本發(fā)明涉及水利電工程領(lǐng)域，更具體地說涉及一種高寒區(qū)土石壩護(hù)坡防冰推結(jié)構(gòu)及其施工方法，該方法適用于在高寒區(qū)建設(shè)土石壩時(shí)，利用該方法高寒區(qū)土石壩護(hù)坡防冰推結(jié)構(gòu)達(dá)到土石壩護(hù)坡防凍脹效果。

背景技術(shù)：

土石壩護(hù)坡凍脹破壞是高寒區(qū)水利工程中普遍存在的問題。土石壩護(hù)坡在冬季負(fù)溫作用下會產(chǎn)生凍脹變形和冰拔破壞，春季溫度上升使其融化產(chǎn)生融沉變形，春季在風(fēng)浪作用下產(chǎn)生冰推力，經(jīng)過反復(fù)凍融、冰推和風(fēng)浪作用下土石壩護(hù)坡會產(chǎn)生破壞。

現(xiàn)有技術(shù)中防滲防凍脹結(jié)構(gòu)單一，防凍脹效果差，經(jīng)過反復(fù)凍融、凍脹、冰推和冰拔作用土石壩護(hù)坡產(chǎn)生破壞。沒有從本質(zhì)解決防凍脹問題，土石壩護(hù)坡經(jīng)過幾個(gè)凍融循環(huán)作用和冰凍害后，土石壩護(hù)坡產(chǎn)生凍脹破壞，不僅影響水庫的運(yùn)行效益而且增加了維護(hù)費(fèi)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的之一是提供了一種高寒區(qū)土石壩護(hù)坡結(jié)構(gòu)，對現(xiàn)有的土石壩護(hù)坡防凍脹形式與新的土石壩護(hù)坡防凍脹結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明本發(fā)明土石壩護(hù)坡防凍脹效果明顯，利用太陽能和風(fēng)能清潔能源抑制壩體填土凍脹、冰拔及護(hù)坡防凍脹等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的之二是提供了一種寒區(qū)土石壩護(hù)坡結(jié)構(gòu)的施工方法。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種高寒區(qū)土石壩護(hù)坡防冰推結(jié)構(gòu)，在壩體上游設(shè)有三個(gè)防凍脹結(jié)構(gòu)、太陽能控制系統(tǒng)和風(fēng)能控制系統(tǒng)，所述三個(gè)防凍脹結(jié)構(gòu)分別為鋪設(shè)在壩底和壩頂?shù)默F(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)、澆筑在壩坡處的鋼筋混凝土墻體、澆筑在壩坡處的防冰推結(jié)構(gòu)，所述鋼筋混凝土墻體和防冰推結(jié)構(gòu)位于所述壩坡對應(yīng)的水庫冬季蓄水位結(jié)冰區(qū)，所述太陽能控制系統(tǒng)和風(fēng)能控制系統(tǒng)位于大壩壩頂靠上游側(cè)。

進(jìn)一步，所述鋼筋混凝土墻體的頂部預(yù)埋鋼筋，所述鋼筋混凝土墻體頂部表面固定設(shè)有新型加熱材料。

進(jìn)一步，所述鋼筋混凝土墻體具有防凍脹性能，混凝土強(qiáng)度為c40，混凝土強(qiáng)度為c40，抗凍等級f200，混凝土配合比為水泥：砂子：石子：水：減水劑：引氣劑＝450:650:1150:150:4.51:2.7。

進(jìn)一步，所述新型加熱材料具有防水、絕緣、加熱性能，為特質(zhì)發(fā)熱板，外表面為黑色。

進(jìn)一步，所述防冰推結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，具有防凍脹性能，形狀為四邊形，混凝土強(qiáng)度為c40，抗凍等級f200，混凝土配合比為水泥：砂子：石子：水：減水劑：引氣劑＝450:650:1150:150:4.51:2.7。

進(jìn)一步，所述太陽能控制系統(tǒng)和風(fēng)能控制系統(tǒng)為交替工作模式系統(tǒng)，能自適應(yīng)互相切換到太陽能和風(fēng)能控制系統(tǒng)工作。

進(jìn)一步，所述現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)包括所述壩體上依次鋪設(shè)的土工膜、砂礫石墊層、現(xiàn)澆混凝土。

進(jìn)一步，所述現(xiàn)澆混凝土和所述鋼筋混凝土墻體頂部表面固定新型加熱材料的外表面在同一個(gè)平面上。

一種高寒區(qū)土石壩護(hù)坡防冰推結(jié)構(gòu)的施工方法，其方法步驟包括：

1)填筑壩體，將所述壩體制成直線形；

2)在壩坡對應(yīng)的水庫冬季蓄水位結(jié)冰區(qū)澆筑混凝土墻體，所述鋼筋混凝土墻體的頂部安裝新型加熱材料，將新型加熱材料的電源連接線延伸至壩頂上游側(cè)；

3)在所述壩體的表面依次鋪設(shè)土工膜、砂礫石墊層至壩頂；

4)在所述砂礫石墊層上沿壩底至所述鋼筋混凝土墻體靠近所述壩底的一側(cè)澆筑現(xiàn)澆混凝土；

5)在所述的鋼筋混凝土墻體一側(cè)澆筑防冰推結(jié)構(gòu)；

6)在所述防冰推結(jié)構(gòu)的一側(cè)至壩頂澆筑現(xiàn)澆混凝土；

7)在所述的壩頂靠近上游側(cè)安裝太陽能控制系統(tǒng)和風(fēng)能控制系統(tǒng)，將其與新型加熱材料的電源連接線相連接；

8)在冬季水庫護(hù)坡結(jié)冰時(shí)啟動(dòng)太陽能控制系統(tǒng)或風(fēng)能控制系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述步驟2)中鋼筋混凝土墻體寬為1-3m，高為1-3m，沿著壩軸線方向布置。

進(jìn)一步，所述步驟2)中所述鋼筋混凝土墻體的頂部預(yù)埋鋼筋，所述鋼筋混凝土墻體頂部表面固定設(shè)有新型加熱材料，沿著壩軸線方向布置。

進(jìn)一步，所述步驟6)中防冰推結(jié)構(gòu)寬為0.5m，高為0.8m，沿著壩軸線方向布置。

本發(fā)明的有益效果為：

利用太陽能系統(tǒng)和風(fēng)能控制系統(tǒng)將新型材料加熱，將冬季蓄水位結(jié)冰區(qū)護(hù)坡表面冰融化，防止冰對護(hù)坡的沖刷、凍脹、冰推、冰拔破壞；

防冰推結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步防止冰推和冰拔的作用，從而實(shí)現(xiàn)冰推和風(fēng)浪作用下對壩體產(chǎn)生破壞，通過雙重作用達(dá)到防凍脹效果。

本發(fā)明利用不同結(jié)構(gòu)形式和新型加熱材料達(dá)到防凍脹效果，與常規(guī)土石壩防凍脹結(jié)構(gòu)相比具有不均勻凍脹變形小，防冰推能力強(qiáng)，防凍脹效果好的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明防凍脹結(jié)構(gòu)平面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1、壩體；2、現(xiàn)澆混凝土；3、鋼筋混凝土墻體；4、預(yù)埋鋼筋；5、新型加熱材料；6、螺母；7、電源連接線；8、防冰推結(jié)構(gòu)；9、土工膜；10、砂礫石墊層；11、太陽能控制系統(tǒng)；12、風(fēng)能控制系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高寒區(qū)土石壩護(hù)坡防冰推結(jié)構(gòu)，沿壩體上游壩坡設(shè)有三個(gè)防凍脹結(jié)構(gòu)、太陽能控制系統(tǒng)和風(fēng)能控制系統(tǒng)，三個(gè)防凍脹結(jié)構(gòu)分別為鋪設(shè)在壩底和壩頂?shù)默F(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)、澆筑在壩坡處的鋼筋混凝土墻體、澆筑在壩坡處的防冰推結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土墻體的頂部預(yù)埋鋼筋，鋼筋混凝土墻體頂部表面固定設(shè)有新型加熱材料，防冰推結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，太陽能控制系統(tǒng)和風(fēng)能控制系統(tǒng)為交換式工作模式。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用不同結(jié)構(gòu)形式、新型防凍脹混凝土和加熱結(jié)構(gòu)達(dá)到防凍脹效果，與常規(guī)土石壩防凍脹結(jié)構(gòu)相比具有防冰推、冰拔能力強(qiáng)，防凍脹效果好等特點(diǎn)。本發(fā)明還提供了一種高寒區(qū)土石壩護(hù)坡防冰推結(jié)構(gòu)的施工方法。

技術(shù)研發(fā)人員：李卓;何勇軍;范光亞;楊陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院;李卓
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.04
技術(shù)公布日：2017.09.12