一种高面板堆石坝抗震加固结构及其施工方法

摘要

一种高面板堆石坝抗震加固结构及其施工方法，属于水利工程技术领域。这种高面板堆石坝抗震加固结构位于坝体上部的堆石体内，在坝体上部堆石体内、每隔一定高度设置一层胶结粗粒土层，并在胶结粗粒土层内铺设钢筋网，其模量和强度大幅度提高，可以有效加固土石坝上部坝体结构，从而提高了高面板堆石坝的抗震能力。胶结粗粒土层随着坝体填筑到所在高程时进行同步铺设，施工过程中与坝体填筑几乎不形成干扰，从而保证了施工进度。钢筋网采用沥青防锈处理，同时包裹在胶结粗粒土层中，避免了因材料生锈老化导致抗震能力降低的问题，为强震区高面板堆石坝提供了有效的抗震措施。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高面板堆石坝抗震加固结构及其施工方法，属于水利工程技术领域。

背景技术

随着我国能源需求的持续增长，大力开发水能资源已成为国家的战略决策，我国西南、西北地区，已建、在建或拟建一大批高坝。由于混凝土面板堆石坝具有安全、经济以及适应性强的特点，在建或拟建的土石坝中有相当一部分采用了面板堆石坝方案，如猴子岩、古水、如美以及茨哈峡水电站的坝高都将超过或接近300米。西部地区地貌、地质条件十分复杂，地震活动频繁且强度大，这些高坝如果破坏，将造成一系列严重后果，一旦溃决，不仅会造成重大经济损失，而且对下游所形成的次生灾害将造成难以估量的人民生命和财产损失。

由于坝体结构对地震的放大效应，高面板堆石坝坝顶的加速度往往比较大，而大坝遭遇强震而发生破坏时，会使坝体顶部下游的堆石体出现松动、滚落，甚至浅层滑动，进而危及大坝的整体安全。因此，高面板堆石坝的坝顶局部采取必要的抗震加固措施是十分必要的。

目前，传统的做法是在大坝顶部区域铺设钢筋网、采用土工格栅加固或混凝土钢筋框格梁。采用钢筋网在坝顶加固容易出现钢筋生锈老化现象而影响加固效果；堆石体中采用土工格栅加固时，碾压堆石体时易对格栅造成破坏。浇筑钢筋混凝土框格梁后需要一定的龄期来进行养护，这样将会制约施工进度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种采用胶结粗粒土材料分层加固的高面板堆石坝坝体抗震措施及其施工方法。

本发明采用的技术方案是：一种高面板堆石坝抗震加固结构，所述抗震加固结构位于坝体上部的堆石体内，在3/4-4/5H坝体高度以上的坝顶区域内，每隔2-6m高度的堆石体设置一层1-3m厚度的胶结粗粒土材料，并在胶结粗粒土材料内部放置一层表面采用沥青进行防锈处理的钢筋网，所述胶结粗粒土材料贯穿整个坝顶堆石体上、下游，钢筋采用直径为4-6cm的螺纹钢。

所述的一种高面板堆石坝抗震加固结构的施工方法包括如下步骤：

（a）当坝体填筑到距坝顶1/5-1/4H坝体高度时，在堆石体上铺设一层厚度为1-3m的胶结粗粒土材料；

（b）每层胶结粗粒土材料的铺设分2次进行，首先铺设下层胶结粗粒土，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为1/2胶结粗粒土材料的厚度；在下层胶结粗粒土上铺设钢筋网，钢筋网绑扎好后，在钢筋网表面采用沥青进行防锈处理；再铺设上层胶结粗粒土，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为1/2胶结粗粒土材料的厚度；

（c）填筑坝体堆石体，进行分层碾压至规定密度和2-6m的规定厚度；

（d）重复b-c步骤，直至施工高度达到设计坝体高度H。

本发明有益的效果为：这种高面板堆石坝抗震加固结构位于坝体上部的堆石体内，在坝体上部堆石体内、每隔一定高度设置一层胶结粗粒土层，并在胶结粗粒土层内铺设钢筋网，其模量和强度大幅度提高，可以有效加固土石坝上部坝体结构，从而提高了高面板堆石坝的抗震能力。胶结粗粒土层随着坝体填筑到所在高程时进行同步铺设，施工过程中与坝体填筑几乎不形成干扰，从而保证了施工进度。钢筋网采用沥青防锈处理，同时包裹在胶结粗粒土层中，避免了因材料生锈老化导致抗震能力降低的问题，为强震区高面板堆石坝提供了有效的抗震措施。

附图说明

图1是一种高面板堆石坝抗震加固结构的横截面图。

图2是一种高面板堆石坝的坝顶抗震加固结构图。

图3是图2中的A放大图。

图中：1、堆石体，2、胶结粗粒土材料，2a、下层胶结粗粒土,2b、上层胶结粗粒土,3、钢筋。

具体实施方式

图1、2、3示出了一种高面板堆石坝抗震加固结构。抗震加固结构位于坝体上部的堆石体1内，在3/4-4/5H坝体高度以上的坝顶区域内，每隔2-6m高度的堆石体1设置一层1-3m厚度的胶结粗粒土材料2，并在胶结粗粒土材料2内部放置一层表面采用沥青进行防锈处理的钢筋网，胶结粗粒土材料2贯穿整个坝顶堆石体上、下游，钢筋3采用直径为4-6cm的螺纹钢。

实施例1

H=200m，堆石体2m，胶结粗粒土材料1m，钢筋采用直径为4cm的螺纹钢。

（a）当坝体填筑到距坝顶40-50m坝体高度时，在堆石体1上铺设一层厚度为1m的胶结粗粒土材料2；

（b）每层胶结粗粒土材料2的铺设分2次进行，首先铺设下层胶结粗粒土2a贯穿整个坝顶堆石体上、下游，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为0.5m；在下层胶结粗粒土上铺设直径为4cm的螺纹钢的钢筋网3，钢筋网绑扎好后，在钢筋网表面采用沥青进行防锈处理；再铺设上层胶结粗粒土2b，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为0.5m；

（c）填筑坝体堆石体1，进行分层碾压至规定密度和2m的规定厚度；

（d）重复b-c步骤，直至施工高度达到设计坝体高度200m。

实施例2

H=250m，堆石体4m，胶结粗粒土材料2m，钢筋采用直径为5cm的螺纹钢。

（a）当坝体填筑到距坝顶50-60m坝体高度时，在堆石体1上铺设一层厚度为2m的胶结粗粒土材料2；

（b）每层胶结粗粒土材料2的铺设分2次进行，首先铺设下层胶结粗粒土2a贯穿整个坝顶堆石体上、下游，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为1.0m；在下层胶结粗粒土上铺设直径为5cm的螺纹钢的钢筋网3，钢筋网绑扎好后，在钢筋网表面采用沥青进行防锈处理；再铺设上层胶结粗粒土2b，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为1.0m；

（c）填筑坝体堆石体1，进行分层碾压至规定密度和4m的规定厚度；

（d）重复b-c步骤，直至施工高度达到设计坝体高度250m。

实施例3

H=300m，堆石体6m，胶结粗粒土材料3m，钢筋采用直径为6cm的螺纹钢。

（a）当坝体填筑到距坝顶60-75m坝体高度时，在堆石体1上铺设一层厚度为3m的胶结粗粒土材料2；

（b）每层胶结粗粒土材料2的铺设分2次进行，首先铺设下层胶结粗粒土2a贯穿整个坝顶堆石体上、下游，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为1.5m；在下层胶结粗粒土上铺设直径为6cm的螺纹钢的钢筋网3，钢筋网绑扎好后，在钢筋网表面采用沥青进行防锈处理；再铺设上层胶结粗粒土2b，并进行碾压至规定密度，压实后的厚度为1.5m；

（c）填筑坝体堆石体1，进行分层碾压至规定密度和6m的规定厚度；

（d）重复b-c步骤，直至施工高度达到设计坝体高度300m。