沿海宽河谷地区混凝土坝和土坝的接头

摘要

本发明公开了一种沿海宽河谷地区混凝土坝和土坝的接头，属于混凝土坝和土坝接头领域，为了解决现有插入式接头的上游侧裹头受高风速影响导致护坡破坏的问题，一种沿海宽河谷地区混凝土坝和土坝的接头，所述混凝土坝和土坝的接头为插入式接头，该插入式接头具有上游侧裹头，该上游侧裹头的外轮廓线与坝轴线水平投影线的交角β为大于120°的钝角。本发明大大缓解了波能集中，避免了土坝上游变坡失稳甚至跨坝的威胁，尤其适用于高风速的宽河谷地区。

说明书

技术领域

本发明主要适用于沿海宽河谷地区土坝和混凝土坝连接处的插入式接头上游外包土坝部位（简称上游裹头），尤其适用于高风速的宽河谷地区。

背景技术

在人类抵抗大自然洪涝、干旱灾害过程中，筑坝历史悠久。最早采用的坝型为土坝。土坝适应地基条件良好、抗震能力也较强，但不利于布置坝身泄水建筑物。

随着筑坝技术的发展和新型筑坝材料的发明，有利于布置坝身泄水建筑物的混凝土坝成为首选坝型。但宽河谷地区大坝轴线较长，河床覆盖层较深，采用混凝土坝一般经济性较差，故一般在主河床采用混凝土坝泄洪，两侧河床采用土坝挡水以节约投资，混凝土坝和土坝的连接成为大坝设计的关键。

土坝同混凝土坝连接，一般可采取翼墙式和插入式。自70年代末广西西津水库成功采用工程量相对节省的插入式接头以来，插入式接头成为土坝和混凝土坝连接的首推型式。

该种型式具体结构是：将变截面的混凝土坝插入土坝一段距离，用土坝包裹截面变小的混凝土坝，接头处土坝上、下游坝坡保持不变，以90°圆锥将混凝土半插入段包裹住（该部分土坝简称裹头）。这种结构在低风速的内地峡谷地区运用情况良好。但对于沿海宽河谷地区，在台风季节，高风速极易在上游裹头侧引起波能集中，产生很大的波浪压力，破坏该部位土坝的护坡，从而直接淘刷土坝坝体，存在导致土坝上游变坡失稳甚至跨坝的安全隐患。

例如海南大广坝水电站其河床为碾压混凝土重力坝，左、右两岸为均质土坝，混凝土坝和土坝采用插入式接头，结构由土坝包裹混凝土坝段。土坝裹头上游为90°圆锥裹头。

2005年，海南达维台风在大广坝坝址处产生最大风速达39.3 m/s。本次台风对接头的混凝土插入式坝段基本无损害，但对高程132.0m以上的均质土坝裹头毁坏严重，90°圆锥裹头表层抛石、碎石护坡失稳全部滑入库区，下部土工织物全部被冲走，均质土坝坝壳被冲毁，靠近混凝土坝面接触区的防渗层（粘土）被冲走。

水毁原因分析认为：造成该次过头破坏的主要原因为接头裹头部位的结构型式不适合沿海宽河谷地区。

大广坝枢纽土坝和混凝土坝接头部位需承受沿河道和沿坝轴线两个方向的风力。在内陆地区，因河谷狭窄，两岸山体陡竣，其沿坝轴线方向吹程较短，风力较小，几乎可以忽略。故原土坝设计规范未对接头部位的波浪压力计算做特殊规定，仅参考土坝计算波浪压力。

大广坝枢纽地势十分开阔，坝顶坝轴线长度将近6km，为亚洲最长坝。其沿坝轴线方向吹程接近河道吹程，沿坝轴线波浪压力几乎等同于河道方向产生的波浪压力，在90°圆锥裹头部位易造成波能集中，波浪压力大于土坝其它部位的浪压力。本次台风是建库以来的最大风速，库区水位也是建库以来最高，各种不利因素组合，造成裹头高程132.0m以上抛石部位的护坡失稳破坏。护坡破坏后，裹头土坝极易被波浪淘刷，此时坝前波浪受防浪墙阻碍破碎后大股水流顺混凝土插入式接头上游面流下，直接冲击裹头和混凝土面间的防渗体（粘土），使得防渗体破坏更为严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有沿海宽河谷地区混凝土坝和土坝插入式接头的上游侧裹头受高风速影响导致护坡破坏的问题，本发明旨在提供一种沿海宽河谷地区混凝土坝和土坝的接头，该接头能大大缓解波能集中，避免护坡破坏，有效地延长了土坝坝体寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种沿海宽河谷地区混凝土坝和土坝的接头，所述混凝土坝和土坝的接头为插入式接头，该插入式接头具有上游侧裹头，其结构特点是，该上游侧裹头的外轮廓线与坝轴线水平投影线的交角β为大于120°的钝角。

作为优选方案，所述β为150°，缓解波能集中效果更好。

藉由上述结构，将混凝土坝和土坝插入式接头的常规上游侧裹头的外轮廓线与坝轴线水平投影线的交角β由90°圆锥改变为大于120°的钝角，类似于椭圆锥，大大缓解了波能集中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明大大缓解了波能集中，避免了土坝上游变坡失稳甚至跨坝的威胁，尤其适用于高风速的宽河谷地区。

以下结合附图和实施例对发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一种实施例的俯视图；

图2是图1的剖面图；

图3是图1的立面视图；

在图中：

1-上游裹头各级坡底线； 2-上游裹头各级变坡线；  

4-坝轴线水平投影线；  5-上游裹头；6-土坝同混凝土坝间粘土部分；

7-混凝土坝半插入段或全插入段；

β-上游裹头外轮廓线同坝轴线水平投影线的交角。

具体实施方式

一种沿海宽河谷地区混凝土坝和土坝的接头，如图1~3所示，所述混凝土坝和土坝接头的上游裹头为插入式接头的上游侧裹头5，该上游侧裹头的外轮廓线1与坝轴线水平投影线4的β为大于120°的钝角，优选为150°，缓解波能集中效果更好。

本发明应用于海南大广坝水电站达维台风裹头修复时，接头上游土坝填筑土体、粘土和排水砂带同原设计结构，创新的关键是接头上游裹头。从接头土坝起始端利用抛石的不同厚度，变裹头外轮廓线同坝轴线水平投影线4的交角β由原设计90°为150°钝角，消除了波能集中现象。

修复至今，历经多次大台风考验，接头处土坝坝体稳定，未见破坏现象。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。