300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其中堆石壩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；相鄰的兩塊面板分塊之間的上層面板、下層面板之間還設(shè)置有傳力凳；所述傳力凳的另一端通過所述拉錨筋水平連接所述堆石壩內(nèi)預(yù)埋的錨錠組件；本實(shí)用新型提供的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以有效地提升混凝土面板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、承載能力、抗裂性能，能夠有效減少面板的變形。
【專利說明】
300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及水利水電設(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。
【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?；炷撩姘宥咽瘔纹鋵儆谕潦瘔晤愋?。
[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。混凝土面板堆石壩主要由堆石體和防滲系統(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(fù)。
[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(shí)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(diǎn)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。
【實(shí)用新型內(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]I)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?yàn)樵诿姘鍓卧O(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(shí)的情況，對于特高壩而言，應(yīng)使堆石體達(dá)到盡可能高的變形模量，以實(shí)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]本文提出的實(shí)用新型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(shí)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(jìn)常規(guī)的面板接縫止水系統(tǒng)。
[0014]本實(shí)用新型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，以解決上述問題。
[0015]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0016]本實(shí)用新型提供了一種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]相鄰的任意兩塊面板分塊:即包括上層面板(即上層混凝土面板)、下層面板(即下層混凝土面板)；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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(hù)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(hù)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(shí)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(jìn)行限位，但不固定；
[0027]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)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]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0029]本實(shí)用新型提供的一種300m級面板堆石壩的自承式面板結(jié)構(gòu)體系，上述300m級面板堆石壩其主要由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)等結(jié)構(gòu)組成；所述主堆石區(qū)和所述次堆石區(qū)構(gòu)成了堆石體；
[0030]自承式面板結(jié)構(gòu)體系包括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(即下層混凝土面板)；相鄰的兩塊上層、下層面板之間還設(shè)置有傳力凳11;
[0031]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。
[0032]很顯然，本實(shí)用新型300m級面板堆石壩的自承式面板結(jié)構(gòu)體系，總的來說，具有如下方面的諸多技術(shù)效果:
[0033]第一、經(jīng)過在上層面板、下層面板間引入自承式面板結(jié)構(gòu)體系一一傳力凳，將各層面板平行于上游壩面的自重分力通過該層下端的傳力凳轉(zhuǎn)換傳力方向，經(jīng)在壩體內(nèi)預(yù)埋的拉錨體將面板平行于上游壩面的自重分量逐層傳到堆石壩體中；
[0034]需要說明的是，上述傳力凳結(jié)構(gòu)僅適用于250m以上的面板壩，對于壩高250m及其以下的面板壩已有成功施工經(jīng)驗(yàn)則無此必要。傳力凳結(jié)構(gòu)體系改變了傳統(tǒng)面板的傳力路徑，將累砌方式改變成了自承方式，確保各層面板相互獨(dú)立，上下層之間面板被水平縱縫完全隔開，從而改善了面板的受力狀態(tài)(同時還有效避免了底部面板受周邊面板的側(cè)向擠壓)；
[0035]第二、通過傳力凳結(jié)構(gòu)水平分隔了上層面板、下層面板的相互作用，從而提高了面板適應(yīng)壩體填筑料變形的性能，每塊面板的下邊緣被傳力凳擋板頂住，限制了面板的下端位移，而面板的上邊緣則是相對自由的，面板自身的變形可得到調(diào)整，應(yīng)力得到釋放，使在水壓力和重力共同作用下的面板受力更接近彈性地基上單向板的受力狀態(tài)，可有效消納壩體多方向沉降變形在面板上產(chǎn)生的累積效應(yīng)，有效防止面板的側(cè)向擠壓破壞或裂縫的產(chǎn)生；
[0036]第三、由于面板豎向長度減短，沿面板方向的重力分量被傳力凳合理分擔(dān)后轉(zhuǎn)向傳至各層壩體，加上傳力凳擋板的齒狀構(gòu)造能有效防止面板在地震荷載作用下脫出，有效避免了因面板之間過大的壓應(yīng)力導(dǎo)致面板位移增大或止水失效，面板抵御強(qiáng)震的性能得到增強(qiáng)；
[0037]第四、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，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，拉錨筋應(yīng)穿過墊層料和過渡料進(jìn)入主堆石區(qū)，進(jìn)入主堆石區(qū)的埋設(shè)深度d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。該復(fù)合土工格柵對鄰近的堆石體具有局部側(cè)向嵌鎖效應(yīng)，它們對于壩體堆石的水平變形(上下游方向或橫河向)具有局部的限制作用，如果預(yù)埋的格柵層數(shù)適當(dāng)加密，則上述限制作用將得到增強(qiáng)(如高土方路基)，盡管由此費(fèi)用會有所增加，但其限制變形的作用對堆石高壩卻是值得的；
[0038]第五、面板間采用單組份聚料作為面板間止水材料，改進(jìn)了常規(guī)的止水設(shè)計、簡化了止水施工工藝、改善了止水效果;特別是發(fā)揮了止水材料與水工混凝土之間優(yōu)異的粘結(jié)性能和適應(yīng)變形能力，工程試驗(yàn)證明:該材料與混凝土表面的粘結(jié)強(qiáng)度已經(jīng)超過了混凝土自身的抗拉強(qiáng)度(如梨園面板壩所采用的止水材料)。該材料的優(yōu)異性能為面板壩的止水設(shè)計、施工、滲控提供了更為廣闊的空間。
[0039]第六、在預(yù)定水平分縫高程沿壩軸線方向布置以模塊化單元按面板寬度分組排列而成的一排傳力凳，每個傳力凳之間相互獨(dú)立排列，并無連接且預(yù)留3cm間隙，這一設(shè)計可充分適應(yīng)面板澆筑前的壩體工后沉降變形或協(xié)調(diào)安裝工差。因此，在面板混凝土凝結(jié)前，每個傳力凳都是相互獨(dú)立并由拉錨頭螺栓來調(diào)節(jié)傳力凳張力的松緊或安裝位置，面板澆筑后才由面板混凝土將單個傳力凳粘接成一整體檔板和支座。
[0040]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以有效地提升面板堆石壩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、承載能力、抗裂性能，能夠有效減少壩體變形，改善了面板受力情況，減少了發(fā)生水壩開裂的風(fēng)險，同時保證了面板堆石壩連續(xù)長時間使用安全。
【附圖說明】
[0041]為了更清楚地說明本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0042]圖1為傳統(tǒng)的混凝土面板堆石壩的大壩橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩的大壩橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩中局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩中的傳力凳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩的傳力凳、拉錨筋以及錨錠組件的總裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩的傳力凳與拉錨筋的局部裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩的拉錨筋與錨錠組件的局部裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩的錨錠組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩的錨錠組件處于張開狀態(tài)與閉合狀態(tài)的對比結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩中的拉錨筋定位卡主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩中的拉錨筋定位卡側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]附圖標(biāo)記說明:
[0054]傳力凳11；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;防滑五面錐116;單組份聚料止水層117;有止水填料層118;
[0055]拉錨筋12;
[0056]錨錠組件13;土工格柵130;拉錨梁131;拉錨底座132;拉錨護(hù)套133;錨具134;拉錨筋定位卡135。
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0058]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0059]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0060]下面通過具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0061]參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種300m級面板堆石壩自承式面板結(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；
[0062]在示意圖2中，相鄰的任意兩塊面板分塊:即包括上層面板(即上層混凝土面板)、下層面板(即下層混凝土面板)；相鄰的兩塊上層、下層面板之間還設(shè)置有傳力凳11;
[0063]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將平行于上游壩面的面板自重分力逐層傳遞到堆石壩體中。
[0064]需要說明的是，在我司實(shí)用新型的上述300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系中，面板堆石壩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)，自承式面板結(jié)構(gòu)體系還包括傳力凳、拉錨筋、錨錠組件等結(jié)構(gòu)組成;所述主堆石區(qū)和所述次堆石區(qū)構(gòu)成了堆石體；
[0065]經(jīng)過在上層面板、下層面板間引入自承式面板結(jié)構(gòu)體系一一傳力凳，將各層面板平行于上游壩面的自重分力通過該層下端的傳力凳轉(zhuǎn)換傳力方向，經(jīng)在壩體內(nèi)預(yù)埋的拉錨體將面板平行于上游壩面的自重分量逐層傳到堆石壩體中；
[0066]上述傳力凳結(jié)構(gòu)僅適用于250m以上的面板壩，對于壩高250m及其以下的面板壩已有成功施工經(jīng)驗(yàn)則無此必要。傳力凳結(jié)構(gòu)體系改變了傳統(tǒng)面板的傳力路徑，將累砌方式改變成了自承方式，確保各層面板相互獨(dú)立，上下層之間面板被水平縱縫完全隔開，從而改善了面板的受力狀態(tài)(同時還有效避免了底部面板受周邊面板的側(cè)向擠壓)；
[0067]下面對本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系的具體結(jié)構(gòu)和具體技術(shù)效果做一下詳細(xì)說明:
[0068]在傳力凳的具體結(jié)構(gòu)中:
[0069]如圖4所示，同時另參見圖5以及圖6，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;
[0070]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，且通過所述拉錨后張錨頭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。
[0071]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)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。
[0072]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)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。
[0073]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)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。
[0074]需要說明的是，防滑五面錐能方便傳力凳的安裝定位并增大傳力凳與墊層料的摩擦力。擋板上設(shè)置了抗震防滑齒槽，使面板在地震震蕩中不易滑出。錨錠采用底座與護(hù)套形成夾具，并確保錨固結(jié)構(gòu)在壩體填筑碾壓中不被破壞；護(hù)套頂面采用斜面以增大錨錠與填筑體的摩擦阻力。
[0075]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)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。
[0076]需要說明的是，混凝土面板壩通過設(shè)有止水的周邊縫、張性縫、壓性縫將防浪墻與面板、面板與面板、面板與趾板及經(jīng)過灌漿處理的穩(wěn)定基巖連成整體，形成一道完整的防滲體系。
[0077]分析上述的傳力凳結(jié)構(gòu)可知:
[0078]需要說明的是，首先，通過在上層面板、下層面板間引入自承式面板結(jié)構(gòu)體系一傳力凳，將各層面板平行于上游壩面的自重分力通過該層下端的傳力凳轉(zhuǎn)換傳力方向，經(jīng)在壩體內(nèi)預(yù)埋的拉錨體將面板平行于上游壩面的自重分量傳逐層到堆石壩體中。如圖4所示意的傳力凳結(jié)構(gòu)示意圖；
[0079]其次，上層面板、下層面板用水平縫完全斷開。面板分塊遵循彈性地基上的單向板分塊規(guī)則進(jìn)行，面板上下兩端簡化為柔性鉸支。面板左右豎向分縫仍按常規(guī)的張性縫或壓性縫或周邊縫設(shè)計。傳力凳作為面板支承支座，通過傳力擋板形成的水平縱縫將上下層面板完全隔開，這就極大簡化了各層面板的受力狀態(tài)，如圖5所示。
[0080]第三，每米單寬傳力凳主動縮短尺寸3cm來調(diào)整、吸納沿壩軸線方向的工后沉降變形和傳力凳的安裝誤差。由于堆石壩體的沉降變形穩(wěn)定通常需要一段時間，以及上下層面板澆筑時間間隔等，面板澆筑前壩體沉降值理應(yīng)接近預(yù)期的沉降值，但實(shí)際上壩體沉降并未全部收斂。
[0081]第四，本實(shí)用新型專利在面板間的水平縱縫、豎向張性或壓性縫中充填變形性能適中的復(fù)合材料，留足適應(yīng)壩體變形的縫寬，縫面上涂覆單組份聚料止水。該材料與混凝土表面的粘接性能優(yōu)異，其自身變形性能、抗老化性能也很優(yōu)異，既能適應(yīng)板塊間的變形位移，又能有效封閉板塊間的滲水通道。周邊縫也能采用該止水材料。
[0082]第五，傳力凳是在墊層料施工完成后掏槽安裝，其拉錨具則是在主堆石體?過渡料?墊層料分層填筑達(dá)到預(yù)定高程時預(yù)埋，且在壩軸線方向是以模塊化單元按面板寬度分組拼接而成的，能充分適應(yīng)壩體工后沉降變形和安裝誤差。同時，墊層料坡面保護(hù)可采用乳化瀝青或翻模砂漿，不宜采用擠壓邊墻護(hù)坡技術(shù)。圖7水平縫止水設(shè)計示意如下:
[0083]第六，本實(shí)用新型專利從拉錨具預(yù)埋，傳力凳安裝，錨具預(yù)緊調(diào)平等工序均與常規(guī)面板壩施工工序相適應(yīng)，無交叉施工干擾，也未加大施工難度。安裝時機(jī)的選擇可以隨壩體填筑高度逐段上升，也可以待壩體填筑完畢沉降趨于穩(wěn)定后安裝，取決于面板施工時段的總體安排，當(dāng)然選擇后者預(yù)期效果會更好。
[0084]第七、傳力凳選擇三角形組合結(jié)構(gòu)主要取決于三角形自身的受力穩(wěn)定性和邊坡上施工的安定性一一兩條短邊形成的三角錐，錨頭鑲嵌在墊層料中，受力均勻且對邊坡擾動最小。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。
[0085]在錨錠組件的具體結(jié)構(gòu)中:
[0086]如圖5、圖7所示意的錨錠結(jié)構(gòu)，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(hù)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(hù)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)(另參見圖8和圖9)。
[0087]分析上述錨錠結(jié)構(gòu)可知:
[0088]需要說明的是，由于上述拉錨底座132與拉錨護(hù)套133構(gòu)成的夾具以及拉錨梁131，起到的作用是對拉錨筋的一端進(jìn)行限位固定;拉錨筋的另一端則通過錨頭進(jìn)行固定；因此拉錨筋可以將傳力凳傳遞的力，最終傳遞到堆石壩體內(nèi)，同時拉錨筋的拉拽力可以對傳力凳以及混凝土面板實(shí)施進(jìn)一步的穩(wěn)固固定；上述墊片為金屬墊片，其可以避免鋼壓板發(fā)生硬變形。
[0089]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)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(jìn)行限位，但不固定(另參見圖10以及圖11);
[0090]優(yōu)選的，作為一種可實(shí)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。
[0091]需要說明的是，土工格柵是一種主要的土工合成材料，與其他土工合成材料相比，它具有獨(dú)特的性能與功效。土工格柵常用作加筋土結(jié)構(gòu)的筋材或復(fù)合材料的筋材等。土工格柵分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃纖維土工格柵和聚酯經(jīng)編滌綸土工格柵四大類。
[0092]本實(shí)用新型實(shí)施例則采用的是復(fù)合土工格柵。它是在經(jīng)擠壓制出的聚合物板材(原料多為聚丙烯或高密度聚乙烯)上沖孔，然后在加熱條件下施行定向拉伸。由于復(fù)合土工格柵在制造中聚合物的高分子會隨加熱延伸過程而重新排列定向，加強(qiáng)了分子鏈間的聯(lián)結(jié)力，達(dá)到了提高其強(qiáng)度的目的。其延伸率只有原板材的10%?15%。如果在土工格柵中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有較好的耐酸、耐堿、耐腐蝕和抗老化等耐久性能。
[0093]相應(yīng)地，本實(shí)用新型還提供了一種300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系的安裝方法，包括如下步驟:
[0094]首先，進(jìn)行堆石體的主堆石區(qū)和次堆石區(qū)逐層碾壓施工；并將拉錨筋和錨錠組件進(jìn)行預(yù)埋；
[0095]隨后進(jìn)行過渡層、墊層施工，并將拉錨筋進(jìn)行預(yù)埋，傳力凳安裝，錨具預(yù)緊調(diào)平操作，同時進(jìn)行面板壩施工的其他常規(guī)工序操作；
[0096]然后進(jìn)行自下而上的各層面板分塊澆筑的施工操作；
[0097]在其中的錨錠組件進(jìn)行預(yù)埋的施工操作中還包括如下步驟:
[0098]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(jìn)入主堆石區(qū)，進(jìn)入主堆石區(qū)的埋設(shè)深度d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(dá)到預(yù)定高程時預(yù)埋;在其中的傳力凳的施工操作中還包括如下步驟:
[0099]傳力凳是在墊層施工完成后掏槽安裝；
[0100]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(dú)立排列；
[0101]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(dú)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；
[0102]在其中多段面板分塊的施工操作還包括如下步驟；
[0103]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、下層面板的面板間的縫隙內(nèi)還設(shè)置有止水填料層。
[0104]關(guān)于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系說明:
[0105]1、本實(shí)用新型實(shí)施例提供的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，承受上層面板以及下層面板以及水壓載荷的性能更好，穩(wěn)定性好;壩體具有良好的抗震性能，地震變形小，不因地震而產(chǎn)生孔隙水壓力;施工時方便，且互不交叉，不影響施工進(jìn)度。壩體施工過程中:根據(jù)堆石體各部分的工作特性，分別對材料的性質(zhì)、最大粒徑、顆粒級配、壓實(shí)密實(shí)度、變形模量、透水性以及施工工藝提出不同的要求，以充分利用材料性能，方便施工。
[0106]2、本實(shí)用新型實(shí)施例首次提出了 300m級面板壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系的概念。提出在鋼筋混凝土面板的布置設(shè)計中，將面板沿上游壩面方向的重力分量通過自承式結(jié)構(gòu)體系一一傳力凳結(jié)構(gòu)將其轉(zhuǎn)向并分散在壩體堆石之中。從而使各層面板在上游壩面方向不再累砌對接，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中讓各層面板真正回歸到“柔性鉸支+彈性地基單向板”的結(jié)構(gòu)形式，極大地改善了面板的受力狀態(tài)，使面板的抗壓、防裂、適應(yīng)壩體變形性能增強(qiáng)。
[0107]3、本實(shí)用新型提供了面板自承式結(jié)構(gòu)體系。該體系由在壩體中預(yù)埋的復(fù)合土工格柵、錨錠組件、拉錨筋、傳力凳、擋板、縫間填料和聚料止水等組成。其主要功能是將面板平行于上游壩面的重力分量轉(zhuǎn)向并分散在壩體堆石之中，實(shí)現(xiàn)各層面板的自重由壩體自承。從而可減輕面板在壩體變形的影響下出現(xiàn)相互擠壓、錯臺、折斷、裂縫、破損等。
[0108]4、自承式結(jié)構(gòu)體系的核心在于錨錠組件、拉錨筋、傳力凳和擋板等創(chuàng)新設(shè)計，以及相關(guān)的止水施工工藝和施工程序。其中傳力凳和擋板形成的水平縱縫按高程把面板分成相互獨(dú)立的條帶，克服了累砌式上下面板間壓力和變形的累積傳遞效應(yīng)。其余施工方法均為水電施工中成熟的施工技術(shù)。
[0109]5、傳力凳沿壩軸線方向采用以模塊化單元按面板寬度分組排列而成，每個傳力凳之間相互獨(dú)立;相當(dāng)于將大壩面板的水平縱向支承離散化為單寬組合單元，這一設(shè)計可充分適應(yīng)面板澆筑前的壩體工后沉降變形或協(xié)調(diào)安裝工差。自承式面板結(jié)構(gòu)體系主體內(nèi)容包括:傳力凳結(jié)構(gòu)+拉錨筋+錨錠結(jié)構(gòu)；
[0110]綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以有效地提升面板堆石壩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、承載能力、抗裂性能，改善了面板受力狀況，降低了發(fā)生水壩開裂的風(fēng)險，同時保證了面板堆石壩連續(xù)長時間使用安全。
[0111]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，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； 相鄰的任意兩塊面板分塊:即包括上層面板、下層面板；相鄰的兩塊上層面板、下層面板之間還設(shè)置有傳力凳(11); 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。2.如權(quán)利要求1所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于， 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)、銷拉孔(114)、銷拉后張銷頭(115)； 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)。3.如權(quán)利要求2所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于， 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。4.如權(quán)利要求3所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于， 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。5.如權(quán)利要求4所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于， 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。6.如權(quán)利要求5所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于， 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相鄰縫內(nèi)還設(shè)置有止水填料(118)。7.如權(quán)利要求6所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于， 所述錨錠組件(I3)具體包括土工格柵(I30)、拉錨梁(I31)、拉錨底座(I32)、拉錨護(hù)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(hù)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)。8.如權(quán)利要求7所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于， 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)，并對所述拉錨筋(12)進(jìn)行限位。9.如權(quán)利要求8所述的300m級面板堆石壩自承式面板結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，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。
【文檔編號】E02B7/06GK205591176SQ201620006605
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年1月5日
【發(fā)明人】黃志斌, 孫志恒, 李章浩, 徐耀
【申請人】云南華電金沙江中游水電開發(fā)有限公司, 北京中水科海利工程技術(shù)有限公司