高底座瀝青混凝土心墻壩的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高底座瀝青混凝土心墻壩，其特征是：它是由高底座、心墻、瀝青混凝土防滲墻的基座、過渡1區(qū)、過渡2區(qū)、堆石1區(qū)、堆石2區(qū)、河床低壓縮材料區(qū)和防浪墻組成，心墻設置在瀝青混凝土防滲墻的基座上，瀝青混凝土防滲墻的基座設置在高底座上，心墻頂部，即壩頂處設置有防浪墻；兩個過渡1區(qū)分別設置在心墻的上游側和下游側并與心墻緊貼；在兩個過渡1區(qū)外側均設置有過渡2區(qū)；過渡1區(qū)、過渡2區(qū)與心墻高度相等；所述的高底座高度在10m以上。充分發(fā)揮瀝青混凝土、高底座、低壓縮材料和堆石料的各自優(yōu)點和綜合優(yōu)勢，從技術上解決下部狹窄、上部寬闊河谷高瀝青混凝土心墻堆石壩的可行性問題，而且能明顯增強壩體防滲結構的可靠性、耐久性、抗震性和安全性。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高底座浙青混凝土心墻壩，屬于水電水利工程水工建筑物技術領 域。 高底座瀝青混凝土心墻壩

【背景技術】
[0002] 隨著水電戰(zhàn)略的實施，在水能資源豐富的西南、西北地區(qū)，一大批高壩已建、在建 或待建。土石壩是當今壩工建設中最常見的一種壩型，也是發(fā)展最快的一種壩型，約占已建 大壩總數(shù)的95%以上。全世界壩高超過15m的土石壩有29000多座，其中我國擁有15000 余座，主要包括均質土壩、心墻壩和混凝土面板堆石壩等。
[0003] 土質防滲堆石壩在我國的發(fā)展早于混凝土面板壩，建設數(shù)量也較混凝土面板壩 多。在上世紀70年代之前建設的土質防滲堆石壩絕大多數(shù)壩高不大于80m。直到上世紀70 年代末80年代初甘肅碧口、陜西石頭河兩座土石壩相繼建成投運，使土質防滲堆石壩壩高 在國內(nèi)突破l〇〇m(碧口壩高101. 8m、石頭河壩高104m)。其后建成投運的壩高大于100m的土 質防滲堆石壩有：云南魯布革風化料心墻壩，壩高103. 8m ;陜西黑河金盆水庫，壩高130m ; 黃河小浪底斜心墻土石壩，壩高167m ;四川綿陽水牛家水電站心墻堆石壩，壩高108m ;四川 獅子坪水電站碎石土心墻堆石壩，壩高136m ;新疆恰布其海心墻堆石壩，壩高125m。國內(nèi)在 建的土質防滲堆石壩壩高已達200m?250m級，瀑布溝水電站心墻堆石壩壩高186m，糯扎渡 水電站心墻堆石壩壩高261. 5m。目前正在設計(預可、可研）的壩高大于200m的心墻堆石 壩工程主要有雙江口（壩高332m、可研)、兩河口（壩高270m、可研)、苗家壩(壩高263m，此方 案只完成預可研，現(xiàn)采用低壩開發(fā)方案，混凝土面板壩壩高ll〇m)、長河壩(壩高238m、可研） 等工程。
[0004] 近年來浙青混凝土心墻堆石壩隨著施工設備和檢測設備的發(fā)展，浙青質量的提 高，水工浙青混凝土技術的深入研究，浙青混凝土防滲技術有了很大的發(fā)展，但都無法達到 200m級高浙青混凝土心墻堆石壩。壩工界對高浙青混凝土心墻堆石壩的安全性問題，主要 存在以下?lián)模海?)不能正確預測高浙青混凝土心墻堆石壩大壩沉降以及沉降導致的心墻 變形、應力、浙青心墻與下部的混凝土防滲墻或基座的聯(lián)接結構形式和對心墻材料的要求。 (2)現(xiàn)有的實驗手段采用縮尺模型材料，是否能正確預測高浙青混凝土心墻堆石壩大壩滲 透穩(wěn)定性問題以及筑壩材料的物理力學性質。（3)由于上述不確定因素的存在，是否能提出 高耐擠壓、高抗裂的浙青混凝土材料和結構形式。
[0005] 如果擬建的200m級高浙青混凝土心墻堆石壩的變形、心墻的撓度和應力量級達 到150m級浙青混凝土心墻堆石壩的程度，亦可以為壩工界接受，也就解決了 200m級高浙青 混凝土心墻堆石壩的技術瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提出一種高底座浙青混凝土心墻壩（以下簡稱高底座心墻壩)，克 服200m級高浙青混凝土心墻堆石壩的技術難關，充分發(fā)揮浙青混凝土、高底座、低壓縮材 料和堆石料的各自優(yōu)點和綜合優(yōu)勢，從技術上解決下部狹窄、上部寬闊河谷高浙青混凝土 心墻堆石壩的可行性問題，而且能明顯增強壩體防滲結構的可靠性、耐久性、抗震性和安全 性。
[0007] 本發(fā)明的技術方案是：高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：它是由高底座、浙青 混凝土防滲墻的基座、心墻、過渡1區(qū)、過渡2區(qū)、堆石1區(qū)、堆石2區(qū)、河床低壓縮材料區(qū)和 防浪墻組成，心墻設置在浙青混凝土防滲墻的基座上，浙青混凝土防滲墻的基座設置在高 底座上，心墻頂部，即壩頂處設置有防浪墻；兩個過渡1區(qū)分別設置在心墻的上游側和下游 側并與心墻緊貼；在兩個過渡1區(qū)外側均設置有過渡2區(qū)；過渡1區(qū)、過渡2區(qū)與心墻高度 相等；所述的高底座高度在l〇m以上。
[0008] 所述的心墻為浙青混凝土心墻；所述的高底座為C9(I15、C9(I20或C 18(l15的常規(guī)混凝 土墻。
[0009] 所述高底座高度h與高底座心墻壩的壩高Η的比值為0. 1?0. 4。
[0010] 所述的上游側和下游側均為斜面形式。
[0011] 所述的高底座的橫截面為上窄下寬的梯形，上寬為6?10米，坡度為1 :0. 1?1 : 0· 5〇
[0012] 所述的高底座的上游側和下游側的壩基下均設置有河床低壓縮材料區(qū)，所述的河 床低壓縮材料區(qū)填充有低壓縮材料。
[0013] 所述的心墻的上游側過渡2區(qū)外側還設置有堆石1區(qū)，心墻的下游側過渡2區(qū)外 側依次設置有堆石2區(qū)、堆石1區(qū)。
[0014] 所述的上游側的壩坡為1 :m，m=l. 8?2. 5 ;下游側的壩坡坡比為1 :η，η=1. 6? 2. 5 ； 所述的心墻下游側堆石1區(qū)與堆石2區(qū)的分區(qū)坡度為1 :k，k=0. 5?1. 5。
[0015] 本發(fā)明提出的高底座心墻壩，其優(yōu)點是：采用浙青混凝土心墻、浙青混凝土防滲 墻的基座、高底座、低壓縮材料和堆石組合成一種新型擋水建筑物。浙青混凝土心墻、浙青 混凝土防滲墻的基座、1?底座和帷.灌菜為防滲體（1?底座底部的帷.灌菜_)。本發(fā)明提出 的高底座心墻壩，可以使得200m級高浙青心墻堆石壩的應力、沉降以及心墻與底座的連接 結構的變形等等安全性指標，滿足現(xiàn)有的《土石壩浙青混凝土面板和心墻設計規(guī)范》（DL/ T5411-2009、SL501-2010)的要求，使得200m級高浙青心墻堆石壩在技術上可行，并滿足充 分利用當?shù)夭牧?堆石料)的經(jīng)濟性要求，具有良好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。本發(fā)明采用低 壓縮材料變形小、空隙小、沉降小，可以減小壩體變形，改善心墻應力。
[0016] 下面結合實施例及實施例附圖對本發(fā)明做進一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的1?底座心墻現(xiàn)的橫斷面不意圖； 圖2是本發(fā)明的高底座心墻壩的沿壩軸線(心墻中心線）斷面示意圖。
[0018] 圖中：1、堆石1區(qū)；2、堆石2區(qū)；3、心墻；4、過渡1區(qū)；5、過渡2區(qū)；6、防浪墻；7、 河床低壓縮材料區(qū)（不含高底座）；8、高底座；9、帷幕灌漿，10、固結灌漿；11、浙青混凝土防 滲墻的基座；12、正常蓄水位；13、死水位；14、壩基；15、壩軸線；16、防浪墻頂高程；17、壩 頂高程；18、防滲帷幕底部范圍；19、灌漿廊道；20、原地面線；21、上游側；22、下游側；23、 壩肩；24、壩基；Η是高底座心墻壩的壩高，h是高底座的高度，m是高底座心墻壩上游壩坡 坡比，η是高底座心墻壩下游壩坡坡比，k為心墻下游堆石1區(qū)與堆石2區(qū)的分界線坡比，t 為高底座基坑開挖坡比。

【具體實施方式】
[0019] 實施例1 高底座浙青混凝土心墻壩是由高底座8、心墻3、浙青混凝土防滲墻的基座11、過渡1區(qū) 4、過渡2區(qū)5、堆石1區(qū)1、堆石2區(qū)2、河床低壓縮材料區(qū)7和防浪墻6組成，心墻3設置在 浙青混凝土防滲墻的基座11上，浙青混凝土防滲墻的基座11設置在高底座8上，心墻3頂 部，即壩頂處設置有防浪墻6 ;兩個過渡1區(qū)4分別設置在心墻3的上游側21和下游側22 并與心墻3緊貼；在兩個過渡1區(qū)4外側均設置有過渡2區(qū)5 ;過渡1區(qū)4、過渡2區(qū)5與心 墻3高度相等；所述的高底座8高度在10m以上。
[0020] 實施例2 如圖1和圖2所不，商底座浙青混凝土心墻現(xiàn)是由商底座8、心墻3、浙青混凝土防滲 墻的基座11、過渡1區(qū)4、過渡2區(qū)5、堆石1區(qū)1、堆石2區(qū)2、河床低壓縮材料區(qū)7和防浪 墻6組成，心墻3設置在浙青混凝土防滲墻的基座11上，浙青混凝土防滲墻的基座11設置 在高底座8上，心墻3頂部，即壩頂處設置有防浪墻6 ;兩個過渡1區(qū)4分別設置在心墻3的 上游側21和下游側22并與心墻3緊貼；在兩個過渡1區(qū)4外側均設置有過渡2區(qū)5 ;過渡 1區(qū)4、過渡2區(qū)5與心墻3高度相等，過渡區(qū)受壩殼的保護；所述的高底座8高度在10m以 上。所述的心墻3為浙青混凝土心墻；所述的高底座8為C 9(I15、C9(I20或C18(l15的常規(guī)混凝 土墻。所述高底座8高度h與高底座心墻壩的壩高Η的比值為0. 1?0. 4,越小越好，并根 據(jù)工程實際確定。高底座心墻壩的壩高Η包括：高底座8、浙青混凝土防滲墻的基座11、心 墻3和心墻3與壩頂之間的高度。所述的上游側21和下游側22均為斜面形式；所述的上 游側的壩坡為1 8?2. 5 ;下游側的壩坡坡比為1 :η，η=1. 6?2. 5,并根據(jù)工程實際 確定；所述的高底座8的橫截面為上窄下寬的梯形，上寬為6?10米，坡度為1 :0. 1?1 : 〇. 5。所述的高底座8的上游側和下游側的壩基14下均設置有河床低壓縮材料區(qū)7,所述的 河床低壓縮材料區(qū)7填充有低壓縮材料；所述的心墻3的上游側過渡2區(qū)5外側還設置有 堆石1區(qū)1，心墻3的下游側過渡2區(qū)5外側依次設置有堆石2區(qū)2、堆石1區(qū)1 ;所述的心 墻下游側堆石1區(qū)1與堆石2區(qū)2的分區(qū)坡度為1 :k，k=0. 5?1. 5,并根據(jù)工程實際確定， 一般選k=l. 0為最佳。
[0021] 高底座8的上下游基坑采用河床低壓縮材料區(qū)7回填至壩基開挖前的高程。高底 座8的底部基巖采用固結灌漿10和帷幕灌漿9進行處理。
[0022] 高底座8基坑開挖坡比為1 :t，t根據(jù)壩基基礎條件決定。
[0023] 上述參數(shù)必須滿足現(xiàn)有的《土石壩浙青混凝土面板和心墻設計規(guī)范》（DL/ T5411-2009、SL501-2010)的要求。
[0024] 本發(fā)明提出的高底座心墻壩，采用浙青混凝土心墻3、基座11、混凝土高底座8和 帷幕灌漿9作為防滲結構。混凝土高底座8按照重力壩設計，設計標準遵守《混凝土重力壩 設計規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005)的相關規(guī)定?；炷粮叩鬃?內(nèi)設置灌漿廊道19， 在壩體填筑過程中實施帷幕灌漿9,提高了工效，減小了施工干擾，節(jié)省了工期?；炷粮叩?座8的高度，按照減小浙青混凝土心墻3的應力、變形為150m級浙青混凝土心墻壩的量級 進行確定；混凝土高底座8的存在，可有效減小浙青混凝土心墻3的應力和變形。浙青混凝 土心墻3及浙青混凝土防滲墻的基座11的結構及其止水結構和材料按照150m級浙青混凝 土心墻壩的要求選用即可。
[0025] 本發(fā)明提出的高底座心墻壩，過渡1區(qū)4和(或)過渡2區(qū)5、堆石1區(qū)1、堆石2區(qū) 2均可采用堆石材料填筑，包括建筑物區(qū)開挖料、料場塊石料以及料場砂礫石料等。堆石料 的選擇須滿足《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（DL/T5395-2007、SL274-2001)的相關要求。上述 料區(qū)可以充分利用建筑物的開挖料，減少棄料和渣場的面積，減小大壩施工對環(huán)境的影響， 降低工程造價，提高壩體和樞紐的經(jīng)濟指標，具有良好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境生態(tài)效益。
[0026] 本發(fā)明提出的高底座心墻壩，在河谷底部深槽部位，采用可靠的普通混凝土澆筑 形成高基座8,以降低浙青混凝土心墻3的高度，并降低浙青混凝土心墻3的應力變形值。 高基座8施工需要的開挖基坑采用河床低壓縮材料區(qū)7回填。低壓縮材料區(qū)7可以采用一 種低壓縮材料，比如常規(guī)設計中的過渡料或其改性料、干貧混凝土料、碾壓混凝土材料、改 性砂礫石料等，上述材料均屬于本行業(yè)公知技術，這里就不做詳細描述。河床低壓縮材料區(qū) 7(不含高底座)，盡可能選用上述材料中施工簡單、造價低的材料。另外，河床低壓縮材料區(qū) 7 (不含高底座)可以幫助高基座8滿足相關規(guī)范對其穩(wěn)定和應力的要求。高基座8和河床 低壓縮材料區(qū)7 (不含高底座）的采用，可以降低壩體和心墻的變形、應力，達到150m級浙 青混凝土心墻壩的標準，使得200m級浙青混凝土心墻壩技術可行、經(jīng)濟安全，使得200m級 浙青混凝土心墻可以為人們所接受。而現(xiàn)有技術是采用堆石充填，具有空隙大，變形大，沉 降大等缺點。
[0027] 圖1、2中的壩體結構，必須驗算壩體沉降、變形、應力以及心墻撓度和應力、變位 等，滿足《土石壩浙青混凝土面板和心墻設計規(guī)范》（DL/T5411-2009、SL501-2010)的規(guī)定； 必須驗算高基座的應力和穩(wěn)定，滿足《混凝土重力壩設計規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005) 的相關規(guī)定；必須驗算壩體各料區(qū)(包括低壓縮固體區(qū)）的滲透穩(wěn)定性。
[0028] 圖1、2中的高基座混凝土，采用普通混凝土澆筑。河床低壓縮材料區(qū)7(不含高底 座）采用碾壓式施工方法。各種堆石料采用堆石壩堆石料的施工方法施工。
[0029] 施工步驟：施工放樣，確定壩軸線15的位置。壩肩23及壩基24開挖，高基座的基 礎開挖。分兩部分澆筑高基座8,先澆筑高基座8 -層，施工固結灌漿10,然后繼續(xù)澆筑其 余部分的高基座8。填筑高基座8兩側的低壓縮材料區(qū)7的低壓縮材料達到原地面線20， 同時，施工浙青混凝土防滲墻的基座11，施工堆石1區(qū)1、堆石2區(qū)2,與浙青混凝土防滲墻 的基座11同高。分層施工心墻3、過渡1區(qū)4、過渡2區(qū)5,待這三個區(qū)的高程高于堆石1區(qū) 1、堆石2區(qū)2的一個施工層高度時，施工堆石1區(qū)1、堆石2區(qū)2,與心墻3、過渡1區(qū)4、過 渡2區(qū)5同高。重復上述施工順序，直至心墻3、過渡1區(qū)4、過渡2區(qū)5、堆石1區(qū)1、堆石 2區(qū)2施工至設計高程。在心墻3、過渡1區(qū)4、過渡2區(qū)5、堆石1區(qū)1、堆石2區(qū)2施工過 程中，施工帷幕灌漿9到防滲帷幕底部范圍18。施工壩頂防浪墻6達到防浪墻頂高程16及 壩頂達到壩頂高程17。上述施工完成后，水庫蓄水到達死水位13,繼續(xù)蓄水至正常蓄水位 12 〇
[0030] 表1為本發(fā)明與現(xiàn)有技術的效果對比表：

【權利要求】
1. 高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：它是由高底座（8)、心墻（3)、浙青混凝土防滲 墻的基座（11)、過渡1區(qū)（4)、過渡2區(qū)（5)、堆石1區(qū)（1)、堆石2區(qū)（2)、河床低壓縮材料區(qū) (7)和防浪墻（6)組成，心墻（3)設置在浙青混凝土防滲墻的基座（11)上，浙青混凝土防滲 墻的基座（11)設置在高底座（8)上，心墻（3)頂部，即壩頂處設置有防浪墻（6);兩個過渡1 區(qū)（4)分別設置在心墻（3)的上游側（21)和下游側（22)并與心墻（3)緊貼；在兩個過渡1 區(qū)（4)外側均設置有過渡2區(qū)（5);過渡1區(qū)（4)、過渡2區(qū)（5)與心墻（3)高度相等；所述 的高底座（8)高度在10m以上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述的心墻（3)為浙青 混凝土心墻；所述的高底座（8)為C9(I15、C 9(I20或C18(l15的常規(guī)混凝土墻。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述高底座（8)高度h 與高底座心墻壩的壩高Η的比值為0. 1?0. 4。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述的上游側（21)和 下游側（22)均為斜面形式。
5. 根據(jù)權利要求1所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述的高底座（8)的橫 截面為上窄下寬的梯形，上寬為6?10米，坡度為1 :0. 1?1 :0. 5。
6. 根據(jù)權利要求1所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述的高底座（8)的上 游側和下游側與壩基（14)之間均設置有河床低壓縮材料區(qū)（7)，所述的河床低壓縮材料區(qū) (7)填充有低壓縮材料。
7. 根據(jù)權利要求1所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述的心墻（3)的上游 側過渡2區(qū)（5)外側還設置有堆石1區(qū)（1)，心墻（3)的下游側過渡2區(qū)（5)外側依次設置 有堆石2區(qū)（2)、堆石1區(qū)（1)。
8. 根據(jù)權利要求4所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述的上游側的壩坡 為1 :m，m=l. 8?2. 5 ;下游側的壩坡坡比為1 :η，η=1· 6?2. 5。
9. 根據(jù)權利要求7所述的高底座浙青混凝土心墻壩，其特征是：所述的心墻下游側堆 石1區(qū)（1)與堆石2區(qū)（2)的分區(qū)坡度為1 :k，k=0. 5?1. 5。
【文檔編號】E02B7/08GK104099903SQ201410326190
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權日:2014年7月10日
【發(fā)明者】蔡新合, 魏堅政, 王君利, 郝麗莎, 雷艷, 賈巍, 吳峻峰, 李鋒 申請人:中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司