本發(fā)明涉及水利水電工程，具體涉及一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

1、水利水電工程中，抽水蓄能電站下水庫大壩一般修建在河流上，利用河流來水實(shí)現(xiàn)電站初期蓄水及補(bǔ)充后期因滲漏、蒸發(fā)流失的水分；電站建成后，下水庫也需具備設(shè)計(jì)要求的泄洪能力。面板堆石壩是抽水蓄能下水庫的常用壩型，考慮到壩體在運(yùn)行期存在沉降現(xiàn)象，一般在大壩岸邊修建溢洪道。修建溢洪道需要開挖岸坡，常常形成高邊坡問題，工程處理難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、投資規(guī)模大，溢洪道投資可占下庫樞紐工程投資的30%以上。

2、膠結(jié)壩技術(shù)，是利用少量水泥、粉煤灰、外加劑和不篩分、不水洗的砂、礫或石料等當(dāng)?shù)貜V源料膠結(jié)成具有一定抗壓、抗剪強(qiáng)度和抗沖蝕能力的材料筑壩。膠結(jié)壩是介于土石壩、碾壓混凝土壩之間的新壩型，其設(shè)計(jì)理念為“宜構(gòu)適材”、“宜材適構(gòu)”，優(yōu)化體形以充分利用當(dāng)?shù)夭牧辖▔?，對壩體不同部位選擇合適的材料以滿足結(jié)構(gòu)要求。膠結(jié)砂礫石壩對骨料粒徑、級配和含泥量要求均相對較低，可充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，減少棄渣；膠結(jié)砂礫石壩膠凝材料用量較少，水化熱溫升低、無需采用通水冷卻等溫控措施。膠結(jié)砂礫石具有安全可靠、投資省、工期短、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

3、膠結(jié)壩筑壩材料具有一定的抗壓、抗剪強(qiáng)度，壩體沉降量非常小，在壩身設(shè)置溢流表孔安全風(fēng)險(xiǎn)低，應(yīng)用于抽水蓄能電站的下水庫大壩，可以避免設(shè)置岸邊式溢洪道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)及施工方法，將抽水蓄能電站下水庫大壩設(shè)計(jì)為壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，避免因開挖溢洪道產(chǎn)生的高邊坡問題，降低工程處理難度、安全風(fēng)險(xiǎn)及節(jié)省工程投資。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，包括：壩體，設(shè)置在壩體底部的基礎(chǔ)墊層，設(shè)置在壩體上游坡面的第一表層結(jié)構(gòu)和第二表層結(jié)構(gòu)，設(shè)置在壩體下游坡面的溢流表孔和第三表層結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在壩體其余部位的第四表層結(jié)構(gòu)；

3、其中，第一表層結(jié)構(gòu)設(shè)置在上游死水位以下，第二表層結(jié)構(gòu)設(shè)置在上游水位變化區(qū)，第三表層結(jié)構(gòu)設(shè)置在下游死水位以下；

4、所述溢流表孔的底板以及導(dǎo)墻采用混凝土鋪筑，所述第一表層結(jié)構(gòu)、所述第三表層結(jié)構(gòu)采用混凝土或膠結(jié)砂礫石鋪筑；

5、所述壩體、基礎(chǔ)墊層、第二表層結(jié)構(gòu)以及第四表層結(jié)構(gòu)，均采用膠結(jié)砂礫石鋪筑。

6、進(jìn)一步的方案中，所述基礎(chǔ)墊層的膠結(jié)砂礫石需滿足強(qiáng)度與抗?jié)B要求；

7、所述壩體的膠結(jié)砂礫石需滿足強(qiáng)度要求；

8、所述第一表層結(jié)構(gòu)、所述第三表層結(jié)構(gòu)的混凝土或膠結(jié)砂礫石需滿足強(qiáng)度與抗?jié)B要求；

9、所述第二表層結(jié)構(gòu)的膠結(jié)砂礫需滿足抗?jié)B與抗凍要求；

10、所述第四表層結(jié)構(gòu)的膠結(jié)砂礫石需滿足抗凍與保護(hù)要求；

11、所述底板以及導(dǎo)墻的混凝土需滿足強(qiáng)度與抗沖磨要求。

12、進(jìn)一步的方案中，有抗?jié)B、抗凍、抗沖磨之中任一項(xiàng)要求的膠結(jié)砂礫采用富漿膠結(jié)砂礫石或加漿振搗膠結(jié)砂礫石。

13、進(jìn)一步的方案中，有抗?jié)B、抗凍、抗沖磨之中任一項(xiàng)要求的混凝土采用常態(tài)混凝土或碾壓混凝土。

14、進(jìn)一步的方案中，所述壩體上游坡面的坡度范圍是1:0.3~0.7，壩體下游坡面的坡度是1:0.5~0.7。

15、本發(fā)明的另一技術(shù)方案為：一種施工方法，用于上述的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)的施工，包括：

16、s1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)布置與施工條件，劃分膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)縫，不設(shè)置縱縫和誘導(dǎo)縫；

17、s2、挖除壩體部位覆蓋層至揭露基巖面，并對基巖面進(jìn)行處理，使其滿足施工條件；

18、s3、在壩體地基上進(jìn)行基礎(chǔ)墊層的施工；

19、s4、在結(jié)構(gòu)縫處設(shè)置一道銅片及橡膠止水，攤鋪膠結(jié)砂礫石料前需在止水兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)防護(hù)，以保證止水的完好；

20、s5、攤鋪膠結(jié)砂礫石料形成壩體，同時(shí)壩體兩側(cè)攤鋪膠結(jié)砂礫石料形成第一~第四表層結(jié)構(gòu)，并使表層結(jié)構(gòu)的高度低于壩內(nèi)碾壓層的高度；

21、s6、在壩體的膠結(jié)砂礫石料上設(shè)置填縫材料，平倉后、碾壓前進(jìn)行挖槽，填入填縫材料；

22、s7、對壩體的膠結(jié)砂礫石料進(jìn)行碾壓施工，并對第一~第四表層結(jié)構(gòu)的膠結(jié)砂礫石料進(jìn)行振搗施工；

23、s8、對第一~第四表層結(jié)構(gòu)的層面進(jìn)行沖毛處理；

24、s9、在溢流壩段下游側(cè)按照設(shè)計(jì)要求安裝溢流表孔鋼筋，立模并澆筑混凝土，形成溢流表孔；

25、重復(fù)步驟s4至s9，直至整個大壩施工完成。

26、進(jìn)一步的方案中，已鋪筑膠結(jié)砂礫石終凝后進(jìn)行沖毛和鋪設(shè)砂漿，之后再進(jìn)行下一層膠結(jié)砂礫石施工，水泥砂漿強(qiáng)度應(yīng)比膠結(jié)砂礫石等級高至少一級。

27、進(jìn)一步的方案中，步驟s7中，在止水埋設(shè)處進(jìn)行加漿振搗膠結(jié)砂礫石施工的過程中，對止水材料進(jìn)行保護(hù)，對該部位的大骨料應(yīng)人工予以合理剔除，充分振搗以免產(chǎn)生滲水通道。

28、進(jìn)一步的方案中，施工過程中，保持倉面濕潤，光照強(qiáng)烈或大風(fēng)干燥時(shí)，通過噴霧進(jìn)行表面水分補(bǔ)償或篷布覆蓋，保持表面不發(fā)白、呈濕潤狀態(tài)；溫度較低時(shí)，用養(yǎng)護(hù)墊子覆蓋，防止膠結(jié)砂礫石凍結(jié)。

29、進(jìn)一步的方案中，步驟s5中，所述第一表層結(jié)構(gòu)、所述第三表層結(jié)構(gòu)的鋪筑材料可替換為混凝土。

30、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）膠結(jié)砂礫石壩膠凝材料用量較少，水化熱溫升低、無需采用通水冷卻等溫控措施；（2）在壩身設(shè)置溢流表孔安全風(fēng)險(xiǎn)低，應(yīng)用于抽水蓄能電站的下水庫大壩，可以避免設(shè)置岸邊式溢洪道，降低工程處理難度、安全風(fēng)險(xiǎn)及節(jié)省工程投資；（3）膠結(jié)砂礫石壩對骨料粒徑、級配和含泥量要求均相對較低，可充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，減少棄渣，實(shí)現(xiàn)綠色建造目標(biāo)。

技術(shù)特征：

1.一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：壩體，設(shè)置在壩體底部的基礎(chǔ)墊層，設(shè)置在壩體上游坡面的第一表層結(jié)構(gòu)和第二表層結(jié)構(gòu)，設(shè)置在壩體下游坡面的溢流表孔和第三表層結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在壩體其余部位的第四表層結(jié)構(gòu)；

2.如權(quán)利要求1所述的一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，其特征在于：有抗?jié)B、抗凍、抗沖磨之中任一項(xiàng)要求的膠結(jié)砂礫采用富漿膠結(jié)砂礫石或加漿振搗膠結(jié)砂礫石。

4.如權(quán)利要求2所述的一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，其特征在于：有抗?jié)B、抗凍、抗沖磨之中任一項(xiàng)要求的混凝土采用常態(tài)混凝土或碾壓混凝土。

5.如權(quán)利要求1所述的一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述壩體上游坡面的坡度范圍是1:0.3~0.7，壩體下游坡面的坡度是1:0.5~0.7。

6.一種施工方法，用于權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)的施工，其特征在于，包括：

7.如權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于：已鋪筑膠結(jié)砂礫石終凝后進(jìn)行沖毛和鋪設(shè)砂漿，之后再進(jìn)行下一層膠結(jié)砂礫石施工，水泥砂漿強(qiáng)度應(yīng)比膠結(jié)砂礫石等級高至少一級。

8.如權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于：步驟s7中，在止水埋設(shè)處進(jìn)行加漿振搗膠結(jié)砂礫石施工的過程中，對止水材料進(jìn)行保護(hù)，對該部位的大骨料應(yīng)人工予以合理剔除，充分振搗以免產(chǎn)生滲水通道。

9.如權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于：施工過程中，保持倉面濕潤，光照強(qiáng)烈或大風(fēng)干燥時(shí)，通過噴霧進(jìn)行表面水分補(bǔ)償或篷布覆蓋，保持表面不發(fā)白、呈濕潤狀態(tài)；溫度較低時(shí)，用養(yǎng)護(hù)墊子覆蓋，防止膠結(jié)砂礫石凍結(jié)。

10.如權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征在于：步驟s5中，所述第一表層結(jié)構(gòu)、所述第三表層結(jié)構(gòu)的鋪筑材料可替換為混凝土。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壩身自溢流的膠結(jié)壩結(jié)構(gòu)，包括：壩體，設(shè)置在壩體底部的基礎(chǔ)墊層，設(shè)置在壩體上游坡面的第一表層結(jié)構(gòu)和第二表層結(jié)構(gòu)，設(shè)置在壩體下游坡面的溢流表孔和第三表層結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在壩體其余部位的第四表層結(jié)構(gòu)；其中，第一表層結(jié)構(gòu)設(shè)置在上游死水位以下，第二表層結(jié)構(gòu)設(shè)置在上游水位變化區(qū)，第三表層結(jié)構(gòu)設(shè)置在下游死水位以下；所述溢流表孔的底板以及導(dǎo)墻采用混凝土鋪筑，所述第一表層結(jié)構(gòu)、所述第三表層結(jié)構(gòu)采用混凝土或膠結(jié)砂礫石鋪筑；所述壩體、基礎(chǔ)墊層、第二表層結(jié)構(gòu)以及第四表層結(jié)構(gòu)，均采用膠結(jié)砂礫石鋪筑。

技術(shù)研發(fā)人員：黃維,涂承義,葉甜,鄭鵬翔,吳宏榮,張呈斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9