高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程領(lǐng)域，具體涉及一種高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)80%的水能資源集中在西部，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)能源需求的增加，將在這些地方修建大量高壩以開發(fā)利用這些水能資源。土石壩具有選材容易、造價(jià)較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，是水利水電工程建設(shè)廣泛采用的一種壩型。然而，西部地區(qū)又是我國(guó)地震高烈度區(qū)，這些大庫(kù)高壩不可避免地要經(jīng)受強(qiáng)震作用。已有高土石壩震害表明，壩體在地震中的“鞭鞘效應(yīng)”，會(huì)使壩體頂部堆石體出現(xiàn)松動(dòng)、滾落，甚至淺層滑動(dòng)，進(jìn)而危及大壩的整體抗震安全。因此，高土石壩的壩頂必須采取必要的抗震措施。
[0003]在本發(fā)明之前，高土石壩壩頂一般采取鋪設(shè)土工格柵、鋼筋或埋設(shè)混凝土梁的抗震措施，但在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)，土工格柵經(jīng)重型機(jī)械碾壓后，會(huì)出現(xiàn)格柵節(jié)點(diǎn)剝離及柵條斷裂破壞等問題，從而導(dǎo)致土工格柵強(qiáng)度大幅損失，且土工格柵的耐久性也難以保證；此夕卜，土工格柵由于網(wǎng)孔尺寸較小，而高土石壩堆石最大粒徑可達(dá)100cm，因此，大粒徑的堆石無(wú)法嵌入在土工格柵網(wǎng)孔之中。鋼筋由于是圓形構(gòu)件，其與堆石料間的作用面積小，因此與堆石料間的界面摩擦力小，普通鋼筋還存在易銹蝕的問題，在鋼筋表面采用瀝青抹面的防銹處理措施，經(jīng)大型振動(dòng)碾壓機(jī)械碾壓后，瀝青會(huì)從鋼筋上剝離，無(wú)法從根本上解決鋼筋銹蝕導(dǎo)致抗震能力降低的問題。不管是現(xiàn)澆混凝土抗震梁，還是預(yù)制混凝土抗震梁，都存在投資費(fèi)用大，施工過程復(fù)雜，影響工期的問題，且由于重型機(jī)械不能直接在梁上碾壓，對(duì)后續(xù)壩體填筑施工的便利性帶來(lái)不利影響，混凝土抗震梁還無(wú)法適應(yīng)壩體竣工后的不均勻自然沉降和地震作用下的永久變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種防碾壓及抗震性能更好的高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在高土石壩3/4?4/5壩高處至壩頂范圍內(nèi)的框格架和護(hù)坡網(wǎng)；所述框格架設(shè)置在壩體內(nèi)，包括交叉相連的順河向扁形片和壩軸向扁形片；所述護(hù)坡網(wǎng)設(shè)置在壩面上并與框格架相連。
[0006]進(jìn)一步的是，所述框格架沿壩體的高程方向間隔設(shè)置兩層以上。
[0007]進(jìn)一步的是，每層框格架中的順河向扁形片至少為兩個(gè)，并沿著壩軸向扁形片的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，且順河向扁形片長(zhǎng)度方向的一端露出壩面與護(hù)坡網(wǎng)相連。
[0008]進(jìn)一步的是，每層框格架中的壩軸向扁形片至少為兩個(gè)，并沿著順河向扁形片的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置。
[0009]進(jìn)一步的是，每層框格架中，相鄰的兩個(gè)順河向扁形片之間的間距為I?3m，相鄰的兩個(gè)壩軸向扁形片之間的間距為2?5m，且相鄰的兩個(gè)壩軸向扁形片之間的間距大于相鄰的兩個(gè)順河向扁形片之間的間距。
[0010]進(jìn)一步的是，所述框格架鋪設(shè)在壩體內(nèi)的堆石料碾壓層的上表面，且相鄰的兩層框格架之間設(shè)置有至少一層堆石料碾壓層，每層堆石料碾壓層的厚度為80?100cm。
[0011]進(jìn)一步的是，所述順河向扁形片和壩軸向扁形片均由不銹鋼材料制成，所述順河向扁形片和壩軸向扁形片的寬度均為40?80mm、厚度均為5?20mm ;所述順河向扁形片的最大鋪設(shè)長(zhǎng)度為30m，并不伸入壩體反濾料內(nèi)；所述護(hù)坡網(wǎng)由不銹鋼材料制成，組成護(hù)坡網(wǎng)的鋼片的寬度為100mm、厚度為1mm0
[0012]本發(fā)明還提供了一種高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)的施工方法，用于施工上述的高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)，包括以下步驟:
[0013]a、分層填筑、碾壓高土石壩壩體堆石料到壩體設(shè)計(jì)高程的3/4?4/5壩高處至壩頂范圍內(nèi)的某一處；
[0014]b、在碾壓后的堆石料上鋪設(shè)順河向扁形片和壩軸向扁形片，順河向扁形片和壩軸向扁形片分別沿河流的流向和高土石壩的長(zhǎng)度方向設(shè)置；將順河向扁形片和壩軸向扁形片相連，形成框格架；
[0015]C、繼續(xù)分層填筑、碾壓高土石壩壩體堆石料，并使堆石料碾壓層達(dá)到一層以上；
[0016]d、重復(fù)步驟b和C，直至填筑高度達(dá)到高土石壩壩體設(shè)計(jì)高程；
[0017]e、在高土石壩3/4?4/5壩高處至壩頂范圍內(nèi)的壩面上鋪設(shè)護(hù)坡網(wǎng)，并將護(hù)坡網(wǎng)與框格架連接在一起。
[0018]進(jìn)一步的是，步驟a中，分層填筑、碾壓高土石壩壩體堆石料到高土石壩壩體設(shè)計(jì)高程的3/4?4/5壩高處；
[0019]步驟b中，每層框格架中的順河向扁形片至少為兩個(gè)，并沿著壩軸向扁形片的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，且順河向扁形片長(zhǎng)度方向的一端露出壩面；每層框格架中的壩軸向扁形片至少為兩個(gè)，并沿著順河向扁形片的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置；
[0020]步驟c中，每層堆石料碾壓層的厚度為80?10cm ；
[0021]步驟e中，所述護(hù)坡網(wǎng)與順河向扁形片露出壩面的端部連接在一起。
[0022]進(jìn)一步的是，在心墻兩側(cè)的上游壩段和下游壩段的壩體內(nèi)分別設(shè)置框格架，并在上游壩段和下游壩段的壩面上分別設(shè)置護(hù)坡網(wǎng)。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:所述順河向扁形片和壩軸向扁形片均為扁形結(jié)構(gòu)，不僅具有較好的防碾壓效果，而且與堆石料之間的摩擦作用較強(qiáng)；同時(shí)，順河向扁形片和壩軸向扁形片是分別沿河流的流向和高土石壩長(zhǎng)度方向設(shè)置的，能夠抵抗相應(yīng)方向的地震力，抗震效果較好；而且，交叉設(shè)置的順河向扁形片和壩軸向扁形片形成有網(wǎng)孔，大粒徑的堆石料可以嵌固在該網(wǎng)孔之中，與網(wǎng)孔具較強(qiáng)的嵌鎖和咬合作用，既具有較好的防碾壓性能，又能夠通過框格架將散粒體堆石料約束為一個(gè)整體，增強(qiáng)高土石壩的抗震整體性能；此外，通過護(hù)坡網(wǎng)能夠抵抗壩面的地震力，保護(hù)壩面并與框格架相連共同作用進(jìn)一步提高該抗震結(jié)構(gòu)的整體抗震性。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明中高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0025]圖2是圖1中A-A線的剖面視圖；
[0026]圖3是護(hù)坡網(wǎng)的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中標(biāo)記為:框格架1、順河向扁形片11、壩軸向扁形片12、護(hù)坡網(wǎng)2、堆石料3、心墻4。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，高土石壩壩頂抗震結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括設(shè)置在高土石壩3/4?4/5壩高處至壩頂范圍內(nèi)的框格架I和護(hù)坡網(wǎng)2 ;所述框格架I設(shè)置在壩體內(nèi)，包括交叉相連的順河向扁形片11和壩軸向扁形片12 ;所述順河向扁形片11沿著河流的流向設(shè)置，所述壩軸向扁形片12沿著高土石壩的長(zhǎng)度方向設(shè)置；所述護(hù)坡網(wǎng)2設(shè)置在壩面上并與框格架I相連。其中，順河向扁形片11、壩軸向扁形片12和護(hù)坡網(wǎng)2均可采用多種材料制成，通常采用金屬材料制成；優(yōu)選的，順河向扁形片11和壩軸向扁形片12均為不銹鋼材料制成扁鋼片，護(hù)坡網(wǎng)2為不銹鋼材料制成扁鋼網(wǎng)；設(shè)置順河向扁形片11和壩軸向扁形片12時(shí)，使順河向扁形片11和壩軸向扁形片12的下表面均與所對(duì)應(yīng)的堆石料3碾壓層上表面相貼合；這樣設(shè)置，不僅能夠使得框格架I與堆石料3結(jié)合更緊密，而且能最大限度的提高框格架I的防碾壓性能。順河向扁形片11和壩軸向扁形片12通常以交叉時(shí)接觸面最大的方式相連在一起，即通過表面接觸相連；順河向扁形片11和壩軸向扁形片12可通過螺釘、螺栓、銷釘、鉚釘?shù)裙潭ㄟB接在一起，優(yōu)選為焊接相連。一般的，框格架I和護(hù)坡網(wǎng)2包括分別設(shè)置在心墻4兩側(cè)的上游壩段和下游壩段的兩組。
[0030]為了進(jìn)一步提高該結(jié)構(gòu)的抗震性能，再如圖1所示，所述框格架I沿壩體的高程方向間隔設(shè)置兩層以上；所述框格架I鋪設(shè)在壩體內(nèi)的堆石料3碾壓層的上表面，且相鄰的兩層框格架I之間設(shè)置有至少一層堆石料3碾壓層，每層堆石料3碾壓層的厚度為80?10cm0多層間隔設(shè)置的框格架I對(duì)壩體內(nèi)堆石料3的約束作用更好，抵抗地震力的能力更強(qiáng)。
[0031]在上述基礎(chǔ)上，為了提高框格架I的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以增強(qiáng)其抗震性能，再如圖2所示，每層框格架I中的順河向扁形片11至少為兩個(gè)，并沿著壩軸向扁形片12的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，且順河向扁形片11長(zhǎng)度方向的一端露出壩面與護(hù)坡網(wǎng)2相連；每層框格架I中的壩軸向扁形片12至少為兩個(gè)，并沿著順河向扁形片11的長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置。優(yōu)選的，每層框格架I中，相鄰的兩個(gè)順河向扁形片11之間的間距為I?3m，相鄰的兩個(gè)壩軸向扁形片12之間的間距為2?5m，且相鄰的兩個(gè)壩軸向扁形片12之間的間距大于相鄰的兩個(gè)順河向扁形片11之