強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程領(lǐng)域，具體涉及一種強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)建于強(qiáng)震區(qū)的高土石壩而言，常用的抗震措施有加寬壩頂、預(yù)留壩頂超高、壩體斷面分區(qū)、提高壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)處理以及壩頂加筋等等?，F(xiàn)有的強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)采用壩體上部設(shè)土工格柵的加筋措施，依靠土工格柵與堆石間的摩擦以及格柵網(wǎng)孔與堆石的嵌鎖咬合作用抑制堆石體的側(cè)向位移，可防止地震過程中壩頂堆石體的松動(dòng)或滾落，改善土石壩的抗震穩(wěn)定性。
[0003]土工格柵主要提高了加筋堆石體的抗剪強(qiáng)度，使得壩坡潛在滑裂面向壩體深層發(fā)展，增強(qiáng)了堆石體的抗震性能。但是現(xiàn)有的強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)存在以下缺陷:1)、由于土工格柵剛度小并僅設(shè)置在壩體堆石內(nèi)，對(duì)降低強(qiáng)震時(shí)壩體位移效果不明顯；對(duì)抑制壩坡地震滑移或坍塌變形作用不明顯；對(duì)提高壩體頂部極限抗震能力效果也不明顯；2)、土工格柵的耐久性差并且設(shè)置在土石壩壩體內(nèi)，常因堆石碾壓引起土工格柵損傷，使得土工格柵的抗震效果大打折扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗震性能更好的強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在高土石壩壩體內(nèi)的壩內(nèi)框格和設(shè)置在高土石壩壩面內(nèi)并與壩內(nèi)框格相連接的坡面框格；所述壩內(nèi)框格包括沿順河向設(shè)置的壩內(nèi)框格橫梁和沿壩軸向設(shè)置的壩內(nèi)框格縱梁；所述坡面框格包括順坡向框格梁和水平向框格梁。
[0006]進(jìn)一步的是，該抗震結(jié)構(gòu)設(shè)置在高土石壩壩體高程的3/4?4/5壩高處至高土石壩壩頂范圍內(nèi)；所述壩內(nèi)框格設(shè)置在高土石壩壩體的堆石區(qū)和過渡區(qū)內(nèi)，且壩內(nèi)框格至少為兩層并沿高土石壩壩體的高程方向間隔設(shè)置。
[0007]進(jìn)一步的是，所述壩內(nèi)框格橫梁和壩內(nèi)框格縱梁均為兩根以上；每根壩內(nèi)框格橫梁由至少兩根首尾相連的預(yù)制混凝土柱組成；所述壩內(nèi)框格縱梁為連接在相鄰的兩根壩內(nèi)框格橫梁之間的預(yù)制混凝土柱。
[0008]進(jìn)一步的是，所述預(yù)制混凝土柱上設(shè)有防銹連接部，任意兩根相連的預(yù)制混凝土柱均通過防銹連接件將彼此相對(duì)應(yīng)的防銹連接部連接在一起。
[0009]進(jìn)一步的是，所述順坡向框格梁和水平向框格梁均為兩根以上，且與同一根水平向框格梁相連并位于其上下兩側(cè)的順坡向框格梁不共線。
[0010]進(jìn)一步的是，所述水平向框格梁高度方向的下端延伸并嵌入壩料內(nèi)，所述壩內(nèi)框格橫梁靠近高土石壩壩面的端部與水平向框格梁嵌入壩料內(nèi)的部分錨固在一起。
[0011]進(jìn)一步的是，所述坡面框格為現(xiàn)澆混凝土框格，且在順坡向框格梁和水平向框格梁交接所形成的網(wǎng)格內(nèi)設(shè)有漿砌石。
[0012]進(jìn)一步的是，該抗震結(jié)構(gòu)還包括土工格柵；所述土工格柵至少為兩層并沿高土石壩壩體的高程方向間隔設(shè)置，且位于下側(cè)的土工格柵靠近高土石壩壩面的端部沿高土石壩坡面向上包裹壩料并與其相鄰上側(cè)的土工格柵搭接2m以上。
[0013]本發(fā)明還提供了一種用于施工上述強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)的方法，其包括下列步驟:
[0014]a、將高土石壩壩體填筑至壩體設(shè)計(jì)高程的3/4?4/5壩高范圍內(nèi)的某一處；
[0015]b、將基礎(chǔ)面碾壓平整并在高土石壩壩體的堆石區(qū)和過渡區(qū)范圍內(nèi)鋪設(shè)壩內(nèi)框格；沿順河向鋪設(shè)壩內(nèi)框格橫梁，沿壩軸向鋪設(shè)壩內(nèi)框格縱梁，并將壩內(nèi)框格橫梁和壩內(nèi)框格縱梁連接在一起形成壩內(nèi)框格；
[0016]C、繼續(xù)填筑并靜碾壓特定高度的高土石壩壩料，所述特定高度小于等于高土石壩壩體設(shè)計(jì)高程的1/5?1/4 ;
[0017]d、重復(fù)步驟b和C，直至填筑高度達(dá)到高土石壩壩體的設(shè)計(jì)高程為止；
[0018]e、將壩料表面修平整并在壩料表面設(shè)置與壩內(nèi)框格相連的坡面框格，所述坡面框格包括沿壩料坡面向上設(shè)置的順坡向框格梁和沿壩軸向水平設(shè)置的水平向框格梁。
[0019]進(jìn)一步的是，在進(jìn)行步驟a之前，先在高土石壩壩區(qū)內(nèi)選擇場(chǎng)地，澆筑成型多根預(yù)制混凝土柱，并妥善存放；
[0020]步驟b中，所述壩內(nèi)框格橫梁和壩內(nèi)框格縱梁均為兩根以上；每根壩內(nèi)框格橫梁由至少兩根首尾相連的預(yù)制混凝土柱組成；所述壩內(nèi)框格縱梁為連接在相鄰的兩根壩內(nèi)框格橫梁之間的預(yù)制混凝土柱；
[0021]步驟c還包括，填筑壩料的同時(shí)在所填筑的壩料內(nèi)沿高土石壩壩體的高程方向間隔設(shè)置的兩層以上土工格柵，相鄰的兩層土工格柵之間的距離為I?3m ;且位于下側(cè)的土工格柵靠近高土石壩壩面的端部沿高土石壩坡面向上包裹壩料，并與其相鄰上側(cè)的土工格柵搭接2m以上；
[0022]步驟e中，在設(shè)置坡面框格前，先在壩料表面設(shè)置坡面框格底線，然后沿坡面框格底線進(jìn)行澆筑，形成坡面框格；澆筑時(shí)，使水平向框格梁的下端延伸嵌入壩料內(nèi)，接著與壩內(nèi)框格橫梁靠近高土石壩壩面的端部上設(shè)置的錨筋錨固在一起；
[0023]該施工方法還包括步驟f、在順坡向框格梁和水平向框格梁交接所形成的網(wǎng)格內(nèi)設(shè)置漿砌石。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:通過沿順河向設(shè)置的壩內(nèi)框格橫梁和沿壩軸向設(shè)置的壩內(nèi)框格縱梁可以抵抗相應(yīng)方向的地震力，提高了高土石壩的抗震性能；同時(shí)，壩內(nèi)框格與壩料的摩擦及壩內(nèi)框格橫梁和壩內(nèi)框格縱梁交接形成的網(wǎng)孔可與壩料的嵌鎖咬合，抑制壩料的側(cè)向位移，防止地震過程中壩料的松動(dòng)或滾落；而且，設(shè)置在高土石壩壩面內(nèi)的坡面框格對(duì)地震過程中壩坡滑移或坍塌變形具有良好的抑制作用；此外，壩內(nèi)框格與坡面框格連接后相互作用，明顯提高了壩體頂部的極限抗震能力。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明中強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是圖1中A處的局部放大圖；
[0027]圖3是圖1中B處的局部放大圖；
[0028]圖4是壩內(nèi)框格的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是坡面框格在圖1中P向的視圖；
[0030]圖6是本發(fā)明中施工方法的施工流程圖；
[0031]圖中標(biāo)記為:壩內(nèi)框格1、壩內(nèi)框格橫梁11、壩內(nèi)框格縱梁12、防銹連接件13、坡面框格2、順坡向框格梁21、水平向框格梁22、土工格柵3、壩料4、心墻5、反濾區(qū)6。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，強(qiáng)震區(qū)高土石壩抗震結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在高土石壩壩體內(nèi)的壩內(nèi)框格I和設(shè)置在高土石壩壩面內(nèi)并與壩內(nèi)框格I相連接的坡面框格2 ;所述壩內(nèi)框格I包括沿順河向設(shè)置的壩內(nèi)框格橫梁11和沿壩軸向設(shè)置的壩內(nèi)框格縱梁12 ;所述坡面框格2包括順坡向框格梁21和水平向框格梁22。其中，壩內(nèi)框格I和坡面框格2可采用金屬、砼、鋼筋混凝土等材料制作；設(shè)置時(shí)，先將基礎(chǔ)面修平整。所述順河向即為沿河流的流向，所述壩軸向即為高土石壩壩體的長(zhǎng)度方向。順坡向框格梁21沿著壩料4的坡面向上設(shè)置，水平向框格梁22沿壩軸向水平設(shè)置。
[0034]具體的，該抗震結(jié)構(gòu)設(shè)置在高土石壩壩體高程的3/4?4/5壩高處至高土石壩壩頂范圍內(nèi)；所述壩內(nèi)框格I設(shè)置在高土石壩壩體的堆石區(qū)和過渡區(qū)內(nèi)，且壩內(nèi)框格I至少為兩層并沿高土石壩壩體的高程方向間隔設(shè)置。壩內(nèi)框格I設(shè)置時(shí)，不進(jìn)入反濾區(qū)。相鄰兩層壩內(nèi)框格I之間的距離通常為2?10m。
[0035]優(yōu)選的，如圖1和圖4所示，所述壩內(nèi)框格橫梁11和壩內(nèi)框格縱梁12均為兩根以上；每根壩內(nèi)框格橫梁11由至少兩根首尾相連的預(yù)制混凝土柱組成；所述壩內(nèi)框格縱梁12為連接在相鄰的兩根壩內(nèi)框格橫梁11之間的預(yù)制混凝土柱。預(yù)制混凝土柱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作，且具有較好的耐久性和防碾壓性，利于壩體填筑施工，保證了施工進(jìn)度及該抗震結(jié)構(gòu)的壽命；預(yù)制混凝土柱可在壩體填筑前預(yù)先預(yù)制，施工過程中，即使由于操作原因?qū)е履骋桓驇赘A(yù)制混凝土柱損壞，可及時(shí)取出進(jìn)行更換，互換性很好；施工人員可根據(jù)壩內(nèi)框格橫梁11或壩內(nèi)框格縱梁12需要施工的長(zhǎng)度選取適當(dāng)數(shù)量的預(yù)制混凝土柱，施工更方便，更符合實(shí)際應(yīng)用的需要。
[0036]在上述基礎(chǔ)上，為了利于兩根預(yù)制混凝土柱之間的連接和防銹，再如圖4所示，所述預(yù)制混凝土柱上設(shè)有防銹連接部，任意兩根相連的預(yù)制混凝土柱均通過防銹連接件13將彼此相對(duì)應(yīng)的防銹連接部連接在一起。其中，防銹連接部可以有多種實(shí)施方式，例如:設(shè)置在預(yù)制混凝土柱上的連接柱、預(yù)埋在預(yù)制混凝土柱內(nèi)的不銹鋼連接鉤等等，本發(fā)明優(yōu)選為圖4中所示的“[”形鋼筋連接部，該鋼筋連接部的表面涂有防銹涂料，其兩個(gè)端部預(yù)埋在預(yù)制混凝土柱內(nèi)。防銹連接件13可以采用表面涂有防銹涂料的金屬、不銹鋼等材料制成，優(yōu)選為表面涂有防銹涂料的柔性鋼絞線。
[0037]優(yōu)選的，如圖1和圖5所示，所述順坡向框格梁21和水平向框格梁22均為兩根以上，且與同一根水平向框格梁22相連并位于其上下兩側(cè)的順坡向框格梁21不共線。順坡向框格梁21不共線的設(shè)置方式使得坡面框格2內(nèi)上下相鄰的兩格相互錯(cuò)位，避免了上下相鄰的兩格所圍的坡面共同滑移或坍塌，因此所形成的坡面框格2能夠更好防止高土石壩壩坡滑移或坍塌變形，進(jìn)一步提高了該抗震結(jié)構(gòu)的抗震性能。
[0038]為了使得壩內(nèi)框格I和坡面框格2能夠更好的