专利名称：橡胶面板石渣坝的施工方法
技术领域：
本发明涉及水利水电工程建筑土石坝的面板或心墙防渗技术领域，具体地说是涉 及采用施工初期围堰用橡胶坝废弃后就地解体作为石渣土石坝的防渗面板施工 新技术。
二背景技术：
水利水电工程建筑土石坝的防渗措施是土石坝运行稳定性的重要保证，现有的防 渗技术有两种， 一种是在坝前挡水面上修筑面板，二是在坝中间修建心墙。现分 为介绍如下 (一)、碾压式沥青混凝土面板
1. 碾压式沥青混凝土面板易于监测和维修；与坝体施工干扰少；施工速度快， 但受外界气温影响大，沥青混凝土品种多，施工管理较复杂。适用于100m高 度以下的土石坝。
2. 沥青混凝土面板的坡度，除满足填筑体自身稳定外，根据目前施工水平， 从面板铺筑机械的施工效果和操作人员的安全考虑，宜不陡于l: 1.7。
3. 铺设沥青混凝土面板的填筑体坡面应力求平整，不设马道， 一坡到底，尽 量做到不变坡，如需变坡，应采用曲线连接，其过渡段曲率应使摊铺机顺利 施工。
4. 在沥青混凝土面板与填筑体或基础之间，应设置垫层，其作用是整平、 支承、排水、粒径过渡及防冻胀等。垫层有碎石或卵砾石、干砌块石、无砂 水泥混凝土等类型，可根据实际工程条件，通过技术经济比较选定。
5. 碎石或卵砾石垫层的材料最大粒径与相邻沥青混凝土骨料的最大粒径之比 应小于8: 1，其厚度应根据填筑体及基础变形大小，排水要求，施工方法等 条件选定，中等高度堆石坝的垫层厚度不宜小于50cm (垂直坡面)对重要工 程和高坝应适当加厚。
6. 无砂水泥混凝土垫层的厚度宜不小于10cm;干砌块石垫层的厚度宜不小于 30cm.
7. 沥青混凝土面板铺筑前，必要时应垫层坡面上喷洒除除草剂，除草剂用量应根据试验确定。坡面上还应喷洒乳化沥青或稀释沥青，以利面板与垫层的结 合，并可提高碎石或卵砾石垫层边坡的稳定性。沥青混凝土面板板后排水必须 通畅，以便将面板和下面的渗水迅速汇集排出填筑体外，保证在库水位迅速下 降时，不出现反向水压力。
8.沥青混凝土面板有复式断面和简式断面两种。防渗要求高的重要工程宜采用 复式断面。
1) 复式断面各层的作用和要求如下
封闭层是为了封闭沥青混凝土防渗面层表面缺陷，提高面板的防渗性，延缓沥 青混凝土老化等，使用的材料为沥青胶或橡胶沥青胶等。防渗面层是面板的主 防渗层，其厚度一般为8-12cm，分两层或三层铺压。分层铺压时。层间要喷 涂乳化沥青或稀释沥青结合层，以提高防渗面层的整体性。排水层是汇集防渗 面层的渗水，将其引入廊道或排水管(沟)排出填筑体外。
排水层沿坝轴线方向每隔10-15cm用防渗沥青混凝土设一隔水带，将排水 层分区，以便分区观测渗水，隔水带宽度可为lm或摊铺机一次摊铺的宽度。防 渗底层是隔断防渗面层的渗水由排水层引走，并将面板后渗水隔断，其厚度一 般为5-10cm分一层或两层铺压。整平胶结层是使面板与垫层结合良好，并为铺 筑防渗层创造良好条件，其厚度一般为5-10cm，分一层或两层铺压。
2) 简式断面的分层除无排水层和防渗底层外，其余与复式断面相同。土石坝 工程多采用简式断面。
(二)、碾压式沥青混凝土心墙 碾压式沥青混凝土心墙
1. 沥青混凝土心墙受气候条件影响小，对坝基和坝体变形适应性好，抗震性 能好，施工较简单；但检修条件差。适用于不同高度的土石坝。
2. 沥青混凝土心墙有垂直的、倾斜的和上部倾斜下部垂直的三种布置型式， 应通过技术经济比较选定。垂直心墙宜布置在坝轴线上游附近；倾斜心墙的坡
度一般为l (垂直)0.2 (水平)-1: 0.4;上部倾斜下部垂直的心墙折坡点
宜选在坝高的2/3-3/4处。
3. 沥青混凝土心墙土石坝坝坡的稳定，坝基及坝体沉降等计算，应按照《碾 压式土石坝设计规范》有关规定进行。4. i n级沥青混凝土心墙高土石坝，应尽量进行应力和变形分析。应力和变 形可用有限单元法计算，以控制坝体在各种荷载及工作条件下的应力和变形， 不致发生剪切破坏和过量变形而开裂漏水。
5. 用非线性有限单元法进行应力和变形计算时，计算参数应通过三轴试验确
定。试验时的温度、加荷速度应符合心墙的工作条件。
6. 沥青混凝土心墙内任何一水平截面上的垂直正应力加上沥青混凝土的允许
抗拉强度应大于该处水柱压力，以防水力破坏。
7. 心墙沥青混凝土在满足变形要求条件下，宜适当提高非线性变形模量，并 尽量使心墙和过渡层的非线性变形模量接近，不致因拱效应引起心墙水平裂缝。
8. 沥青混凝土心墙两侧应设过渡层，其材料要求致密，坚硬。
9. 沥青混凝土心墙与基础、岸坡及刚性建筑物的连接设计应予特别注意，保 证连接处止水不发生破坏。
(三)、冰碛土建筑厚心墙 土石坝是水利水电工程建筑中一种重要的挡水坝坝型，其关键技术就是该种坝的 防渗技术。
美国Mud Mountain坝和加拿大Portage Mountain坝都是用典型的冰碛土建筑 厚心墙的高土石坝。很多工程师和科研工作者都将此二坝作为冰碛土心墙土石坝 成功的榜样，殊知此二坝都发生了管涌事故。这两座坝的心墙填筑都很密实， 其渗透系数前者为前者心墙上、下游面都设置反滤层，后者心墙下游面设置反滤 层。反滤层的设计和施工都符合规定。可见，那种认为只要做好反滤层就能保护 心墙或斜墙料不会发生渗透破坏的观点是不切实际的。这两座坝的心墙所用的冰 碛土是砾质粉土，粘粒()只占全料的，虽碾压很密实，但仍是散粒土，没有 粘性，在很小的渗透流速作用下，细颗粒就会移动。经较长时间运行后，心墙中 细粒流失，只剩砾石或者形成孔洞塌坑。坝己在心墙中增设混凝土防渗墙，坝 已用专门混合土料泵送填塞洞穴，尚待彻底加固。
美国Mud Mountain 土石坝在美国华盛顿州，1941年开工，第二次世界大战期间 停工，二战结束后复工，1948年竣工。坝高130 m ，是当时世界上最高的土石 坝，为冰碛土心墙堆石坝。上游坝坡l: 1.75、 1: 2.25，下游坝坡l: 1.5、 1: 2.0 。心墙上、下游坡都是l: 0.35 ，顶宽8m ，底宽88m ，开挖到基岩。心墙上、下游都设反滤过渡层，其顶部宽3m，底部宽15m。坝断面见图1。
由于砂砾石中大卵石较多，开采后即经篦栅剔除大于150 mm卵石。混合的 心墙料含水量大于最优含水量2%-5%，采用辊筒干燥，然后上坝。填筑层厚 15cm，用羊足碾碾压。压实后的干密度为不含砾石的为1.6g/cm3 ，含砾石量 50%的为2.08g/cm3 。压实后渗透系数为1X10—6cm/s。无反滤保护的破坏渗透 比降为14。反滤过渡层料是轧碎的闪长岩，含少量高岭土，最大料径76mm，填 筑层厚度为30mra ，用拖拉机碾压。坝壳料是石场开采的安山岩，石块小于450kg 的占45%-55% ， 360kg的占25%_35% ， 1360-4500kg的占15%-25% 。用 抛投法施工，抛投层厚12m ，用水冲，每立方米堆石冲水1.5m3 。施工期间， 于1942年8月就发现心墙与过渡层接触面有平行坝轴线的裂缝，过渡层及坝壳 下沉50-60ram，向外水平位移40-50mm，裂缝深2m。当时采取开挖回填处理。第 二次世界大战期间停工，战后复工，1948年竣工后裂缝又开展，最大缝宽100ran 。 又进行开挖回填处理。1951年，坝顶竖向位移达82cm，水平位移达27cm ，考 虑到坝的质量不好，限制蓄水深36m 。 1982年，发现心墙内渗压计水头与库水 位同步升降。后来又发现下游坝趾漏水，随即在心墙中钻探，发现多处土质松软， 有许多部位细料已被冲蚀，只剩砾石。为保证大坝安全，决定在心墙中增设混凝 土防渗墙，底部插入基岩4. 5m，墙深125m。在河床段，墙厚lm ;在两岸岸坡 段，墙厚0.85m(见图2 )。用液压转轮切槽机泥浆护壁造槽孔，槽内浇混凝土。 造槽时泥浆流失很多，说明心墙有孔洞或强透水层，灌注水泥膨润土堵漏后才能 继续造槽孔。混凝土防渗墙于1990年竣工。
以上两种土石坝的防渗措施都有非常大的工作量和巨大的经济投入，因此， 寻求一种工作量少、投资省的防渗方法是非常重要的。
发明内容
1、 本发明的目的在于提供一种橡胶面板石渣坝的施工方法，它是利用施工初 期围堰用橡胶坝废弃后就地解体作为石渣土石坝的防渗面板。
2、 本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的 橡胶坝面板石渣坝的施工方法，其特征在于施工步骤如下
1) 先将施工初期围堰用的橡胶坝，当施工结束后橡胶坝使用寿命结束，用 废弃的橡胶坝顶部划开，坝袋翻向两侧；
62) 用锚固橡胶坝底边
3) 在划开的橡胶坝袋的内侧用石渣筑坝，边筑坝边铺压解体的橡胶坝袋；
4) 最后完成石渣坝主体工程后，固定橡胶坝袋，作为石渣坝的防渗措施。 3、有益效果
现有土石坝的防渗措施是在坝前挡水面上修筑面板，或是在土石坝中间修 建心墙，此两种防渗方法不仅工作量，而且防渗投入很大，本公司桥巩水电站在 二期围堰施工中，利用废弃的橡胶坝就地解体，作为土石坝的防渗措施可以极大 地节省投资和縮短施工时间，并作为一项土石坝防渗的新技术在桥巩水电站使 用，取得了巨大的经济效益。
四
图l.沥青混凝土面板断面型式示意图，A——复式断面.B——简式断面，
附图标记1——封闭层、2——防渗面层、3——排水层、4——防渗底层、 5——整平胶结层、6——垫层、7——填筑体。 图2. Mud Mountain坝1948年竣工断面和1990年加固浇筑的防渗墙示意图。 图3.美国Mud Mountain坝的纵剖面和1990年加固的混凝土防渗墙底面轮廓线。 图4.石渣坝填筑前橡胶袋叠放 方法示意图。 图5.石渣坝填筑75m后橡胶坝袋叠放方法示意图。
五、 具体实施例
桥巩水电站在二期围堰施工中，在围堰堰顶部子堰用橡胶坝替代。橡胶坝底 板高程73.00m，坝顶高程78.00m,坝高5m，橡胶坝分为3跨，每跨净长50m。
围堰施工结束后，作为挡水子堰的橡胶坝的使用寿命也就结束了，这将造成极大
的浪费，而且拆除橡胶坝本身还会产生经济费用。
橡胶面板石渣坝的施工方法，其特征在于施工步骤如下
(1) 先将施工初期围堰用的橡胶坝，当施工结束后橡胶坝使用寿命，结束用 废弃的橡胶坝袋顶部划开，坝袋翻向两侧
(2) 锚固橡胶坝底边；
(3) 在划开的橡胶坝袋的内侧用石渣筑坝，边筑坝边铺压解体的橡胶坝袋；
(4) 最后完成石渣坝主体工程后，固定橡胶坝袋，作为石渣坝的防渗措施。
设计将橡胶坝就地解体，作为土石坝的防渗措施可以极大地节约投资和縮短 施工时间，并作为一项土石坝防渗的新技术在桥巩水电站使用，取得巨大经济效
权利要求
1.一种橡胶面板石渣坝的施工方法，其特征在于施工步骤如下(1)先将施工初期围堰用的橡胶坝，当施工结束后橡胶坝使用寿命，结束用废弃的橡胶坝袋顶部划开，坝袋翻向两侧(2)锚固橡胶坝底边；(3)在划开的橡胶坝袋的内侧用石渣筑坝，边筑坝边铺压解体的橡胶坝袋；(4)最后完成石渣坝主体工程后，固定橡胶坝袋，作为石渣坝的防渗措施。
全文摘要
一种橡胶面板石渣坝的施工方法，其施工步骤为首先将已废弃的橡胶坝袋顶部划开，坝袋翻向两侧，用锚固橡胶坝底边；然后在划开的橡胶坝袋的内侧用石渣筑坝，边筑坝边铺压解体的橡胶坝袋，最后完成石渣坝主体工程后，固定橡胶坝袋，作为石渣坝的防渗措施，用废弃的橡胶坝袋作为石渣坝的防渗面板不仅可以极大的节省投资，而且施工期短。石渣坝为就地取材，作为一项土石坝地防渗新技术在桥巩水电站使用，取得了很好的经济效益。
文档编号E02B7/06GK101525872SQ200910030868
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者但汉仁, 庞力平, 李小莘, 杨文海, 黄中良 申请人:广西方元电力股份有限公司桥巩水电站分公司;广西电力工业勘察设计研究院