300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系及安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水利水電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系及安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土面板堆石壩是以堆石體為支承結(jié)構(gòu)，在其上游表面澆筑混凝土面板作為防滲結(jié)構(gòu)的堆石壩，簡稱面板堆石壩或面板壩。混凝土面板堆石壩其屬于土石壩類型。
[0003]混凝土面板堆石壩是60年代以后發(fā)展起來的。斜墻(或面板)堆石壩防滲體位于堆石體上游，材料有土料、鋼筋混凝土、瀝青混凝土、木材等。防滲土體可以放在堆石體上游，也可在土斜墻上設(shè)置較厚的堆石層?；炷撩姘宥咽瘔沃饕啥咽w和防滲系統(tǒng)組成，SP具體而言，混凝土面板堆石壩一般由如下結(jié)構(gòu)組成:即混凝土面板(或簡稱面板)、趾板、墊層、過渡層、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)組成(如圖1所示)。
[0004]然而，對于300m級混凝土面板堆石壩而言，由于大壩增高，面板斜長增大，水壓力增高，如果沿用常規(guī)面板的結(jié)構(gòu)形式，上層面板對下層面板的累積壓力將相應(yīng)增大，這將惡化下層(特別是底層)面板的應(yīng)力狀態(tài)，這將對面板材料性能提出更高的要求。其次，大壩增高導(dǎo)致壩體填料變形增大，壩體較大的變形將導(dǎo)致其附著面板的變形相應(yīng)增大，從而產(chǎn)生面板間的擠壓、彎曲、折斷、錯臺、撕裂等變形，再加上水壓力荷載共同作用，常規(guī)面板壩的下部面板越來越不甚重負。
[0005]另外，從國內(nèi)外已建、在建或擬建的150m?300m級面板壩的面板布置設(shè)計可以看出，目前的常規(guī)方法均是在主堆石體上游壩面依次鋪裝“過渡料+墊層料+面板+局部鋪蓋料”，再輔以面板間的接縫止水設(shè)計和址板防滲設(shè)計，形成了常規(guī)面板壩的整體防滲和擋水結(jié)構(gòu)。常規(guī)面板壩均是以堆石體為支承結(jié)構(gòu)，以混凝土面板作為防滲結(jié)構(gòu)。且由于混凝土面板的上、下層面板的累砌方式，下層面板實際上也成為上層面板的支承結(jié)構(gòu)。常規(guī)面板壩存在的最大缺點就是上層面板壓下層面板的累砌支承方式。在重力作用下，面板沿壩面的重力分量將導(dǎo)致面板的受力狀態(tài)惡化，且隨壩體高度增加，水壓力和自重分力增大，面板受力狀況堪憂。
[0006]綜上所述，如何解決300m級面板壩的面板防裂變形是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]目前國內(nèi)外解決此問題的主要途徑有四個方面:
[0008]1)高混凝土面板壩堆石體變形控制方法與相關(guān)工程措施研究。因為在面板壩設(shè)計中，壩體的變形控制是最重要的因素，它會影響到面板的應(yīng)力和變形，接縫的位移等。而堆石的變形模量主要取決于堆石材料的性質(zhì)、堆石的級配和施工壓實的情況，對于特高壩而言，應(yīng)使堆石體達到盡可能高的變形模量，以實現(xiàn)其在自重和水荷載作用下僅產(chǎn)生盡可能小的變形。堆石體的變形主要包括瞬時變形和蠕變變形，它們都與壩體的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力水平密切相關(guān)，即與壩體的高度有著直接的關(guān)系。因此，200m級面板壩的設(shè)計方法和施工措施不能簡單地復(fù)制到300m級面板壩上。
[0009]2)面板堆石壩接縫系統(tǒng)設(shè)計方法與面板應(yīng)力改善工程措施研究。對于面板堆石壩，其混凝土面板是擋水防滲的主要防線，而面板接縫的止水系統(tǒng)也是大壩防滲的重要組成部分。保證混凝土面板應(yīng)力的合理分布和接縫系統(tǒng)的安全可靠，是特高混凝土面板壩設(shè)計中的重要課題。
[0010]3)堆石材料工程特性及面板堆石壩數(shù)值分析理論研究。(略)
[0011 ] 4)高面板堆石壩堆石填筑施工方法及控制標(biāo)準(zhǔn)研究。(略)
[0012]此外，國內(nèi)已有研究單位開展了多段面板分段支承的研究，但與本文提出的自承式體系截然不同。
[0013]本文提出的發(fā)明專利就是探索通過合理的分縫措施改善混凝土面板的應(yīng)力分布，并利用了已獲實用新型專利的《混凝土面板堆石壩接縫表層的蓋板連接結(jié)構(gòu)》的新型止水材料來改進常規(guī)的面板接縫止水系統(tǒng)。
[0014]本發(fā)明的目的在于提供一種300m級面板堆石壩的自承式面板結(jié)構(gòu)體系及安裝方法，以解決上述問題。
[0015]為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0016]本發(fā)明提供了一種300m級面板堆石壩的自承式面板結(jié)構(gòu)體系，包括多段面板分塊以及墊層、過渡層、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)；所述主堆石區(qū)和所述次堆石區(qū)構(gòu)成了堆石體；
[0017]在相鄰的任意兩塊面板分塊結(jié)構(gòu)中:上層面板(即上層混凝土面板)、下層面板(SP下層混凝土面板)；相鄰的兩塊上層、下層面板之間還設(shè)置有傳力凳11;
[0018]所述傳力凳11的一端作為相鄰上層面板與下層面板的面板支承支座，且用于將所述上層面板、所述下層面板隔開;所述傳力凳的另一端通過所述拉錨筋12水平連接所述堆石壩內(nèi)預(yù)埋的錨錠組件13;所述傳力凳用于將各層面板平行于上游壩面的自重分力通過所述傳力凳轉(zhuǎn)換傳力方向，并經(jīng)過堆石壩內(nèi)預(yù)埋的所述拉錨筋12、所述錨錠組件13將面板自重分力逐層傳遞到堆石壩體中。
[0019]優(yōu)選的，作為一種可實施方案；每個所述傳力凳11具體包括墊板支座110、擋板111、擋板肋條112、抗震防滑齒槽113、錨拉孔114、錨拉后張錨頭115;
[0020]其中，所述擋板111垂直設(shè)置在所述墊板支座110的中間位置;所述錨拉孔114貫穿穿過所述墊板支座110;所述拉錨筋12的一端穿過所述錨拉孔114，且通過所述錨拉后張錨頭115固定連接在所述傳力凳11上，所述拉錨筋12的另一端固定連接在所述錨錠組件13上；所述擋板111的頂面上安裝設(shè)置有所述擋板肋條112和所述抗震防滑齒槽113。
[0021]優(yōu)選的，作為一種可實施方案;每個所述傳力凳11上均還設(shè)置有四個拉錨頭螺栓；所述拉錨頭螺栓用于調(diào)節(jié)所述傳力凳張力的松緊。
[0022]優(yōu)選的，作為一種可實施方案;所述傳力凳11結(jié)構(gòu)中的所述墊板支座110整體呈三角形形狀，需要說明的是，墊板支座斜面與水平面的夾角必須與上游壩面與水平面的夾角相同。
[0023]優(yōu)選的，作為一種可實施方案;所述墊板支座110的底部兩側(cè)面上還設(shè)置有多個防滑五面錐116;多個防滑五面錐116均勻設(shè)置在所述墊板支座的底部兩側(cè)面上。
[0024]優(yōu)選的，作為一種可實施方案;在上層面板、下層面板的面板間的水平縱縫、豎直張性縫或壓性縫中充填設(shè)置有適應(yīng)變形的復(fù)合填料層，且縫面上涂覆設(shè)置有單組份聚料止水層117;在上層面板、下層面板的面板間的縫隙內(nèi)還設(shè)置有止水填料層118。
[0025]優(yōu)選的，作為一種可實施方案；所述錨錠組件13具體包括土工格柵130、拉錨梁131、拉錨底座132、拉錨護套133以及錨具134;所述土工格柵130的一部分水平鋪設(shè)位于所述拉錨筋12的底部，所述土工格柵130的另一部分圍繞所述傳力凳11的底部鋪設(shè)延伸;所述拉錨底座132與所述拉錨護套133構(gòu)成用于夾持固定所述拉錨筋的夾具;所述拉錨梁131固定連接在所述夾具內(nèi)，所述錨具134用于固定所述拉錨筋在所述夾具的拉錨梁內(nèi)。
[0026]優(yōu)選的，作為一種可實施方案;所述錨錠組件13還包括多個拉錨筋定位卡135;所述拉錨筋定位卡135用于豎直嵌入堆石體，卡住所述拉錨筋12，保持其平面布置始終與上游壩面垂直，并對所述拉錨筋12進行限位，但不固定；
[0027]優(yōu)選的，作為一種可實施方案;多個所述拉錨筋定位卡135均勻間隔排列卡在所述拉錨筋上。
[0028]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種300m級面板堆石壩的自承式面板體系的安裝方法，包括如下步驟:
[0029]首先，進行堆石體的主堆石區(qū)和次堆石區(qū)的逐層碾壓施工，并將拉錨筋和錨錠組件在指定位置和指定高程進行預(yù)埋；
[0030]隨后進行過渡層、墊層施工，并將錨錠組件進行預(yù)埋，傳力凳安裝，錨具預(yù)緊調(diào)平操作，同時進行面板壩施工的其他常規(guī)工序操作；
[0031 ]然后自下而上進行多段面板分塊澆筑的施工操作；
[0032]在其中的錨錠組件進行預(yù)埋的施工操作中還包括如下步驟:
[0033]在面板水平分縫的相應(yīng)高程，加上該高程計算得出的壩體預(yù)沉降量，確定復(fù)合土工格柵鋪設(shè)的高程位置;隨后鋪設(shè)一層復(fù)合土工格柵，并在其上布設(shè)拉錨筋和錨錠組件，拉錨筋通常應(yīng)穿過墊層和過渡層進入主堆石區(qū)，進入主堆石區(qū)的埋設(shè)深度可通過數(shù)值計算確定，并按面板寬度分組編號，且錨頭沿壩軸線方向錯開布置；即拉錨筋則是在主堆石區(qū)、過渡層、墊層分層填筑達到預(yù)定高程時預(yù)埋；
[0034]在其中的傳力凳的施工操作中還包括如下步驟:
[0035]傳力凳是在墊層施工完成后掏槽安裝；
[0036]多個傳力凳在預(yù)定面板水平分縫高程沿壩軸線方向以模塊化單元布置，按面板寬度分組排列而成一排傳力凳，每個傳力凳之間相互獨立排列；
[0037]在面板分塊的混凝土面板凝結(jié)前，每個傳力凳都是相互獨立并由拉錨頭螺栓來調(diào)節(jié)傳力凳張力的松緊，混凝土面板澆筑后才由混凝土面板將傳力凳粘接成一整體；
[0038]在其中多段面板分塊的施工操作還包括如下步驟；
[0039]在上層面板、下層面板的面板間的水平縱縫、豎直張性縫或壓性縫中充填設(shè)置有適應(yīng)變形復(fù)合填料層，且縫面上涂覆設(shè)置有單組份聚料止水層;在上層面板、下層