專利名稱：一種鋼膜面板堆石壩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于堆石壩工程技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及一種水利工程領(lǐng)域的面板堆石壩的結(jié)構(gòu)型式，是將鋼膜面板與堆石料壩體緊密結(jié)合以代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土面板的一種新型的面板堆石壩型式。
背景技術(shù)：
堆石壩是以堆石體作為支撐，以土、混凝土、浙青混凝土等材料作為防滲體和擋水結(jié)構(gòu)的一種壩型。目前混凝土面板堆石壩是應(yīng)用最為廣泛的類型。我國(guó)已建最高的面板堆石壩為湖北清江上的水布埡水電站，壩高233m。傳統(tǒng)的混凝土面板堆石壩型式雖然在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，但是其自身特別是混凝土面板在工程施工、運(yùn)行及管理等方面還是存在著一些問題和缺陷。首先，采用混凝土作為壩體面板結(jié)構(gòu)在材料制備和運(yùn)輸上都比較復(fù)雜，并且施工過程中采取相應(yīng)的溫度控制措施并嚴(yán)格按規(guī)范要求養(yǎng)護(hù)混凝土，以控制混凝土面板的溫度裂縫。這就使得面板的整體施工周期較長(zhǎng)，工程施工效率無法提高。其次，施工過程中需要設(shè)置多種模板并分步對(duì)面板進(jìn)行澆筑，這導(dǎo)致施工流程變得復(fù)雜，施工投入的人力物力較大。此外，混凝土面板在施工期及運(yùn)行期內(nèi)易受到壩體堆石料變形以及上游水庫(kù)蓄水后水壓力的影響，從而可能產(chǎn)生不良的結(jié)構(gòu)變形或應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致面板出現(xiàn)裂縫、脫空或損壞，直接影響面板甚至整個(gè)工程的壽命。最后，由于施工等原因混凝土面板必須分塊澆筑，分塊面板間的施工縫中需要設(shè)置必要的防滲止水措施，通常采用銅片、PVC墊片以及橡膠止水片等多層聯(lián)合防滲。但由于在運(yùn)行期內(nèi)面板變形會(huì)擠壓止水或長(zhǎng)期與水接觸會(huì)使止水有所損壞，面板的防滲功能將會(huì)有所下降，這直接會(huì)對(duì)壩體運(yùn)行安全造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服上述傳統(tǒng)混凝土面板堆石壩面板及壩體可能出現(xiàn)的問題，提出一種新型的面板堆石壩。該壩型能有效地解決上述問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)、施工上難度較低，施工周期短，面板受力狀態(tài)良好，壩體整體抗?jié)B性能突出，對(duì)筑壩材料的性能要求不高，在工程上具有較好的經(jīng)濟(jì)適用性。本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種鋼膜面板堆石壩，由鋼膜面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、鋼筋混凝土趾板、防浪墻、阻滑鋼筋、灌漿帷幕、變形誘導(dǎo)槽組成，其中:所述鋼膜面板鋪設(shè)在堆石壩體上游坡面墊層區(qū)上，可選擇鋼板厚度6 20mm ;所述墊層區(qū)后依次為過渡區(qū)、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)；所述堆石壩壩頂設(shè)有防浪墻，選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；所述堆石壩壩底和兩側(cè)設(shè)有趾板，選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并在堆石壩壩底的前端設(shè)有帷眷灌楽.;
所述鋼膜面板的一端伸入位于壩頂?shù)姆览藟χ?，并與其內(nèi)部鋼筋固定連接，例如焊接；所述鋼膜面板的另一端伸入位于壩底的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋固定連接，例如焊接；所述鋼膜面板的兩側(cè)伸入位于壩體兩側(cè)的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋固定連接，例如焊接。所述鋼膜面板的背部設(shè)有與其固定連接的阻滑鋼筋，所述阻滑鋼筋與鋼膜面板焊接，并插入壩體內(nèi)部。為確保鋼膜面板的使用，選擇在死水位以上的鋼膜面板表面噴涂環(huán)氧樹脂防腐涂料，在死水位以下的鋼膜面板設(shè)置陽極保護(hù)。所述鋼膜面板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，由多塊鋼板焊接成一整體，使用的鋼板在預(yù)制時(shí)在其上設(shè)置凹槽，通過焊接形成一體后，在所述鋼膜面板中部設(shè)置形成凹槽型式的變形誘導(dǎo)槽，或者在所述鋼膜面板的邊緣處設(shè)置形成凹槽型式的變形誘導(dǎo)槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鋼膜面板堆石壩主要采用大型鋼制膜板作為壩體堆石料的擋水及防滲結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過阻滑鋼筋、以及將面板伸入防浪墻和趾板鋼筋混凝土內(nèi)使得面板與壩體間緊密的連為一體，有效地提高了壩體的整體防滲性能。本發(fā)明的壩型采用鋼膜面板，在施工、運(yùn)行及管理等過程中優(yōu)勢(shì)突出，尤其能夠很好地解決壩體堆石料變形對(duì)面板的影響，使面板抗裂、抗?jié)B性能以及壩體安全性等方面可以得到有效保證。1、采用薄壁鋼制膜板作為壩體的擋水及防滲結(jié)構(gòu)，避免了混凝土施工上需要長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)和溫控等流程，有效地縮短工程施工的周期，并且可以不再考慮傳統(tǒng)上面板易產(chǎn)生裂縫或破壞等問題，在設(shè)計(jì)和施工難度上有所降低。2、采用薄壁鋼制膜板結(jié)構(gòu)使面板自身的抗拉強(qiáng)度和延展性有了極大的提高，通過自身重力作用和施工上的措施使其類似“膜”一樣緊貼于堆石料表面，能夠很好地適應(yīng)施工或運(yùn)行中壩體堆石料變形或外界水壓力對(duì)面板的影響和作用，減少面板開裂、脫空及損壞的可能性。另一方面是在面板變形時(shí)可以在面板上設(shè)置變形誘導(dǎo)縫，利用適當(dāng)程度的變形改變整體面板的受力狀 態(tài)，以保證鋼膜面板或面板間的焊接縫不會(huì)因堆石料壩體施工或運(yùn)行變形導(dǎo)致面板拉壓變形而發(fā)生開裂或脆性斷裂。3、由于面板防滲性能的大幅度提高，工程對(duì)壩體堆石料的防滲性能可以適當(dāng)降低，便于就地取材以降低工程成本，有利于節(jié)省工程投資。


圖1是本發(fā)明的鋼膜面板堆石壩斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的鋼膜面板堆石壩正視圖。其中I為防浪墻；2為鋼膜面板；3為墊層區(qū)；4為過渡區(qū)；5為主堆石區(qū)；6為次堆石區(qū)；7為阻滑鋼筋；8為灌漿帷幕；9為趾板；10為變形誘導(dǎo)槽。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如附圖1和2所示，一種鋼膜面板堆石壩，由鋼膜面板2、墊層區(qū)3、過渡區(qū)4、主堆石區(qū)5、次堆石區(qū)6、趾板9、防浪墻1、阻滑鋼筋7、灌漿帷幕8、變形誘導(dǎo)槽10組成。其中墊層區(qū)3后依次為過渡區(qū)4、主堆石區(qū)5和次堆石區(qū)6。堆石壩壩頂設(shè)有防浪墻1，選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。堆石壩壩底和兩側(cè)設(shè)有趾板9，選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并在堆石壩壩底的前端設(shè)有帷幕灌漿8。鋼膜面板2鋪設(shè)在堆石壩體上游坡面墊層區(qū)3上，鋼膜面板2的一端伸入位于壩頂?shù)姆览藟中，并與其內(nèi)部鋼筋焊接連接，另一端伸入位于壩底的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋焊接連接，鋼模兩側(cè)伸入位于壩體兩側(cè)的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋焊接連接。鋼膜面板2的背部設(shè)有阻滑鋼筋7，所述阻滑鋼筋與鋼膜面板焊接，并插入壩體內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)固定鋼膜面板的目的。為確保鋼膜面板的使用，選擇在死水位以上的鋼膜面板表面噴涂環(huán)氧樹脂防腐涂料，在死水位以下的鋼膜面板設(shè)置陽極保護(hù)。鋼膜面板根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，由多塊鋼板焊接成一整體，在焊接成為一體的鋼膜面板中部設(shè)置有凹槽型式的變形誘導(dǎo)槽10，或者在鋼膜面板的邊緣處設(shè)有凹槽型式的變形誘導(dǎo)槽10,選擇鋼板厚度6 20mm。以壩高100m，壩頂寬度IOm的鋼膜面板堆石壩為例，壩體壩高100m，壩頂寬度10m，防浪墻高1.5m，上游壩坡為1:1.4，下游壩坡為1:1.3，薄壁鋼膜面板厚度為8mm。鋼膜面板直接與墊層料相互緊密接觸形成“鋼膜”，過渡料則與墊層料相連接，這兩層堆石區(qū)的厚度均為3.0m0阻滑鋼筋直徑選為30mm，與面板之間焊接，每一根鋼筋的長(zhǎng)度為10.0m,從面板背水面開始先后穿過墊層區(qū)與過渡區(qū)并深入壩體堆石料內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)固定。選擇多塊鋼板焊接成一整體形成鋼膜面板，使用的鋼板在預(yù)制時(shí)在上設(shè)置凹槽，通過焊接形成一體后，在面板中部形成水平向和垂直向各三道變形誘 導(dǎo)槽，面板周邊(四周)形成I道變形誘導(dǎo)槽，槽寬度IOcm,槽深度10cm。具體施工過程:1、預(yù)制鋼膜面板、阻滑鋼筋及其他結(jié)構(gòu)配筋，制備施工澆筑使用的混凝土 ；2、對(duì)包括面板與鋼筋在內(nèi)的所有的鋼制結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的防腐處理；3、對(duì)壩址位置進(jìn)行建基面的處理，清除覆蓋層與破碎帶；4、按設(shè)計(jì)位置安裝鋼膜面板并將其與搭設(shè)好的趾板鋼筋進(jìn)行焊接連接，用混凝土澆筑壩底趾板使趾板與面板連接緊密；5、分層填筑壩體堆石料，同時(shí)安裝分塊鋼膜面板與阻滑鋼筋，在不使用阻滑鋼筋的壩體段，可選擇先堆石后架鋼板，或者先架鋼板后堆石；在使用阻滑鋼筋進(jìn)行固定的壩體段，可選擇先架鋼板再行堆石，以便于施工。6、每一層壩體兩側(cè)位置的趾板與鋼板采用與壩底鋼板相同的方式進(jìn)行處理，以使面板與兩側(cè)上體或連接段結(jié)為一體；7、當(dāng)壩體施工至壩體封頂時(shí)，需要搭建壩頂防浪墻鋼筋并將其與頂部鋼板邊緣焊接連接，最后一起澆筑成為一個(gè)整體；8、噴涂防腐材料，設(shè)置犧牲陽極裝置。以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，由鋼膜面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、鋼筋混凝土趾板、防浪墻、阻滑鋼筋、灌漿帷幕、變形誘導(dǎo)槽組成，其中 所述鋼膜面板鋪設(shè)在堆石壩體上游坡面墊層區(qū)上； 所述墊層區(qū)后依次為過渡區(qū)、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)； 所述堆石壩壩頂設(shè)有防浪墻； 所述堆石壩壩底和兩側(cè)設(shè)有趾板，并在堆石壩壩底的前端設(shè)有帷幕灌漿； 所述鋼膜面板的一端伸入位于壩頂?shù)姆览藟χ?，并與其內(nèi)部鋼筋固定連接；所述鋼膜面板的另一端伸入位于壩底的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋固定連接；所述鋼膜面板的兩側(cè)伸入位于壩體兩側(cè)的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋固定連接； 所述鋼膜面板的背部設(shè)有與其固定連接的阻滑鋼筋，所述阻滑鋼筋插入壩體內(nèi)部； 所述鋼膜面板由多塊鋼板焊接成一整體，使用的鋼板在預(yù)制時(shí)在其上設(shè)置凹槽，通過焊接形成一體后，在所述鋼膜面板中部設(shè)置形成凹槽型式的變形誘導(dǎo)槽，或者在所述鋼膜面板的邊緣處設(shè)置形成凹槽型式的變形誘導(dǎo)槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，所述防浪墻選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；所述趾板選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，所述鋼膜面板的一端伸入位于壩頂?shù)姆览藟χ校⑴c其內(nèi)部鋼筋焊接連接；所述鋼膜面板的另一端伸入位于壩底的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋焊接連接；所述鋼膜面板的兩側(cè)伸入位于壩體兩側(cè)的趾板中，并與其內(nèi)部鋼筋焊接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，在死水位以上的鋼膜面板表面噴涂環(huán)氧樹脂防腐涂料，在死水位以下的鋼膜面板設(shè)置陽極保護(hù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，所述鋼膜面板選擇鋼板厚度6 20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，所述變形誘導(dǎo)槽的槽寬度10cm，槽深度10cm，在所述鋼膜面板中部形成水平向和垂直向各三道變形誘導(dǎo)槽，鋼膜面板周邊形成I道變形誘導(dǎo)槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，所述阻滑鋼筋直徑選為30mm,與鋼膜面板之間焊接，每一根鋼筋的長(zhǎng)度為10.0m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼膜面板堆石壩，其特征在于，在所述鋼膜面板堆石壩中，壩體壩高100m，壩頂寬度10m，防浪墻高1.5m，上游壩坡為1:1.4，下游壩坡為1:1.3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼膜面板堆石壩，由鋼膜面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)、鋼筋混凝土趾板、防浪墻、阻滑鋼筋、灌漿帷幕、變形誘導(dǎo)槽組成；鋼膜面板鋪設(shè)在堆石壩體上游坡面墊層區(qū)上；壩頂設(shè)有鋼筋混凝土防浪墻；壩體底部與四周設(shè)有鋼筋混凝土趾板；壩體前端底部設(shè)有帷幕灌漿；在鋼膜面板中部與邊緣處設(shè)有凹槽型式的變形誘導(dǎo)槽；壩體頂部的鋼膜面板伸入鋼筋混凝土防浪墻內(nèi)；壩體底部與側(cè)面位置的鋼膜伸入鋼筋混凝土趾板內(nèi)；鋼膜背部設(shè)有組滑鋼筋。本發(fā)明采用鋼膜面板，在施工、運(yùn)行及管理等過程中優(yōu)勢(shì)突出，尤其能夠很好地解決壩體堆石料變形對(duì)面板的影響，使面板抗裂、抗?jié)B性能以及壩體安全性等方面可以得到有效保證。
文檔編號(hào)E02B7/06GK103225285SQ201310173478
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月11日
發(fā)明者練繼建, 王海軍, 董霄峰 申請(qǐng)人:天津大學(xué)