CN103195026A - 基于堆石混凝土的堆石坝加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于堆石混凝土的堆石坝加固方法，包括，步骤一：当坝体施工到需要加固的高程时，沿坝轴线方向在填筑层中设置多个堆石条带；步骤二：向堆石条带中浇注混凝土以形成堆石混凝土加固体；步骤三：向堆石混凝土加固体的上方继续铺填填筑层；步骤四：重复步骤一到步骤三，形成多层堆石混凝土加固体，直到达到堆石坝的设计高程。本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法工程造价低，施工简单，并且对堆石坝填筑施工的干扰也较小。

Description

基于堆石混凝土的堆石坝加固方法

技术领域

本发明涉及一种堤坝施工方法，特别是一种基于堆石混凝土的堆石坝加固方法。

背景技术

堆石坝是土石坝的一种，其为主体采用石料填筑，配以防渗体建成的坝。由于堆石坝具有可以就地取材、能适应各种不同的地形地质条件和气候条件、抵御高烈度地震的能力强等优点，堆石坝的建设和筑坝技术得以快速发展。

目前，我国为了使用西部的水力资源修建了大量面板堆石坝和心墙堆石坝。但是，西部地区地质条件复杂，地震频繁且烈度大，需要特别关注大坝抗震安全。实际震害和振动台试验成果均表明：在地震作用下，堆石坝坝顶处的堆石体最先失去平衡，并且坝体的初始破坏通常表现为坝顶附近坡面沿平面或近乎平面浅层滑动。对于心墙堆石坝，在坝的上下游面均会出现滑动，而对于面板堆石坝，则会在下游面上出现滑动。因此，必须要对堆石坝的这些部位采取抗震措施。

在现有技术中，堆石坝抗震方法包括：减缓坝坡并设置马道、加宽坝顶、在4/5坝高以上部位采用碾压混凝土加固、采用土工格栅、采用不锈钢钢筋加固等。但是，这些抗震方法具有工程造价较高、施工复杂、对大坝填筑施工干扰较大的缺陷。因此，急需一种工程造价低、施工简单的堆石坝抗震加固方法。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于堆石混凝土的堆石坝加固方法。本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法工程造价低，施工简单，并且对堆石坝填筑施工干扰也较小。

根据本发明，提出了一种基于堆石混凝土的堆石坝加固方法，包括：

步骤一：当堆石坝施工到需要加固的高程时，沿坝轴线方向在填筑层中设置多个堆石条带；

步骤二：向堆石条带中浇注混凝土以形成堆石混凝土加固体；

步骤三：在堆石混凝土加固体的上方继续铺填填筑层；

步骤四：重复步骤一到步骤三，形成多层水平的堆石混凝土加固体，直到达到堆石坝的设计高程。

通过本发明的方法，能在堆石坝施工过程中逐层形成堆石混凝土加固体，各层堆石混凝土加固体的施工对堆石坝填筑过程影响较小，方便了施工。

在一个实施例中，填筑层的厚度与处于其中的堆石条带的厚度相等。这种设计可最大程度简化施工过程，减少对堆石坝填筑施工的干扰。应注意地是，用语“厚度相等”并不是指数学意义上的完全相等，而是允许有工程施工许可范围内的误差。在一个优选的实施例中，在堆石坝的高程方向上，在相邻层堆石混凝土加固体之间设置有多个填筑层。这样，可进一步减少施工干扰并节约加固成本，也便于根据堆石坝实际填筑情况对堆石混凝土加固体的厚度进行调整。

在一个实施例中，堆石条带的石料的粒径在150-300mm之间。在一个实施例中，在步骤二中，使用的混凝土为自密实混凝土。与普通混凝土相比，自密实混凝土具有更好的流动性以能够完全填充堆石条带中的孔隙，从而由自密实混凝土和堆石条带形成的整体（即，堆石混凝土加固体）具有较高的强度。

在一个实施例中，在堆石坝的高程方向上，相邻层堆石混凝土加固体呈错开布置。在一个优选的实施例中，在堆石坝的高程方向上，相邻层堆石混凝土加固体之间的距离为2-4m。沿坝轴线方向，同层堆石混凝土加固体之间的距离为2-3m。

在一个实施例中，在步骤二中，在浇注混凝土之前，在堆石条带中设置一条或多条钢筋。通过这种设计，能够形成带有钢筋的堆石混凝土加固体，这种带有钢筋的堆石混凝土加固体整体性更好，抗地震能力更强。另外，本发明的方法所使用的钢筋量远小于现有技术中堆石坝加固方法所使用的钢筋的量，从而也降低了工程造价成本。在一个优选的实施例中，混凝土层的浇注表面距钢筋表面为50-100mm，以在钢筋表面形成保护层。在另一个实施例中，钢筋的长度小于堆石混凝土加固体的长度。

与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法能在坝体施工过程中逐层形成堆石混凝土加固体，各个施工层之间的影响较小，对堆石坝填筑过程的干扰小，方便了施工。另外，本发明使用的钢筋的量远小于现有技术，从而在保证加固效果的条件下，大幅度降低了工程造价成本。在本发明中使用了自密实混凝土，自密实混凝土具有更好的流动性从而能够完全填充堆石条带中的孔隙，使得堆石混凝土加固体具有较高的强度。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是堆石坝加固范围示意图；

图2是根据本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法的步骤示意图；

图3是图1中的加固范围的放大示意图；

图4是图3中的1-1剖视图；

图5是图3中的2-2剖视图；

图6是图3中的A部分的放大示意图。

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了堆石坝10的加固范围11。为了能够提高堆石坝10的抗震能力，在一个实施例中，堆石坝10的加固范围11选择为坝顶以下到1/5-1/4坝高的范围。应理解的是，在图1中仅以心墙堆石坝为例显示了加固范围，如图1所示加固范围包括堆石坝10的上下游两个边坡，而在面板堆石坝（未示出）中，加固范围仅处于无面板的边坡上。

图2显示了根据本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法20。如图2所示，根据本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法20包括，

步骤21：当堆石坝10施工到需要加固的高程时，沿坝轴线方向在填筑层中设置多个堆石条带；

步骤22：向堆石条带中浇注混凝土以形成堆石混凝土加固体；

步骤23：在堆石混凝土加固体的上方继续铺填填筑层；

步骤24：重复步骤21到步骤23，形成多层水平的堆石混凝土加固体，直到达到堆石坝的设计高程。

通过本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法20，在堆石坝施工过程中逐层形成堆石混凝土加固体（如图3中的31），各个施工层之间的影响较小，方便了施工。

下面来详细解释根据本发明的基于堆石混凝土的堆石坝加固方法20的各个步骤。

当堆石坝10施工到需要加固的高程时，沿坝轴线方向在填筑层（未示出）中设置第一水平层堆石条带41、41’、41’’，如步骤21。为了便于施工，将填筑层的厚度和处于该填筑层中的堆石条带41、41’、41’’中的每一个的高度设置为相同，这样可最大程度简化施工过程，减少对堆石坝10填筑施工的干扰。在一个实施例中，第一层堆石条带41、41’、41’’设置为沿坝轴线方向的间距为L1（如图5所示）。在本申请中，用语“填筑层”是指构筑堆石坝10时自下而上（沿堆石坝10的高程方向）逐层铺填碾压至材料密实而形成的层。在一个具体的实施例中，L1为2-3m。在一个优选的实施例中，同层的堆石条带41、41’、41’’之间的距离L1为2m。如图5所示，堆石条带41、41’（图5中仅显示了两个）沿坝轴线方向的宽度L3设置为0.5-1m。在一个具体的实施例中，堆石条带41、41’的沿坝轴线方向的宽度L3为0.8m。在一个实施例中，堆石条带41、41’、41’’选择粒径为150-300mm的石料，例如卵石。应注意地是，对于心墙堆石坝，堆石条带41、41’、41’’的横向延伸距离应当以不影响心墙13及其保护层为准；而对于面板堆石坝，堆石条带41、41’、41’’的横向延伸距离应当以不影响面板及其保护层为准。

在步骤21完成之后，即铺设堆石条带41、41’、41’’完成之后，向各个堆石条带41、41’、41’’上浇注混凝土以形成堆石混凝土加固体31，如步骤22。在一个优选的实施例中，所使用的混凝土为自密实混凝土。与普通混凝土相比，自密实混凝土具有更好的流动性以能够完全填充堆石条带41、41’、41’’中石料之间的孔隙，提高堆石混凝土加固体31的抗震强度。

为了能进一步提高堆石混凝土加固体31的强度，可在浇注混凝土之前，在各个堆石条带41、41’、41’’中设置多条钢筋61以进一步提高堆石混凝土加固体31的抗震强度。在图6所示的实施例中，仅设置了一条钢筋61。钢筋61可选择为现有技术中常用的钢筋，例如直径为32mm的I级螺纹钢筋（见国标GB1499.2-2007）。这样，即使堆石混凝土加固体31的混凝土发生断裂，仍有钢筋61保持堆石混凝土加固体31的主体结构，从而堆石混凝土加固体31的整体性得到提高，堆石坝10的抗地震能力也会更强。另外，本发明的方法所使用的钢筋是现有技术中常用的钢筋，并且其使用量远小于现有技术中堆石坝加固方法所使用的钢筋的量，从而也降低了工程造价成本。在一个优选的实施例中，钢筋61的长度小于堆石混凝土加固体31的长度。混凝土层的浇注表面62距钢筋61表面为50-100mm。这样，钢筋61完全处于堆石混凝土加固体31的内部，而不会受到外界环境的影响。

在完成第一层堆石混凝土加固体31后，向第一层堆石混凝土加固体31的上方铺填填筑层43（如图4所示），如步骤23。然后，向填筑层43的上方设置第二层堆石条带42、42’以形成第二层堆石混凝土加固体，如此重复步骤21到步骤23，形成多层堆石混凝土加固体，直到达到堆石坝10的设计高程。应注意地是，各个堆石条带的厚度均与其所在的填筑层的厚度相等，这样每一层施工面均不会出现大的台阶或凹陷，方便了施工。在一个优选的实施例中，在第一层堆石条带41和第二层堆石条带42之间铺填有多层填筑层，例如沿堆石坝10的高程方向上，在相邻层堆石条带之间可设置3-4个填筑层。在一个优选的实施例中，在堆石坝10的高程方向上，相邻层堆石混凝土加固体的各堆石混凝土加固体31（或图4中的堆石条带41、41’、41’’和42、42’）呈错开布置。在另一个实施例中，在堆石坝10的高程方向上，相邻层堆石混凝土加固体之间的距离L2为2-4m。这些设置方式均有助于提高堆石坝10的抗震性能。此外，各层堆石条带和堆石混凝土加固体所使用的原料相同而尺寸规定可根据实际情况作适应性修改，这方便了堆石坝10的施工。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进。本发明并不局限于文中公开的实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种基于堆石混凝土的堆石坝加固方法，包括：

步骤一：当堆石坝施工到需要加固的高程时，沿坝轴线方向在填筑层中设置多个堆石条带；

步骤二：向所述堆石条带中浇注混凝土以形成堆石混凝土加固体；

步骤三：在所述堆石混凝土加固体的上方继续铺填填筑层；

步骤四：重复步骤一到步骤三，形成多层水平的堆石混凝土加固体，直到达到堆石坝的设计高程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，使用的混凝土为自密实混凝土。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述填筑层的厚度与处于其中的堆石条带的厚度相等。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述堆石坝的高程方向上，在相邻层堆石混凝土加固体之间设置有多个填筑层。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，沿坝轴线方向，同层的堆石混凝土加固体之间的距离为2-3m。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述堆石坝的高程方向上，相邻层堆石混凝土加固体呈错开布置。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述堆石坝的高程方向上，相邻层堆石混凝土加固体之间的距离为2-4m。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述堆石条带的石料的粒径在150-300mm之间。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，在浇注混凝土之前，在所述堆石条带中设置一条或多条钢筋。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述混凝土层的浇注表面距钢筋表面为50-100mm。

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