本發(fā)明涉及堆石壩壩體施工技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種防止混凝土面板與石壩壩體脫空的系統(tǒng)及施工方法。

背景技術(shù)：

作為攔洪、灌溉和發(fā)電的擋水建筑物攔河大壩，利用當(dāng)?shù)夭牧?開(kāi)山石料或河道砂礫石)筑壩的混凝土面板堆石壩如圖1所示，自大壩上游向下游設(shè)計(jì)分為混凝土面板、墊層料、過(guò)渡料層、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)。

在混凝土面板堆石壩施工期，對(duì)每期混凝土面板澆筑施工一般滯后大壩壩體填筑3-6個(gè)月，以實(shí)現(xiàn)大壩的預(yù)沉降，防止大壩運(yùn)行期內(nèi)沉降過(guò)大，造成混凝土面板與大壩壩體脫空，從而導(dǎo)致混凝土面板斷裂或擠壓破壞，有可能造成大壩壩體滲透量過(guò)大，給壩體造成安全隱患。

無(wú)論是碾壓多密實(shí)、預(yù)沉降時(shí)間多長(zhǎng)的堆石大壩，在大壩運(yùn)行期，大壩壩體還需多年的沉降穩(wěn)定，必定造成大壩的混凝土面板與和其相接觸的墊層料之間存在一定的脫空，如果不采取措施，在水壓力的作用下，混凝土面板將發(fā)生斷裂，導(dǎo)致大壩滲透量逐步加大，給大壩安全造成威脅。

公開(kāi)號(hào)CN104480905A的專利公開(kāi)了一種預(yù)防面板脫空的混凝土面板壩上游面結(jié)構(gòu)及施工方法，具體公開(kāi)了包括混凝土面板、混凝土趾板、擠壓邊墻及防浪墻，所述擠壓邊墻緊貼在混凝土面板下方，所述防浪墻位于混凝土面板和擠壓邊墻頂部，所述混凝土趾板位于混凝土面板底部與基礎(chǔ)連接，所述擠壓邊墻表面順坡面方向平行間隔設(shè)置有若干溝槽，在溝槽內(nèi)埋設(shè)有回填灌漿管，所述回填灌漿管的表面鋪設(shè)有防堵保護(hù)膜。

公開(kāi)號(hào)CN104988884A公開(kāi)了一種用于面板堆石壩的脫空變形監(jiān)測(cè)裝置及安裝方法，具體公開(kāi)了：所述裝置包括墊層、底座、測(cè)縫計(jì)及木蓋板，所述墊層水平設(shè)置于堆石體上，所述底座設(shè)置于墊層上，并通過(guò)固定錨桿固定，所述木蓋板設(shè)置于混凝土面板底面，所述測(cè)縫計(jì)一端固定在底座上，另一端穿過(guò)木蓋板后與混凝土面板固定，所述墊層上方位于混凝土面板之間還填充有回填材料；所述方法步驟包括(1)掏安裝槽；(2)鋪填墊層；(3)安裝底座；(4)安裝測(cè)縫計(jì)；(5)安裝木蓋板。

上述專利申請(qǐng)均未公開(kāi)一種能夠用于混凝土面板與堆石壩壩體脫空的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種防止混凝土面板與堆石壩壩體脫空的系統(tǒng)及施工方法，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)混凝土面板與堆石壩壩體之間的脫空情況，并能對(duì)上述情況做出實(shí)時(shí)的預(yù)警。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種預(yù)防混凝土面板與堆石壩壩體脫空的系統(tǒng)，包括設(shè)于混凝土面板與堆石壩壩體墊層料之間的灌漿管路和脫空計(jì)，所述脫空計(jì)連接有設(shè)于堆石壩壩體外面的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有預(yù)警模塊，所述預(yù)警模塊用于將脫空計(jì)測(cè)得的混凝土面板與堆石壩壩體墊層料之間的位移數(shù)據(jù)與預(yù)警模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)定的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)得的位移數(shù)據(jù)達(dá)到所述預(yù)警閾值的要求時(shí)，預(yù)警模塊發(fā)出相應(yīng)的警告。

進(jìn)一步的，所述混凝土面板內(nèi)設(shè)有基準(zhǔn)板，所述堆石壩壩體墊層料內(nèi)相對(duì)所述基準(zhǔn)板的位置設(shè)有混凝土底座，所述混凝土底座與基準(zhǔn)板之間通過(guò)關(guān)節(jié)軸承連接有兩個(gè)脫空計(jì)，所述基準(zhǔn)板位于兩個(gè)關(guān)節(jié)軸承之間的部分與兩個(gè)脫空計(jì)構(gòu)成一等邊三角形。

進(jìn)一步的，所述脫空計(jì)于堆石壩壩體高度方向的1/3壩高、1/2壩高和2/3壩高處布置。

進(jìn)一步的，所述預(yù)警閾值為預(yù)先設(shè)定的混凝土面板與堆石壩壩體之間沿相互平行方向和相互垂直方向的若干檔級(jí)位移值，所述預(yù)警模塊還用于將脫空計(jì)測(cè)得的位移數(shù)據(jù)換算為沿混凝土面板與堆石壩壩體相互平行方向的和相互垂直方向的位移數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述灌漿管路包括灌漿管和回漿管，所述灌漿管呈梅花形布置，所述梅花形布置的尺寸為10*10cm-15*15cm，所述灌漿管的直徑為5mm，所述灌漿管的入口處包覆有1-3層的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)的尺寸為100-200目。

進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)連接有報(bào)警器，所述報(bào)警器選自燈光報(bào)警器和蜂鳴報(bào)警器中的一種或多種。

一種防止混凝土面板與堆石壩壩體脫空的施工方法，包括如下步驟：

1)堆石壩壩體施工期間，在混凝土面板與堆石壩壩體墊層料之間預(yù)先埋設(shè)若干灌漿管路和脫空計(jì)；

2)將脫空計(jì)與堆石壩壩體外面的計(jì)算機(jī)相連；

3)在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立混凝土面板與堆石壩壩體墊層料之間脫空的預(yù)警模塊，所述預(yù)警模塊用于將脫空計(jì)測(cè)得的混凝土面板與堆石壩壩體墊層料之間的位移數(shù)據(jù)與預(yù)警模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)定的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)得的位移數(shù)據(jù)達(dá)到所述預(yù)警閾值的要求時(shí)，預(yù)警模塊發(fā)出相應(yīng)的警告；

4)當(dāng)預(yù)警模塊發(fā)出相應(yīng)的警告后，施工人員通過(guò)灌漿管路往堆石壩壩體內(nèi)灌注灌漿材料。

進(jìn)一步的，步驟1)中安裝脫空計(jì)的方法包括：

1.1)在堆石壩壩體墊層料中預(yù)先開(kāi)挖澆筑混凝土底座，并與周邊連接；

1.2)所述混凝土底座通過(guò)一關(guān)節(jié)軸承連接有兩個(gè)脫空計(jì)；

1.3)在相對(duì)混凝土底座的位置布置基準(zhǔn)板；

1.4)將兩個(gè)脫空計(jì)通過(guò)關(guān)節(jié)軸承與基準(zhǔn)板相連，并使基準(zhǔn)板上兩個(gè)關(guān)節(jié)軸承之間的部分與兩個(gè)脫空計(jì)構(gòu)成一等邊三角形；

1.5)調(diào)整等邊三角形，使得等邊三角形平面垂直于基準(zhǔn)板；

1.6)回填堆石壩壩體墊層料，待澆筑混凝土面板時(shí)將基準(zhǔn)板一并澆入。

進(jìn)一步的，步驟1)中所述灌漿管路包括灌漿管和回漿管，所述灌漿管呈梅花形布置，所述梅花形布置的尺寸為10*10cm-15*15cm，所述灌漿管的直徑為5mm，所述灌漿管的入口處包覆有1-3層的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)的尺寸為100-200目。

進(jìn)一步的，步驟4)中所述灌漿材料選用水泥加粉煤灰或者水泥加細(xì)砂子。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土面板與堆石壩壩體之間的脫空情況，并能對(duì)上述情況做出及時(shí)的預(yù)警，避免了上述脫空問(wèn)題對(duì)堆石壩壩體造成的安全隱患。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有堆石壩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的堆石壩的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中的A部放大圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的脫空計(jì)的布置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示：

1-混凝土面板；2-堆石壩壩體墊層料；3-灌漿管；4-堆石壩壩體；5-基準(zhǔn)板；6-混凝土底座；7-脫空計(jì)；8-過(guò)渡料層；9-主堆石區(qū)；10-次堆石區(qū)；11-關(guān)節(jié)軸承。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所述的一種預(yù)防混凝土面板與堆石壩壩體脫空的系統(tǒng)，包括設(shè)于混凝土面板1與堆石壩壩體墊層料2之間的灌漿管路和脫空計(jì)7，所述脫空計(jì)7連接有設(shè)于堆石壩壩體4外面的計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有預(yù)警模塊，所述預(yù)警模塊用于將脫空計(jì)7測(cè)得的混凝土面板1與堆石壩壩體墊層料2之間的位移數(shù)據(jù)與預(yù)警模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)定的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)得的位移數(shù)據(jù)達(dá)到所述預(yù)警閾值的要求時(shí)，預(yù)警模塊發(fā)出相應(yīng)的警告。所述預(yù)警閾值包括預(yù)先設(shè)定的混凝土面板與堆石壩壩體之間沿相互平行方向和相互垂直方向的若干檔級(jí)位移值和用于將脫空計(jì)測(cè)得的位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為沿混凝土面板與堆石壩壩體相互平行方向的和相互垂直方向的位移數(shù)據(jù)的計(jì)算程序。

如圖4所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述混凝土面板1內(nèi)設(shè)有基準(zhǔn)板5，基準(zhǔn)板5用一塊寬100mm，長(zhǎng)1100mm，厚8-10mm的鋼板，在中心位置打2個(gè)孔距900mm，直徑約10mm的孔，用于安裝關(guān)節(jié)軸承11，所述堆石壩壩體墊層料2內(nèi)相對(duì)所述基準(zhǔn)板5的位置設(shè)有混凝土底座6，所述混凝土底座6的尺寸為長(zhǎng)*寬*高＝50*50*50cm，所述混凝土底座6與基準(zhǔn)板5之間通過(guò)關(guān)節(jié)軸承11連接有兩個(gè)脫空計(jì)7，所述基準(zhǔn)板5位于兩個(gè)關(guān)節(jié)軸承11之間的部分與兩個(gè)脫空計(jì)7構(gòu)成一等邊三角形。

如圖4所示，當(dāng)混凝土底座6由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，用脫空計(jì)7測(cè)得的位移數(shù)據(jù)計(jì)算出混凝土面板1與混凝土底座6之間的位移X值和Y值，進(jìn)而得出混凝土面板1與堆石壩壩體墊層料2之間在X方向和Y方向的位移值。

進(jìn)一步的，對(duì)于河道大壩，通常選擇3至5個(gè)橫斷面來(lái)布置脫空計(jì)7，以選擇3個(gè)橫斷面為例，脫空計(jì)7沿大壩高度方向壩高的個(gè)橫斷面來(lái)布置脫空計(jì)7，具體為沿大壩高度方向壩高的1/3、1/2和2/3位置處布置。上述布置方式無(wú)論是從大壩軸線長(zhǎng)度方向，還是沿大壩高程方向，都能夠得到對(duì)堆石壩壩體4的脫空具有代表性的特征參數(shù)。

如圖2-3所示，所述灌漿管路包括灌漿管3和回漿管，所述回漿管還用于排氣，所述灌漿管3呈梅花形布置，所述梅花形布置的尺寸為10*10cm-15*15cm，所述灌漿管3的直徑為5mm，所述灌漿管3的入口處包覆有1-3層的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)的尺寸為100-200目，以防止灌漿物料堵塞灌漿管3。

為了使本發(fā)明系統(tǒng)預(yù)警更加直觀明顯，本發(fā)明所述計(jì)算機(jī)還連接有報(bào)警器，所述報(bào)警器選用燈光報(bào)警器和蜂鳴報(bào)警器中的一種或多種。

具體使用時(shí)，混凝土面板1采用脫空計(jì)7觀測(cè)屬于大量程位移觀測(cè)。優(yōu)選大量程、高性能的位移傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，量程一般選用100-300mm，方能適用于面板堆石壩的脫空觀測(cè)，脫空計(jì)7、灌漿管路和計(jì)算機(jī)構(gòu)成一種預(yù)防混凝土面板1與堆石壩壩體脫空的系統(tǒng)，脫空計(jì)7實(shí)時(shí)反饋?zhàn)陨淼淖兓?，并將所述變化?shù)據(jù)反饋到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)根據(jù)其內(nèi)設(shè)有的計(jì)算程序?qū)⑸鲜鲎兓瘮?shù)據(jù)換算為混凝土底座6與基準(zhǔn)板5沿X軸方向和Y軸方向的變換數(shù)據(jù)，并將算得的變換數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)內(nèi)事先設(shè)定的若干檔級(jí)位移值進(jìn)行比較，如設(shè)定30mm、50mm、70mm等不同檔級(jí)，當(dāng)上述算得的變換數(shù)據(jù)位于相應(yīng)的檔級(jí)時(shí)，報(bào)警器放出相應(yīng)的報(bào)警信息。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種防止混凝土面板與堆石壩壩體脫空的施工方法，包括如下步驟：

堆石壩壩體施工期間，在混凝土面板1與堆石壩壩體墊層料2之間預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的灌漿管路和脫空計(jì)7，并將脫空計(jì)7與堆石壩壩體4外面的計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立混凝土面板1與堆石壩壩體墊層料2之間脫空的預(yù)警模塊，所述預(yù)警模塊用于將脫空計(jì)7測(cè)得的混凝土面板1與堆石壩壩體墊層料2之間的位移數(shù)據(jù)與預(yù)警模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)定的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，當(dāng)測(cè)得的位移數(shù)據(jù)達(dá)到所述預(yù)警閾值的要求時(shí)，預(yù)警模塊發(fā)出相應(yīng)的警告；當(dāng)預(yù)警模塊發(fā)出相應(yīng)的警告后，施工人員通過(guò)灌漿管路往堆石壩壩體4內(nèi)灌注灌漿材料。

安裝脫空計(jì)7的方法包括：

在堆石壩壩體墊層料2中預(yù)先開(kāi)挖澆筑混凝土底座6，并與周邊連接，所述混凝土底座6通過(guò)一關(guān)節(jié)軸承11連接有兩個(gè)脫空計(jì)7，相對(duì)混凝土底座6的位置布置基準(zhǔn)板5，將兩個(gè)脫空計(jì)7通過(guò)關(guān)節(jié)軸承11與基準(zhǔn)板5相連，并使基準(zhǔn)板5上兩個(gè)關(guān)節(jié)軸承11之間的部分與兩個(gè)脫空計(jì)構(gòu)成一等邊三角形，調(diào)整使等邊三角形平面垂直于基準(zhǔn)板5，回填堆石壩壩體墊層料2，待澆筑混凝土面板1時(shí)將基準(zhǔn)板5一并澆入。

所述灌漿材料選用水泥加粉煤灰或者水泥加細(xì)砂子。

所述灌漿管路包括灌漿管3和回漿管，所述灌漿管3呈梅花形布置，所述梅花形布置的尺寸為10*10cm-15*15cm，所述灌漿管3的直徑為5mm，所述灌漿管的入口處包覆有1-3層的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)的尺寸為100-200目。

綜上所述，借助于本發(fā)明的上述技術(shù)方案，本發(fā)明系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)混凝土面板與堆石壩壩體之間的脫空情況，并能對(duì)上述情況做出實(shí)時(shí)的預(yù)警。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。