墻區(qū)和低壓縮區(qū)的高度一致，且其高度與復(fù)合壩的壩高的比值為〇. 1? 0· 4。
[0012] 上述高趾墻區(qū)的底部設(shè)置有高趾墻基礎(chǔ)固結(jié)灌漿層。
[0013] 上述高趾墻區(qū)內(nèi)設(shè)置灌漿廊道，在灌漿廊道中設(shè)置帷幕灌漿層。
[0014] 上述混凝土面板、墊層區(qū)和過渡區(qū)的坡比相同，均為1 :m，且m的取值范圍為 1. 35?1. 7 ;下游次堆石區(qū)的下游側(cè)坡比為1 :n，且η的取值范圍為1. 25?1. 8。
[0015] 上述上游主堆石區(qū)和下游次堆石區(qū)的分區(qū)坡比為1 :k，且k的取值范圍為0? I. 35。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下： (1)高彈模墊座式復(fù)合壩壩體底部設(shè)置的低壓縮區(qū)，高趾墻區(qū)及其底部的高趾墻基礎(chǔ) 固結(jié)灌漿層和帷幕灌漿層與壩體中、上部設(shè)置的上游主堆石區(qū)、下游次堆石區(qū)和混凝土面 板一起，形成了封閉的防滲體系。
[0017] (2)本發(fā)明提出的高彈模墊座式復(fù)合壩，可以使得300m級超高面板堆石壩的應(yīng) 力、沉降以及分縫結(jié)構(gòu)的變形等等安全性指標(biāo)，滿足現(xiàn)有的《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 (DL/T5016-2011、SL228-98)和《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005)的要 求，使得300m級超高面板堆石壩在技術(shù)上可行。
[0018] (3)本發(fā)明提出的高彈模墊座式復(fù)合壩充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ咽牧希瑵M足經(jīng)濟(jì)性 的要求，具有良好的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。
[0019] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明高彈模墊座式復(fù)合壩的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 附圖標(biāo)記說明：1、混凝土面板；2、墊層區(qū)；3、過渡區(qū)；4、上游主堆石區(qū)；5、下游次 堆石區(qū)；6、高趾墻區(qū)；7、高趾墻基礎(chǔ)固結(jié)灌漿層；8、帷幕灌漿層；9、低壓縮區(qū)；10、鋪蓋區(qū)； II、 壓重區(qū)。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 實(shí)施例1 : 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中300m級超高面板堆石壩的變形、面板撓度和應(yīng)力等技術(shù)上的可 行性問題，本實(shí)施例提供了一種如圖1所示的高彈模墊座式復(fù)合壩，包括從上游至下游依 次設(shè)置的混凝土面板1、墊層區(qū)2、過渡區(qū)3、上游主堆石區(qū)4和下游次堆石區(qū)5,所述混凝土 面板1、墊層區(qū)2、過渡區(qū)3的底部設(shè)有高趾墻區(qū)6,所述上游主堆石區(qū)4和下游次堆石區(qū)5 的底部設(shè)有低壓縮區(qū)9,所述低壓縮區(qū)9置于高趾墻區(qū)6的下游且在高趾墻區(qū)6的頂高程以 下。
[0023] 其中，高趾墻區(qū)6按照重力壩設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)遵守《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 (L5108-1999、SL319-2005)的相關(guān)規(guī)定。高趾墻區(qū)6的高度，按照減小混凝土面板1的應(yīng) 力、變形為200m級面板堆石壩的量級；高趾墻區(qū)6的設(shè)置，可有效減小混凝土面板1的應(yīng)力 和變形；混凝土面板1的結(jié)構(gòu)及其止水結(jié)構(gòu)和材料按照200m級面板堆石壩的要求選用即 可。
[0024] 而低壓縮區(qū)9的設(shè)置使得高趾墻區(qū)6滿足相關(guān)規(guī)范對其穩(wěn)定和應(yīng)力的要求，同時， 低壓縮區(qū)9的設(shè)置，可以降低壩體和混凝土面板1的變形和應(yīng)力，達(dá)到200m級面板堆石壩 的標(biāo)準(zhǔn)，使得300m級面板堆石壩技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)安全，使得300m級面板堆石壩可以為人們 所接受。
[0025] 另外，低壓縮區(qū)9可以采用一種低壓縮材料，比如常規(guī)設(shè)計(jì)中的墊層料或其改性 料、過渡料、干貧混凝土料、碾壓混凝土材料、改性砂礫石料等，也可以采用上述幾種材料的 組合，低壓縮區(qū)9盡可能選用上述材料中施工簡單、造價低的材料，滿足經(jīng)濟(jì)性要求。
[0026] 實(shí)施例2 : 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，為了對混凝土面板1和高趾墻區(qū)6起到保護(hù)作用，所述混凝土面 板1和高趾墻區(qū)6上游側(cè)由上游至下游依次設(shè)置有壓重區(qū)11和鋪蓋區(qū)10 ;所述壓重區(qū)11 和鋪蓋區(qū)10的底高程高于低壓縮區(qū)9底部10m以上；所述高趾墻區(qū)6頂部上游側(cè)端點(diǎn)以上 鋪蓋區(qū)10的厚度不小于l〇m，并滿足鋪蓋區(qū)10的允許坡降要求。
[0027] 而所述高趾墻區(qū)6上游側(cè)坡比為1 :t，且t的取值范圍為0?0. 2,高趾墻區(qū)6下 游側(cè)與低壓縮區(qū)9的分區(qū)坡比為1 :S，且S不小于0. 5,并根據(jù)工程實(shí)際確定。所述高趾墻 區(qū)6和低壓縮區(qū)9的高度一致，且其高度與復(fù)合壩的壩高的比值為0. 1?0. 4,其比值越小 越好，并根據(jù)工程實(shí)際確定。
[0028] 所述高趾墻區(qū)6的底部設(shè)置有高趾墻基礎(chǔ)固結(jié)灌漿層7 ;所述高趾墻區(qū)6內(nèi)設(shè)置 灌漿廊道，在灌漿廊道中設(shè)置帷幕灌漿層8 ;混凝土面板1、高趾墻區(qū)6、高趾墻基礎(chǔ)固結(jié)灌 漿層7和帷幕灌漿層8作為該壩體的防滲結(jié)構(gòu)。
[0029] 所述混凝土面板1、墊層區(qū)2和過渡區(qū)3的坡比相同，均為1 :m，且m的取值范圍為 1. 35?1. 7 ;下游次堆石區(qū)5的下游側(cè)坡比為1 :n，且η的取值范圍為1. 25?1. 8 ;所述上 游主堆石區(qū)4和下游次堆石區(qū)5的分區(qū)坡比為1 :k，且k的取值范圍為0?1. 35,并根據(jù)工 程實(shí)際確定，一般取0.2。
[0030] 另外，本實(shí)施例中墊層區(qū)2、過渡區(qū)3、上游主堆石區(qū)4、下游次堆石區(qū)5、壓重區(qū)11 和鋪蓋區(qū)10均可采用堆石材料填筑，包括建筑物區(qū)開挖料、料場塊石料以及料場砂礫石料 等。堆石材料的選擇須滿足《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5016-201USL228-98)的 相關(guān)要求。本實(shí)施例充分利用建筑物的開挖料，減少棄料和渣場的面積，減小大壩施工對環(huán) 境的影響，降低工程造價，提高壩體和樞紐的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境生態(tài) 效益。
[0031] 需要注意的是，本實(shí)施例中的上述參數(shù)必須滿足《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 (DL/T5016-2011、SL228-98)和《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005) 的要求。上游主堆石區(qū)4和下游次堆石區(qū)5壩體結(jié)構(gòu)，必須驗(yàn)算壩體沉降、變形、應(yīng)力 以及面板撓度和應(yīng)力、周邊縫、垂直縫變位等，滿足《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/ T5016-2011、SL228-98)的規(guī)定；必須驗(yàn)算高趾墻的應(yīng)力和穩(wěn)定，滿足《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī) 范》（L5108-1999、SL319-2005)的相關(guān)規(guī)定；必須驗(yàn)算壩體各料區(qū)(包括低壓縮區(qū)）的滲透 穩(wěn)定性。高趾墻區(qū)6作為低壓縮區(qū)9的防滲結(jié)構(gòu)和壩體防滲結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分，采用混 凝土澆筑，并設(shè)置封閉的止水系統(tǒng)。低壓縮區(qū)9選用墊層料、過渡料、碾壓混凝土或者改性 砂礫石料等材料，采用碾壓式施工方法。
[0032] 以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡 是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高彈模墊座式復(fù)合壩，包括從上游至下游依次設(shè)置的混凝土面板（1)、墊層 區(qū)（2)、過渡區(qū)（3)、上游主堆石區(qū)（4)和下游次堆石區(qū)（5)，其特征在于：所述混凝土面板 (1)、墊層區(qū)（2)、過渡區(qū)（3)的底部設(shè)有高趾墻區(qū)（6)，所述上游主堆石區(qū)（4)和下游次堆 石區(qū)（5)的底部設(shè)有低壓縮區(qū)（9)，所述低壓縮區(qū)（9)置于高趾墻區(qū)（6)的下游且在高趾墻 區(qū)（6)的頂高程以下。
2. 如權(quán)利要求1所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述混凝土面板（1)和高 趾墻區(qū)（6)上游側(cè)由上游至下游依次設(shè)置有壓重區(qū)（11)和鋪蓋區(qū)（10)。
3. 如權(quán)利要求2所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述壓重區(qū)（11)和鋪蓋區(qū) (10)的底高程高于低壓縮區(qū)（9)底部10m以上。
4. 如權(quán)利要求2所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述高趾墻區(qū)（6)頂部上 游側(cè)端點(diǎn)以上鋪蓋區(qū)（10)的厚度不小于l〇m。
5. 如權(quán)利要求1所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述高趾墻區(qū)（6)上游側(cè) 坡比為1 :t，且t的取值范圍為0?0. 2,高趾墻區(qū)（6)下游側(cè)與低壓縮區(qū)（9)的分區(qū)坡比 為1 :S，且S不小于0.5。
6. 如權(quán)利要求1所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述高趾墻區(qū)（6)和低壓 縮區(qū)（9)的高度一致，且其高度與復(fù)合壩的壩高的比值為0. 1?0. 4。
7. 如權(quán)利要求1所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述高趾墻區(qū)￠)的底部 設(shè)置有高趾墻基礎(chǔ)固結(jié)灌漿層（7)。
8. 如權(quán)利要求1所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述高趾墻區(qū)￠)內(nèi)設(shè)置 灌漿廊道，在灌漿廊道中設(shè)置帷幕灌漿層（8)。
9. 如權(quán)利要求1所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述混凝土面板（1)、墊層 區(qū)⑵和過渡區(qū)⑶的坡比相同，均為1 :m，且m的取值范圍為1. 35?1. 7 ;下游次堆石區(qū) (5)的下游側(cè)坡比為1 :n，且η的取值范圍為1.25?1.8。
10. 如權(quán)利要求1所述的高彈模墊座式復(fù)合壩，其特征在于：所述上游主堆石區(qū)（4)和 下游次堆石區(qū)（5)的分區(qū)坡比為1 :k，且k的取值范圍為0?1. 35。
【文檔編號】E02B7/04GK104120686SQ201410361477
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】蔡新合, 姚栓喜, 雷艷, 郝麗莎, 張曉將, 魏堅(jiān)政, 王君利, 吳峻峰, 李鋒 申請人:中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司