坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构

摘要

本发明涉及一种坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构。本发明的目的是一种坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构，用于将坝体内的土工膜固定于下方的基础混凝土上。本发明的技术方案是：所述基础混凝土顶面设有锚固槽，所述锚固槽内分为位于上游侧的、由塑性填料充填形成的塑性变形区，以及位于下游侧的锚固机构，所述土工膜穿过塑性变形区并经锚固机构固定于塑性变形区内下游侧。本发明适用于采用土工膜作为坝体中部防渗心墙的工程。

说明书

技术领域

本发明涉及一种坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构。适用于采用土工膜作为坝体中部防渗心墙的工程。

背景技术

将土工膜置于坝体中部，形成土工膜心墙堆石坝可以有效隔离紫外线，延长土工膜的寿命，同时可以避免土工膜运行期间滚石、生物等外部损伤。但是研究成果表明，土工膜心墙在底部与混凝土结构锚固的部位运行期间会产生较大的拉应力，从而导致连接部位破坏。主要原因是蓄水后防渗体受到水荷载的推力作用向下游移动，在锚固部位产生错动位移，土工膜受到“夹具效应”的影响，局部产生较大拉升变形，从而导致拉应力集中的情况。局部拉应力集中可能引起土工膜撕裂破坏或者锚固失效的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种具有可靠防渗效果、能有效释放变形的坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构，以保证土工膜心墙堆石坝在高水头、软弱坝体填筑材料等多种不利工况和条件下安全稳定运行。

本发明所采用的技术方案是：一种坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构，用于将坝体内的土工膜固定于下方的基础混凝土上，其特征在于：所述基础混凝土顶面设有锚固槽，所述锚固槽内分为位于上游侧的、由塑性填料充填形成的塑性变形区，以及位于下游侧的锚固机构，所述土工膜穿过塑性变形区并经锚固机构固定于塑性变形区内下游侧。

所述锚固机构包括依次设置于所述锚固槽底面上的底胶、塑性填料、橡胶盖片和塑性填料，塑性填料上铺设所述心墙土工膜，心墙土工膜上铺设橡胶盖片并经角钢配合螺栓和螺母压紧。

所述锚固槽内浇筑有压覆于所述锚固机构上的二期混凝土。

所述二期混凝土经锚筋连接所述基础混凝土。

所述二期混凝土及塑性变形区表面依次铺设有土工布和细沙层。

所述塑性变形区包括依次设置于所述锚固槽底面及上游侧壁上的底胶和塑性填料，塑性填料在靠近所述锚固机构的部位形成一个半圆形塑性填料鼓包，该塑性填料表面贴敷所述土工膜，土工膜上部填塞塑性填料。

所述塑性变形区中填塞于所述土工膜上部的塑性填料下游侧保持直立，底部成弧形。

所述锚固槽断面为上大下小的梯形，其中上游侧顶部边角采用圆弧或者椭圆弧。

一种大坝，其特征在于：具有基础混凝土、内部设有土工膜的坝体和所述坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构。

一种所述坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构的施工方法，其特征在于：

施工基础混凝土，预留锚固槽，槽内下游侧壁预设锚筋；

清洗锚固槽并干燥后，沿锚固槽底面下游侧涂刷底胶，并依次铺设塑性填料、橡胶盖片、塑性填料、所述土工膜及橡胶盖片，橡胶盖片上压覆角钢并配合螺栓、螺母实现压紧，形成锚固机构；

清洗锚固槽内上游侧部分并干燥后，锚固槽上游侧底部和上游侧壁涂刷底胶，并铺设塑性填料，塑性填料在靠近锚固机构部位形成一个半圆形塑性填料鼓包，沿塑性填料的表面贴敷所述土工膜；

锚固槽内上游侧部分的土工膜上部填塞塑性填料，塑性填料下游侧保持直立，底部成弧形；

在锚固槽上游侧塑性填料填塞后，在下游侧形成空腔，空腔内浇筑二期混凝土压覆锚固机构；

锚固槽上游侧填塞的塑性填料及下游侧浇注的二期混凝土表面依次铺设一层土工布和细沙层，上部按大坝断面设计填筑坝体。

本发明的有益效果是：本发明利用塑性填料在锚固机构与坝体堆石之间形成一个塑性变形区，由于塑性变形区在锚固结构的上游侧，当大坝蓄水后土工膜心墙出现向下游位移时，土工膜下游塑性变形区的变形可以有效消除土工膜拉应力的产生，提高土工膜心墙的运行安全。

本发明通过在锚固机构上部浇筑二期混凝土，并在锚固机构上游预留半圆形塑性填料鼓包，使得在最不利情况下锚固机构边缘发生大变形时，土工膜的变形方向由传统锚固结构的水平变形调整为竖直向上变形，由于坝体的重力抵抗作用远远大于水平抵抗作用，使得机械锚固部位的变形可以得到有效控制，同时利用预留鼓包提供足够的变形空间，有效减小传统锚固结构的“夹具效应”。

附图说明

图1为实施例的大坝整体结构图。

图2为实施例的锚固槽部位的结构示意图。

1、大坝基础；2、基础混凝土；3、土工膜；4、坝体；5-1、螺栓；5-2、角钢；5-3、螺母；5-4、塑性填料；5-5、橡胶盖片；5-6、二期混凝土；5-7、土工布；5-8、细沙层；5-9、锚筋。

具体实施方式

本实施例为一种坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构，用于将坝体内的土工膜固定于下方的基础混凝土上。

本例中在基础混凝土顶面上设有锚固槽，该锚固槽内分为上游区域和下游区域，锚固槽的上游区域内设有塑性变形区，锚固槽的下游区域内设有锚固机构，坝体内的土工膜穿过塑性变形区后经锚固机构固定于锚固槽内。

为了减小锚固槽对基础混凝土结构整体性能的影响，锚固槽设置在基础混凝土结构厚度相对较厚的部位。锚固槽为上大下小的梯形断面，其中上游侧顶部边角采用圆弧或者椭圆弧，避免出现尖角。

本实施例中锚固机构具有角钢(或扁钢)、螺栓和螺母等，在锚固槽的下游侧区域底面上依次铺设的1～2道底胶、一层塑性填料、一层橡胶盖片、一层塑性填料、坝体内延伸出的土工膜和一层橡胶盖片，橡胶盖片上压覆角钢，角钢经螺栓和螺母固定于锚固槽底面，通过角钢压紧使土工膜与基础混凝土之间的橡胶盖片和塑性填料等处于受压状态。

本例中塑性变形区包括锚固槽上游区域底面及上游侧壁涂刷有底胶1～2道，铺设一层塑性填料，并在靠近螺栓锚固的部位形成一个半圆形塑性填料鼓包，沿塑性填料的表面贴敷坝体内延伸出的土工膜。在锚固槽的上游区域内、土工膜上部填塞塑性填料，该填塞的塑性填料下游侧保持直立，底部成弧形，填塞的塑性填料与锚固机构的最近距离控制在5～10cm。

本实施例中锚固槽上游区域内的底胶、塑性填料与锚固槽下游区域内的底胶、塑性填料相连，中间不留白。

本实施例中在锚固槽上游区域内填塞塑性填料后，在锚固槽下游区域内的锚固机构上方形成空腔，空腔内浇筑二期混凝土，压覆锚固机构。为加强二期混凝土与挤出混凝土之间的连接强度，基础混凝土浇筑时，在锚固槽下游侧壁位置预设锚筋，锚筋可连接二期混凝土和基础混凝土。

本实施例中在基础混凝土顶面上对应锚固槽依次铺设一层土工布和细沙层，上部按大坝断面设计填筑坝体，其中土工布和细沙层覆盖于锚固槽上游区域内的塑性填料和下游区域内的二期混凝土表面。土工布和细沙层主要起保护作用,防止坝体粗颗粒土碾压对塑性填料的挤压破坏和永久运行期间在水压下塑性填料流失。

本实施例中一种坝体心墙土工膜与基础混凝土结构的双防线柔性锚固结构，具体实施步骤如下：

在大坝基础上施工基础混凝土，并在顶面预留锚固槽，槽内下游侧壁预设现浇锚筋，当锚固机构中的螺栓采用现浇锚固时，按照设计线和间距预设现浇螺栓；

清理槽内杂物，并对槽内凹坑、尖角等对土工膜造成伤害的缺陷以及锚固结构沿线影响锚固结构防渗效果的不平整部位进行处理；当锚固机构中的螺栓采用钻孔后锚固剂锚固时，按照设计线和间距钻孔埋设螺栓；

清洗锚固槽并干燥后，沿锚固槽下游区域涂刷1～2层底胶，依次铺设一层塑性填料、一层橡胶盖片、一层塑性填料、坝体内延伸出的土工膜、一层橡胶盖片，压覆角钢，安装螺母禁锢；

清洗锚固槽上游部分并干燥后，锚固槽上游区域底部和上游侧壁涂刷1～2层底胶，铺设一层塑性填料，并在靠近螺栓锚固的部位形成一个半圆形塑性填料鼓包，沿塑性填料的表面贴敷坝体内延伸出的土工膜；

锚固槽的上游区域内、土工膜上部填塞塑性填料，填塞的塑性填料下游侧保持直立，底部成弧形，填塞区域与锚固机构的最近距离控制在5～10cm；

在锚固槽上游区域内填塞塑性填料后，在锚固槽下游区域内的锚固机构上方形成空腔，空腔内浇筑二期混凝土压覆锚固机构；

锚固槽内上游区域填塞的塑性填料及下游区域的二期混凝土表面依次铺设一层土工布和细沙层，上部按大坝断面设计填筑坝体。