一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构及其施工方法，属于水利工程【技术领域】，包括混凝土面板和混凝土趾板，所述混凝土趾板位于混凝土面板下边缘，混凝土面板上设有若干沿混凝土面板纵向分布的分缝，分缝包括挤压垂直缝和受拉垂直缝，挤压垂直缝位于混凝土面板中段，受拉垂直缝位于混凝土面板两端，其施工包括确定受压区部位长度、确定纵向位移、计算分缝宽度、计算分缝条数和对分缝进行处理步骤。本技术方案对混凝土面板堆石坝上的面板分缝进行科学合理的计算，采用面板间分缝允许弹性形变宽度之和来适应大坝的纵向位移，以避免混凝土堆石坝防渗面板之间发生挤压，达到了有效避免面板间挤压破坏的效果。
【专利说明】一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水利工程【技术领域】，涉及一种水利工程大坝的混凝土面板结构，尤其是涉及一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]在现代水利工程中筑坝成库，混凝土面板堆石坝是最常用的拦河大坝型式之一，该种坝型迎水面为混凝土面板，混凝土面板后为堆石体，混凝土面板用于防渗挡水，堆石体用于承担水压力，因此，混凝土面板是该种坝型中的核心结构。然而，在国内外已建成的面板堆石坝工程运行期间发现，有多座工程的混凝土面板皆因面板间分缝不当，发生了面板间相互挤压的情况，甚至导致面板损坏，造成了较大的经济损失，且给工程的带来了较大的安全隐患，这引起了水利工程界的重视。宄其原因，主要是对面板间分缝结构的重要性认识不清，对面板分缝仅是基于施工工艺方面的考虑，分缝的缝宽也未做专门要求和特殊处理，当大坝两岸沿坝轴线发生位移(以下称纵向位移)时，面板间即会受到挤压力作用，当该位移值达到一定程度，混凝土面板内的应力超过混凝土的强度时，混凝土面板就会产生挤压破坏。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提供了一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构及其施工方法，从而达到避免面板遭挤压破坏的效果。
[0004]本发明是通过如下技术方案予以实现的。
[0005]一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构，包括混凝土面板和混凝土趾板，所述混凝土趾板位于混凝土面板下边缘，所述混凝土面板上设有若干沿混凝土面板纵向分布的分缝，所述分缝包括挤压垂直缝和受拉垂直缝，所述挤压垂直缝位于混凝土面板中段，挤压垂直缝内设有弹性止水材料，所述受拉垂直缝位于混凝土面板两端。
[0006]一种混凝土面板堆石坝面板分缝施工方法，包括如下步骤:
[0007](I)确定受压区部位长度L。采用工程类比法或三维应力变形分析法分析混凝土面板的工作状态，压应力区域N的长度即是面板受压区部位长度L ;
[0008](2)确定坝体纵向位移B。采用工程类比法或三维应力变形分析法分析大坝沿轴线方向的纵向位移B ;
[0009](3)计算分缝宽度b。由于要在缝中设弹性止水材料，分缝宽度b为所选弹性止水材料压缩到极限的宽度k与其压缩后允许变形的宽度b i之和；
[0010](4)计算分缝条数η。为满足防挤压条件，弹性止水材料允许变形的宽度bi之和大于坝体纵向位移B，由此可得到分缝条数η的最小取值；同时，为满足面板混凝土滑模施工条件，面板分块宽度S = L/η-Ι，由此即可确定合适的分缝条数η ;
[0011](5)对分缝进行处理。向分缝内填充弹性止水材料，并按面板坝常规防渗方法对分缝进行防渗处理。
[0012]进一步的，所述步骤(3)中分缝宽度b取值在5?60mm之间。
[0013]进一步的，所述步骤(4)中分缝之间的间距S取值为10?18m。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]本发明所述的一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构及其施工方法，通过对混凝土面板堆石坝上的面板分缝进行科学合理的计算，采用面板间分缝允许弹性形变宽度之和来适应大坝的纵向位移，以避免混凝土堆石坝防渗面板之间发生挤压，达到了有效避免面板间挤压破坏的效果，提高了混凝土堆石坝防渗面板的安全性能，节省了大坝运行与维修成本；同时本技术方案具有充分的理论依据，通过简单计算和施工控制即可实现，具有结构简单、经济和便于施工的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图；
[0017]图2为图1中1-1的截面结构示意图；
[0018]图3为图2中A处的结构示意图。
[0019]图中:1-混凝土面板，2-混凝土趾板，3-挤压垂直缝，301-弹性止水材料，4_受拉垂直缝。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0021]如图1、图2、图3所示，混凝土面板I按其工作状态分为受拉区M和受压区N，受拉区M部位分布在混凝土面板I左右两端，受压区N部位分布在混凝土面板I中部区域。
[0022]本发明所述的一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构，包括混凝土面板I和混凝土趾板2，所述混凝土趾板2位于混凝土面板I下边缘及两侧边缘，所述混凝土面板I上设有若干沿混凝土面板I纵向分布的分缝，所述分缝包括挤压垂直缝3和受拉垂直缝4，所述挤压垂直缝3位于混凝土面板I中段，挤压垂直缝3内设有弹性止水材料301，所述受拉垂直缝4位于混凝土面板I两端。
[0023]本技术方案中的一种混凝土面板堆石坝面板分缝施工方法，是在混凝土面板I受压区N设置分缝时预留相应的缝宽，使所有缝宽之和大于大坝纵向位移，以避免面板缝间发生挤压，从而预防面板间挤压破坏的发生。
[0024]实施例
[0025]一种混凝土面板堆石坝面板分缝施工方法，包括确定受压区部位长度、确定纵向位移、计算分缝宽度、计算分缝条数和对分缝进行处理步骤，具体如下:
[0026](I)确定受压区部位长度L。采用工程类比法或三维应力变形分析法分析混凝土面板的工作状态，压应力区域N的长度即为受压区部位长度L ;
[0027](2)确定坝体纵向位移B。采用工程类比法或三维应力变形分析法分析大坝沿轴线方向的纵向位移B。
[0028](3)计算分缝宽度b。为便于施工，缝宽不能太小，也不能太大，最小缝宽度取为5mm，最大缝宽60mm，以便在缝中设弹性材料以及对缝上进行防渗处理。即分缝宽度b取值范围为5?60mm。缝宽b的具体定义式为:
[0029]b = bg+b! (公式 I)
[0030]式中:
[0031]b——分缝宽度(mm)；
[0032]b0--弹性材料压缩到极限的宽度(mm);
[0033]Id1—一弹性材料压缩后允许变形的宽度(mm)。
[0034](4)计算分缝条数η。为满足防挤压条件，分缝宽度应满足下式的要求，即:
[0035]n (b-b0) >8或1^131>8 (公式 2)
[0036]式中:
[0037]η一一挤压缝分缝条数；
[0038]B--现体纵向位移(nun)。
[0039]同时为满足面板混凝土滑模施工条件，面板分块宽度S取为10?18m，面板分块宽度S应满足下式的要求，即:
[0040]S = L/η-Ι(公式 3)
[0041]式中:
[0042]S一一混凝土面板挤压区分块宽度(m);
[0043]L--面板受压区长度(m)。
[0044]利用上述(公式I)、(公式2)和(公式3)即可确定合适的分缝条数η。
[0045](5)对分缝进行处理。向分缝内填充高压缩性填料，并按面板坝常规防渗方法对分缝进行防渗处理。
[0046]坝体纵向位移方向相反时，利用上述步骤重复相反方向的设计和施工即可。
[0047]本发明的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种混凝土面板堆石坝面板分缝结构，包括混凝土面板(1)和混凝土趾板(2)，所述混凝土趾板(2)位于混凝土面板(1)下边缘及两侧边缘，所述混凝土面板(1)上设有若干沿混凝土面板(1)纵向分布的分缝，其特征在于:所述分缝包括挤压垂直缝(3)和受拉垂直缝(4)，所述挤压垂直缝(3)位于混凝土面板(1)中段，挤压垂直缝(3)内设有弹性止水材料(301)，所述受拉垂直缝(4)位于混凝土面板(1)两端。
2.一种混凝土面板堆石坝面板分缝施工方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)确定受压区部位长度L。采用工程类比法或三维应力变形分析法分析混凝土面板的工作状态，压应力区域N的长度即是面板受压区部位长度L ; (2)确定坝体纵向位移B。采用工程类比法或三维应力变形分析法分析大坝沿轴线方向的纵向位移B ; (3)计算分缝宽度b。由于要在缝中设弹性止水材料，分缝宽度b为所选弹性止水材料压缩到极限的宽度k与其压缩后允许变形的宽度b i之和； (4)计算分缝条数η。为满足防挤压条件，弹性止水材料允许变形的宽度匕之和大于坝体纵向位移B，由此可得到分缝条数η的最小取值；同时，为满足面板混凝土滑模施工条件，面板分块宽度S = L/η-Ι，由此即可确定合适的分缝条数η ; (5)对分缝进行处理。向分缝内填充弹性止水材料，并按面板坝常规防渗方法对分缝进行防渗处理。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土面板堆石坝面板分缝施工方法，其特征在于:所述步骤⑶中分缝宽度b取值在5?60mm之间。
4.根据权利要求2所述的一种混凝土面板堆石坝面板分缝施工方法，其特征在于:所述步骤⑷中分缝之间的间距S取值为10?18m。
【文档编号】E02B3/16GK104480903SQ201410763722
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】湛正刚, 张合作, 程瑞林, 慕洪友, 蔡大咏, 史鹏飞 申请人:中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司