专利名称：合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构及其施工方法。主要适用于坝址附 近存在天然砂砾石料源的混凝土面板坝、沥青混凝土面板坝工程。
背景技术：
面板堆石坝是当前水利水电工程中的一种主流坝型之一，在满足水力过渡等基本原则的 前提下，坝体材料分区形式灵活多样。实际工程中，将砂砾石料放置在坝体上游、中部、下 游均有应用，但由于砂砾石料渗透稳定性较差，往往需要设置单独的排水区，这样对施工进 度、难度等均会造成一定的影响；同时由于砂砾石料在低围压条件下的抗剪强度较低，放置 在上游和下游均需要放缓坝坡，增加坝体填筑量及工程投资。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构及其施工方 法，充分利用坝址附近的天然砂砾石料，将砂砾石料放置在坝体中部的干燥区，不仅能够减 少坝体沉降，避免垫层开裂、面板脱空、减小坝体堆石料填筑方量，而且能够协调土石方挖 填平衡，避免另行开辟堆石料场，有效保护生态环境，节省工程投资。
本发明所采用的技术方案是合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构，具有堆石坝主体， 其上游侧由内到外依次铺设过渡层、垫层和面板，其中垫层下方设置特殊垫层，主体上游侧 坝基处设置石渣回填区和粉土回填区，主体下游侧设干砌石护坡，下游坝基设置超径石压坡 区，其特征在于所述主体包括主堆石区和设在下游侧的次堆石区，两者围成的空腔内设置 位于坝体浸润线之上的砂砾石区，砂砾石区底部及下游面低高程部位设置反滤保护层。
一种合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构的施工方法，其特征在于按照以上分区自下而 上进行铺设
过渡层，主要利用枢纽建筑物的洞碴料和其它建筑物通过控制爆破参数的开挖料，岩质
要求新鲜或微风化，最大粒径300mm，小于5mm颗粒的含量 超过19%的连续级配料；铺层厚35-45cm，碾压6-10遍，加水量为所铺土方体积的10°/。 20%;
垫层，由枢纽建筑物开挖的新鲜洞碴料和河床砂砾石超径骨料轧碎并掺配河砂而成，最 大粒径80mm，小于5mm颗粒含量为35% 55%，小于0.075mm颗粒含量不大于8%的连续 级配料；铺层厚35-45cm,并剔除与过渡层界面上粒径大于20cm的颗粒，与过渡层同层碾 压6-10遍，加水量为所铺土方体积的8 12%;
特殊垫层，采用最大粒径为40mm的垫层用料，铺层厚35-45cm，碾压6-10遍；
石渣回填区，采用枢纽建筑物的开挖料填充，无压实要求；
粉土回填区，其填充料从料场开采，最大粒径小于lmm，水溶盐含量不大于3%，有机 质含量不大于5%，塑性指数不大于10;
干砌石护坡，在下游坝面采用干砌块石筑砌，厚度为70-90cm;
超径石压坡区，坝体下游河床部位采用直径大于800mm的超径石压坡；
主堆石区，采用枢纽建筑物开挖料，要求是新鲜、微风化及少量分散弱风化岩石，最大 粒径800mm，小于5mm的细粒含量小于20%，含泥量小于5%;铺层厚70-90cm，碾压6-10 遍，加水量为所铺土方体积的15% 20%;
次堆石区，采用枢纽建筑物的开挖料，允许部分弱风化石料分散填筑，使下游次堆石区 也保持良好的排水性，施工铺层厚110-130cm，碾压6-10遍，加水量为所铺土方体积的10%
20%;
砂砾石区，填充料从坝址附近的料场采挖后直接上坝，粒径小于600mm，含泥量小于 5%;施工铺层厚70-90mm，碾压6-10遍；
反滤层，填充料为最大粒径小于300mm的砂砾石料或洞渣料。
本发明的有益效果是本发明将砂砾石料放置在坝体中部的干燥区，以协调土石方挖填 平衡，从而避免了另行开辟堆石料场，有效保护了生态环境，节省了工程投资；另一方面由 于砂砾石料本身具有低压縮性的特点，将其设置在坝体中部大大减少了坝体沉降，避免了垫 层开裂、面板脱空，减小了坝体堆石料填筑方量；此外，由于将砂砾石料置于坝体浸润线之 上的干燥区，从而有效防止了砂砾石料渗透破坏，确保了工程安全。
图l是本发明截面图。
具体实施例方式
如图1所示，木实施例具有堆石坝主体，其上游侧由内到外依次铺设过渡层、垫层和面 板4，其中垫层3下方设置特殊垫层5，主体上游侧坝基处设置石渣回填区6和粉土回填区7， 主体下游侧设干砌石护坡8，下游坝基设置超径石压坡区9，所述主体包括主堆石区IO和设 在下游侧的次堆石区11,两者围成的空腔内设置位于坝体浸润线之上的砂砾石区12，以协 调土石方挖填平衡，从而避免了另行开辟堆石料场，有效保护了生态环境，节省了工程投资。 同时考虑到施工期间垫层3临时挡水度汛的情况，在砂砾石区12底部及下游面低高程部位 设置反滤保护层13。
本实施例在实际操作过程中的施工方法是，按照以上分区从中间到两侧、自下而上进行 分层铺设
过渡层2，其材料主要利用枢纽建筑物的洞碴料和其它建筑物通过控制爆破参数的开挖 料，岩质要求是新鲜或微风化，最大粒径300mm，小于5mm颗粒的含量不超过19%的连续 级配料；施工时，铺层厚40cm，用22t拖式振动碾碾压8遍，加水量为所铺土方体积的15%， 使得过渡层2的孔隙率不大于19%，干密度为2.163g/cm3，渗透系数的数量级为10—2cm/s;
垫层3，其填充材料由枢纽建筑物开挖的新鲜洞碴料和河床砂砾石超径骨料轧碎并掺配 河砂而成，要求该料具有半透水性及渗透稳定性，同时要求对面板4上游的粉土起反滤作用。 最大粒径80mm,小于5mm颗粒含量为35% 55°/。，小于0.075mm颗粒含量不大于8%的连 续级配料；施工时，铺层厚40cm，并剔除与过渡层2界面上粒径大于20cm的颗粒，采用 22t拖式振动碾与过渡层2同层碾压8遍，加水量为所铺土方体积的10%，使得垫层3的孔 隙率不大于17%，干密度为2.216g/cm3;
特殊垫层5，填充料与垫层3用料相同，区别在于其最大粒径为40mm，以对面板4上 游的粉土起到良好的反滤效果；施工时，铺层厚40cm，采用一种安装在液压挖掘机上平板 振动器碾压8遍，其渗透系数的数量级为10—4cm/S;
石渣回填区6，采用枢纽建筑物的开挖料回填，无压实要求；
粉土回填区7，其填充料从料场开采，最大粒径小于lmm，水溶盐含量不大于3%，有机质含量不大于5%，塑性指数不大于IO，渗透—系数比小区料的渗透"系数小一个数量级，即 l(T5Cm/s;由于粉土粒径比较小，当面板4表面产生裂缝发生渗漏时，粉土在水压下自动回 填进入面板4上的裂缝内补漏；
干砌石护坡8，在下游坝面采用干砌块石筑砌，厚度为80cm;
超径石压坡区9，坝体下游河床部位采用直径大于800mm的超径石压坡，无需碾压； 主堆石区10，为坝体主要组成部分，采用枢纽建筑物开挖料，要求是新鲜、微风化及少
量分散弱风化岩石，最大粒径800mm,小于5mm的细粒含量小于20%，含泥量小于5%;
施工时，铺层厚80cm，采用22t拖式振动碾碾压8遍，加水量为所铺土方体积的17.5%，使
得主堆石区的孔隙率不大于20%，干密度为2.12g/cm3;
次堆石区ll，采用枢纽建筑物的开挖料，允许部分弱风化石料分散填筑，使下游次堆石
区也保持良好的排水性，施工铺层厚120cm，采用22t拖式振动碾碾压8遍，加水量为所铺
土方体积的15%;
砂砾石区12，填充料从坝址附近的料场采挖后直接上坝，粒径小于600mm，含泥量小 于5%;施工时，铺层厚80cm，采用22t拖式振动碾碾压8遍，使得砂砾石区的孔隙率不大 于18°/。，干密度为2.12g/cm3;由于砂砾石本身具有低压縮性的特点，将砂砾石区12布置在 主堆石区IO和次堆石区11围成的空腔内，不仅减小了坝体的堆石料填筑方量，而且可以减 少坝体沉降，确保坝体安全。
反滤层13，反滤料为满足对坝体砂砾石料反滤要求的洞渣料，最大粒径小于300mm。
权利要求
1、一种合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构，具有堆石坝主体，其上游侧由内到外依次铺设过渡层(2)、垫层(3)和面板(4)，其中垫层(3)下方设置特殊垫层(5)，主体上游侧坝基处设置石渣回填区(6)和粉土回填区(7)，主体下游侧设干砌石护坡(8)，下游坝基设置超径石压坡区(9)，其特征在于所述主体包括主堆石区(10)和设在下游侧的次堆石区(11)，两者围成的空腔内设置位于坝体浸润线之上的砂砾石区(12)，砂砾石区(12)底部及下游面低高程部位设置反滤保护层(13)。
2、 一种合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构的施工方法，其特征在于按照 以上分区从中间到两侧、自下而上进行铺设过渡层(2)，主要利用枢纽建筑物的洞碴料和其它建筑物通过控制爆破参 数的开挖料，岩质要求新鲜或微风化，最大粒径300mm，小于5mm颗粒的含 量不超过19%的连续级配料；铺层厚35-45cm，碾压6-10遍，加水量为所铺土 方体积的10% 20%;垫层(3)，由枢纽建筑物开挖的新鲜洞碴料和河床砂砾石超径骨料轧碎并 掺配河砂而成，最大粒径80mm，小于5mm颗粒含量为35% 55%，小于0.075mm 颗粒含量不大于8%的连续级配料；铺层厚35-45cm，并剔除与过渡层(2)界 面上粒径大于20cm的颗粒，与过渡层(2)同层碾压6-10遍，加水量为所铺土 方体积的8 12%;特殊垫层(5)，采用最大粒径为40mm的垫层(3)用料，铺层厚35-45cm，碾压6-10遍；石渣回填区(6)，采用枢纽建筑物的开挖料回填；粉土回填区(7)，其填充料从料场开采，最大粒径小于lmm，水溶盐含量 不大于3%，有机质含量不大于5%，塑性指数不大于10;干砌石护坡(8)，在下游坝面采用干砌块石筑砌，厚度为70-90cm;超径石压坡区(9)，坝体下游河床部位采用直径大于800mm的超径石压坡;主堆石区(10)，采用枢纽建筑物开挖料，要求是新鲜、微风化及少量分散弱风化岩石，最大粒径800mm，小于5mm的细粒含量小于20%，含泥量小于5%;铺层厚70-90cm，碾压6-10遍，加水量为所铺土方体积的15% 20%;次堆石区(11)，采用枢纽建筑物的开挖料，施工铺层厚110-130cm，碾压6-10遍，加水量为所铺土方体积的10% 20%;砂砾石区(12)，填充料从坝址附近的料场采挖后直接上坝，粒径小于600mm，含泥量小于5%;施工铺层厚70-90mm，碾压6-10遍；反滤层(13)，填充料为最大粒径小于300mm的砂砾石料或洞渣料。
全文摘要
本发明涉及一种合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构及其施工方法。本发明要解决的技术问题是提供一种合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构及其施工方法，将坝址附近的砂砾石料置于坝体中部干燥区，避免另行开辟堆石料场，保护生态环境。解决该问题的技术方案是合理利用砂砾石料的面板堆石坝结构，具有坝主体，其上游侧由内到外依次铺设过渡层、垫层和面板，垫层下方设特殊垫层，主体上游侧坝基处设石渣回填区和粉土回填区，下游侧设干砌石护坡，下游坝基设超径石压坡区，主体包括主堆石区和次堆石区，两者围成的空腔内设位于浸润线之上的砂砾石区，砂砾石区底部及下游面低高程部位设置反滤保护层。本发明用于坝址附近存在天然砂砾石料的面板坝工程。
文档编号E02B7/06GK101672026SQ20091015286
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月18日 优先权日2009年9月18日
发明者育 彭, 健 李, 旸 汤, 陈振文 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院