本發(fā)明屬于深厚覆蓋層的大壩領(lǐng)域，具體涉及一種土工膜防滲砂礫石壩。

背景技術(shù)：

國(guó)內(nèi)外在深厚覆蓋層上修建的各類(lèi)擋水建筑物較多，資料顯示，覆蓋層上修建的混凝土閘壩，國(guó)內(nèi)的下馬嶺水電站重力壩最大高度為33m，覆蓋層厚37m；福堂水電站擋水閘高31m，覆蓋層厚65m；原蘇聯(lián)的古比雪夫水電站廠房、甫涼斯克水電站廠房，均為修建在覆蓋層基礎(chǔ)的閘壩，壩高分別為57m、52m。以上工程均已安全運(yùn)行多年，積累了豐富的理論研究成果及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑地基設(shè)計(jì)規(guī)范》中，推薦采用經(jīng)典土力學(xué)理論中的分層總和法進(jìn)行計(jì)算，近年來(lái)，計(jì)算機(jī)手段的迅速發(fā)展進(jìn)一步發(fā)展，土的本構(gòu)關(guān)系迅速成熟，如鄧肯一張(duncan—chang)模型、k-g模型,非線(xiàn)非彈性模型計(jì)算有dp準(zhǔn)則等。其中鄧肯彈性非線(xiàn)性模型能較好模擬土體非線(xiàn)性變形性質(zhì)，在土工結(jié)構(gòu)有限元分析中得到廣泛應(yīng)用。

然而，部分工程因變形控制處理不當(dāng)引起安全問(wèn)題的實(shí)例屢見(jiàn)不鮮，如安徽省長(zhǎng)江北岸裕溪河口的排水閘，為砂壤土及深厚細(xì)砂層地基，采用16孔淺孔結(jié)合8孔深孔的布置形式，運(yùn)行中出現(xiàn)總沉降量、沉降差均較大的情況；淮河中游蓄洪區(qū)城西湖分洪閘地基為深厚重壤土，采用2孔深閘結(jié)合8孔淺閘的布置形式，也出現(xiàn)沉降差過(guò)大現(xiàn)象，以上兩個(gè)工程均引起不同程度的建筑物傾斜、止水拉裂，甚至混凝土開(kāi)裂，嚴(yán)重影響工程運(yùn)行安全，后期進(jìn)行了改造加固。2010年完工的大渡河沙灣水電站工程，廠房及右側(cè)壩段為巖基，壩高約80米，泄洪閘壩段為回填砂卵石基礎(chǔ)，壩高約30.5米，運(yùn)行以來(lái)，總沉降量、沉降差均出現(xiàn)大于規(guī)范要求情況，目前雖尚未影響建筑物正常運(yùn)行，但長(zhǎng)期發(fā)展可能導(dǎo)致建筑物傾斜、閘門(mén)及啟閉機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)損傷問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明深入研究不同地基處理措施、施工工序下高閘壩建筑物應(yīng)力應(yīng)變，分析其沉降量及沉降差等控制指標(biāo)，除按照規(guī)范進(jìn)行常規(guī)設(shè)計(jì)外，深厚覆蓋層的水電站還進(jìn)行了廠房及泄洪閘基礎(chǔ)三維靜動(dòng)力有限元仿真分析，同時(shí)針對(duì)機(jī)組震動(dòng)、水流脈動(dòng)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)影響，又進(jìn)行了靜動(dòng)力三維有限元計(jì)算研究，通過(guò)大量的研究分析，不同建筑物采取了多種地基處理措施，廠房壩段采用灌注樁+旋噴樁、泄洪閘采取振沖、旋噴樁、下游防沖墻、土工膜防滲沙礫石壩液化處理。

為此，本發(fā)明提供了一種土工膜防滲砂礫石壩。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種土工膜防滲砂礫石壩，包括壩基、由砂礫石構(gòu)成的壩體、與排水棱體連接的反壓平臺(tái)，所述壩體和反壓平臺(tái)位于壩基上，所述反壓平臺(tái)與所述壩體連接，所述壩體包括上游壩體和下游壩體，所述下游壩體的壩基上設(shè)有多根樁深為15m的振沖碎石樁，多根所述振沖碎石樁呈正三角形布設(shè)，相鄰兩根振沖碎石樁之間的間距為4m；

所述上游壩體的壩面上設(shè)有復(fù)合土工膜，所述復(fù)合土工膜用于防滲。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，還包括l型排水體，所述l型排水體與下游排水棱體連接，l型排水體包括豎向排水體和水平排水體，所述豎向排水體的下端與所述水平排水體的一端連接，位于上游的豎向排水體表面設(shè)有反濾保護(hù)層，水平排水體的底部也設(shè)有反濾保護(hù)層，所述反濾保護(hù)層用于防止壩體和壩基砂礫料中細(xì)顆粒的流失。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，所述壩體的側(cè)面設(shè)有用于防滲的混凝土防滲墻。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，所述混凝土防滲墻的厚度為1m，深度為49.1m。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，所述混凝土防滲墻上設(shè)有刺墻，所述刺墻頂寬0.5m，所述刺墻伸入壩體內(nèi)18.6m，所述刺墻沿上下游方向的比例為1∶0.15。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的振沖碎石樁與壩基形成復(fù)合地基，配合反壓平臺(tái)，有效解決地基液化問(wèn)題；本發(fā)明的壩體內(nèi)設(shè)置有l(wèi)型排水體與下游排水棱體相接，豎向排水體上游設(shè)反濾保護(hù)層，水平排水體底部基礎(chǔ)表面也設(shè)有反濾保護(hù)層，對(duì)壩體和壩基砂礫料中細(xì)顆粒流失有很好的預(yù)防作用；本發(fā)明的復(fù)合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部，防身效果特別明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的a-a剖視圖。

圖中：10、壩基；11、振沖碎石樁；20、壩體；21、上游壩體；22、下游壩體；30、反壓平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例公開(kāi)了一種土工膜防滲砂礫石壩，包括壩基10、由砂礫石構(gòu)成的壩體、與排水棱體連接的反壓平臺(tái)30，壩體和反壓平臺(tái)30位于壩基10上，反壓平臺(tái)30與壩體連接，壩體包括上游壩體21和下游壩體22，下游壩體22的壩基10上設(shè)有多根樁深為15m的振沖碎石樁11，多根振沖碎石樁11呈正三角形布設(shè)，相鄰兩根振沖碎石樁11之間的間距為4m；

上游壩體21的壩面上設(shè)有復(fù)合土工膜，復(fù)合土工膜用于防滲。

本實(shí)施例的土工膜防滲砂礫石壩，還包括l型排水體，l型排水體與下游排水棱體連接，l型排水體包括豎向排水體和水平排水體，豎向排水體的下端與水平排水體的一端連接，位于上游的豎向排水體表面設(shè)有反濾保護(hù)層，水平排水體的底部也設(shè)有反濾保護(hù)層，反濾保護(hù)層用于防止壩體和壩基10砂礫料中細(xì)顆粒的流失。

本實(shí)施例圍堰以下結(jié)合壩體防滲采用厚1.0m混凝土防滲墻防滲，防滲設(shè)計(jì)深度為49.10m。圍堰以上復(fù)合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部，因此，本實(shí)施例壩體的側(cè)面設(shè)有用于防滲的混凝土防滲墻。優(yōu)選混凝土防滲墻的厚度為1m，深度為49.1m。

為防止與左側(cè)擋墻等混凝土建筑物間發(fā)生接觸沖刷，參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，在擋墻上增設(shè)刺墻，混凝土防滲墻上設(shè)有刺墻，刺墻頂寬0.5m，刺墻伸入壩體內(nèi)18.6m，刺墻沿上下游方向的比例為1∶0.15。

本實(shí)施例以右岸攔河壩為例，具體說(shuō)明土工膜防滲砂礫石壩的結(jié)構(gòu)：

右岸攔河壩采用土工膜防滲砂礫石壩，與上游圍堰結(jié)合。壩頂全長(zhǎng)295.00m，壩頂高程3079.00m。壩基10高程3052.00m，最大壩高27.00m，上游壩坡比為1∶2.5～1∶1.75。下游壩坡1∶1.7，壩坡后部設(shè)置25m反壓平臺(tái)30，反壓平臺(tái)30尾部為棱體排水。在壩基10下游范圍正三角形布設(shè)樁徑1m、間距4m×4m、樁深為15m的振沖碎石樁11，形成復(fù)合地基，與反壓平臺(tái)30一起，有效解決地基液化問(wèn)題。壩內(nèi)設(shè)置有l(wèi)型排水體與下游排水棱體相接，豎向排水體上游設(shè)反濾保護(hù)層，水平排水體底部基礎(chǔ)表面也設(shè)有反濾保護(hù)層，以防止壩體和壩基10砂礫料中細(xì)顆粒流失。圍堰以下結(jié)合壩體防滲采用厚1.0m混凝土防滲墻防滲，防滲設(shè)計(jì)深度為49.10m。圍堰以上復(fù)合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部。

為防止與左側(cè)擋墻等混凝土建筑物間發(fā)生接觸沖刷，參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，在擋墻上增設(shè)刺墻，頂寬0.5m，上下游方向1∶0.15，伸入土石壩內(nèi)18.6m。

左副壩段布置在左岸階地上，由于廠房基坑開(kāi)挖深度較大，為降低左副壩高度，廠房左側(cè)首先采用砂卵石回填至3059.00m高程，以上采用重力壩擋水，壩頂高程3079.00m，壩段長(zhǎng)90.433m，壩頂寬7.0m，上游面上部直立，高程3072.00m以下為傾向上游的1∶0.2坡，下游面上部直立，3072.00m以下為斜坡，坡比1∶0.6。左副壩段共分5個(gè)壩段，基礎(chǔ)高程底高程由3059.00m逐漸抬升到3079.00m。

本實(shí)施例的8孔泄洪閘采用帶胸墻的底孔型式，閘頂高程3079m，最大閘高為26.5m?？卓诔叽鐬?.00m×5.20m(寬×高)。閘墩設(shè)為縫墩，閘室底板末端以1∶4緩坡與消力池底板銜接，消力池長(zhǎng)107m，底板頂高程為3047.50m，厚2.50m，底板設(shè)φ50mm排水孔，其底部設(shè)0.5m厚反濾層；消力池末端設(shè)混凝土防沖墻，厚1m，深度為10m。池內(nèi)上游并排設(shè)置9個(gè)4m高的差動(dòng)坎以形成淹沒(méi)水躍。消力池出口設(shè)置3m寬導(dǎo)砂槽，以利于泥沙沖出消力池。

生態(tài)放水孔分2孔，互為備用。均采用帶胸墻的底孔型式，閘室上下游方向長(zhǎng)30m，壩頂總長(zhǎng)12.50m。過(guò)流孔口尺寸2.5m×5.0m(寬×高)，進(jìn)口底板高程3058.00m。生態(tài)放水孔下游消能工與泄洪閘共用一個(gè)消力池。

1#～6#泄洪閘閘室地基為中密的中粗砂，實(shí)際樁徑為1.5m，采用等邊三角形布置，間距2.5m，面積置換率為0.16，經(jīng)載荷檢測(cè)，單樁承載力特征值為942kpa，復(fù)合地基承載力特征值為380kpa。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)，其樁間土承載力為384～425kpa，均說(shuō)明振沖對(duì)地基擠密效果明顯，成果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

7#～8#泄洪閘及生態(tài)放水孔基礎(chǔ)受廠房開(kāi)挖影響，位于回填后砂卵石上，選用開(kāi)挖料中的良好級(jí)配砂卵石回填，為改善填筑質(zhì)量，同時(shí)在靠近混凝土側(cè)設(shè)置過(guò)渡層，嚴(yán)格按照相對(duì)密度大于0.8控制、過(guò)渡料相對(duì)密度按大于0.75控制；以滿(mǎn)足地基承載力要求。由于回填后期壓縮沉降需要一定的歷時(shí)，為了加快施工進(jìn)度，同時(shí)考慮該段屬于廠房基礎(chǔ)強(qiáng)處理和1#～6#泄洪閘基礎(chǔ)振沖樁弱處理的過(guò)渡段，對(duì)該部位回填后基礎(chǔ)進(jìn)行旋噴樁處理，旋噴深度選用17m，樁徑1.0m，間排距3.0m。梅花狀布置。

左岸魚(yú)道全長(zhǎng)1100.46m，兩個(gè)進(jìn)魚(yú)口布置在廠房尾水渠出口及下游部位，線(xiàn)路由廠房尾水向下游延伸，從跨魚(yú)道橋(魚(yú)0+316.92m～魚(yú)0+335.13m)底穿過(guò)進(jìn)廠公路，然后沿進(jìn)廠公路左側(cè)折回上游，于樁號(hào)魚(yú)0+823處采用在左副壩上開(kāi)孔方式過(guò)壩，繼續(xù)沿左岸上游邊坡向上游庫(kù)區(qū)延伸至1#、2#出魚(yú)口。結(jié)合轉(zhuǎn)彎段布置共設(shè)置9處休息室，底坡坡度1％。設(shè)置兩處觀察室，用以觀察統(tǒng)計(jì)過(guò)魚(yú)種類(lèi)及數(shù)量等。

根據(jù)魚(yú)類(lèi)特性及水流條件，設(shè)置2個(gè)進(jìn)魚(yú)口，高程分別為3053.00m、3054.00m。魚(yú)道采用同側(cè)豎縫式鋼筋混凝土池室，控制流速為0.9m/s～1.1m/s，魚(yú)道寬2.0m,豎縫寬度為0.3m。高度按正常運(yùn)行水深2.5m加超高進(jìn)行設(shè)計(jì)。池室縱坡度取用2％。對(duì)魚(yú)0+811.019～魚(yú)0+892.424段進(jìn)行樁基處理，設(shè)計(jì)鋼筋混凝土灌注樁長(zhǎng)8m，樁徑1.0m，間排距4m。其余魚(yú)道均位于開(kāi)挖形成的中粗砂地基上。

本實(shí)施例的振沖碎石樁11與壩基10形成復(fù)合地基，配合反壓平臺(tái)30，有效解決地基液化問(wèn)題；本實(shí)施例的壩體內(nèi)設(shè)置有l(wèi)型排水體與下游排水棱體相接，豎向排水體上游設(shè)反濾保護(hù)層，水平排水體底部基礎(chǔ)表面也設(shè)有反濾保護(hù)層，對(duì)壩體和壩基10砂礫料中細(xì)顆粒流失有很好的預(yù)防作用；本實(shí)施例的復(fù)合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部，防身效果特別明顯。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。