一种高寒区土石坝护坡防冰推结构及其施工方法与流程

本发明涉及水利电工程领域，更具体地说涉及一种高寒区土石坝护坡防冰推结构及其施工方法，该方法适用于在高寒区建设土石坝时，利用该方法高寒区土石坝护坡防冰推结构达到土石坝护坡防冻胀效果。

背景技术：

土石坝护坡冻胀破坏是高寒区水利工程中普遍存在的问题。土石坝护坡在冬季负温作用下会产生冻胀变形和冰拔破坏，春季温度上升使其融化产生融沉变形，春季在风浪作用下产生冰推力，经过反复冻融、冰推和风浪作用下土石坝护坡会产生破坏。

现有技术中防渗防冻胀结构单一，防冻胀效果差，经过反复冻融、冻胀、冰推和冰拔作用土石坝护坡产生破坏。没有从本质解决防冻胀问题，土石坝护坡经过几个冻融循环作用和冰冻害后，土石坝护坡产生冻胀破坏，不仅影响水库的运行效益而且增加了维护费用。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术中的不足，本发明的目的之一是提供了一种高寒区土石坝护坡结构，对现有的土石坝护坡防冻胀形式与新的土石坝护坡防冻胀结构形式进行了对比试验，试验结果表明本发明土石坝护坡防冻胀效果明显，利用太阳能和风能清洁能源抑制坝体填土冻胀、冰拔及护坡防冻胀等优点。本发明的目的之二是提供了一种寒区土石坝护坡结构的施工方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种高寒区土石坝护坡防冰推结构，在坝体上游设有三个防冻胀结构、太阳能控制系统和风能控制系统，所述三个防冻胀结构分别为铺设在坝底和坝顶的现浇混凝土结构、浇筑在坝坡处的钢筋混凝土墙体、浇筑在坝坡处的防冰推结构，所述钢筋混凝土墙体和防冰推结构位于所述坝坡对应的水库冬季蓄水位结冰区，所述太阳能控制系统和风能控制系统位于大坝坝顶靠上游侧。

进一步，所述钢筋混凝土墙体的顶部预埋钢筋，所述钢筋混凝土墙体顶部表面固定设有新型加热材料。

进一步，所述钢筋混凝土墙体具有防冻胀性能，混凝土强度为c40，混凝土强度为c40，抗冻等级f200，混凝土配合比为水泥：砂子：石子：水：减水剂：引气剂＝450:650:1150:150:4.51:2.7。

进一步，所述新型加热材料具有防水、绝缘、加热性能，为特质发热板，外表面为黑色。

进一步，所述防冰推结构为钢筋混凝土，具有防冻胀性能，形状为四边形，混凝土强度为c40，抗冻等级f200，混凝土配合比为水泥：砂子：石子：水：减水剂：引气剂＝450:650:1150:150:4.51:2.7。

进一步，所述太阳能控制系统和风能控制系统为交替工作模式系统，能自适应互相切换到太阳能和风能控制系统工作。

进一步，所述现浇混凝土结构包括所述坝体上依次铺设的土工膜、砂砾石垫层、现浇混凝土。

进一步，所述现浇混凝土和所述钢筋混凝土墙体顶部表面固定新型加热材料的外表面在同一个平面上。

一种高寒区土石坝护坡防冰推结构的施工方法，其方法步骤包括：

1)填筑坝体，将所述坝体制成直线形；

2)在坝坡对应的水库冬季蓄水位结冰区浇筑混凝土墙体，所述钢筋混凝土墙体的顶部安装新型加热材料，将新型加热材料的电源连接线延伸至坝顶上游侧；

3)在所述坝体的表面依次铺设土工膜、砂砾石垫层至坝顶；

4)在所述砂砾石垫层上沿坝底至所述钢筋混凝土墙体靠近所述坝底的一侧浇筑现浇混凝土；

5)在所述的钢筋混凝土墙体一侧浇筑防冰推结构；

6)在所述防冰推结构的一侧至坝顶浇筑现浇混凝土；

7)在所述的坝顶靠近上游侧安装太阳能控制系统和风能控制系统，将其与新型加热材料的电源连接线相连接；

8)在冬季水库护坡结冰时启动太阳能控制系统或风能控制系统。

进一步，所述步骤2)中钢筋混凝土墙体宽为1-3m，高为1-3m，沿着坝轴线方向布置。

进一步，所述步骤2)中所述钢筋混凝土墙体的顶部预埋钢筋，所述钢筋混凝土墙体顶部表面固定设有新型加热材料，沿着坝轴线方向布置。

进一步，所述步骤6)中防冰推结构宽为0.5m，高为0.8m，沿着坝轴线方向布置。

本发明的有益效果为：

利用太阳能系统和风能控制系统将新型材料加热，将冬季蓄水位结冰区护坡表面冰融化，防止冰对护坡的冲刷、冻胀、冰推、冰拔破坏；

防冰推结构，进一步防止冰推和冰拔的作用，从而实现冰推和风浪作用下对坝体产生破坏，通过双重作用达到防冻胀效果。

本发明利用不同结构形式和新型加热材料达到防冻胀效果，与常规土石坝防冻胀结构相比具有不均匀冻胀变形小，防冰推能力强，防冻胀效果好的特点。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明防冻胀结构平面的结构示意图；

图中：

1、坝体；2、现浇混凝土；3、钢筋混凝土墙体；4、预埋钢筋；5、新型加热材料；6、螺母；7、电源连接线；8、防冰推结构；9、土工膜；10、砂砾石垫层；11、太阳能控制系统；12、风能控制系统。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种高寒区土石坝护坡防冰推结构，沿坝体上游坝坡设有三个防冻胀结构、太阳能控制系统和风能控制系统，三个防冻胀结构分别为铺设在坝底和坝顶的现浇混凝土结构、浇筑在坝坡处的钢筋混凝土墙体、浇筑在坝坡处的防冰推结构，钢筋混凝土墙体的顶部预埋钢筋，钢筋混凝土墙体顶部表面固定设有新型加热材料，防冰推结构为钢筋混凝土结构，太阳能控制系统和风能控制系统为交换式工作模式。本发明的有益效果是：本发明利用不同结构形式、新型防冻胀混凝土和加热结构达到防冻胀效果，与常规土石坝防冻胀结构相比具有防冰推、冰拔能力强，防冻胀效果好等特点。本发明还提供了一种高寒区土石坝护坡防冰推结构的施工方法。

技术研发人员：李卓;何勇军;范光亚;杨阳
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院;李卓
技术研发日：2017.05.04
技术公布日：2017.09.12