一种面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构与施工方法与流程

本发明涉及水利、水电工程技术领域，尤其是涉及一种面板坝堆石坝过渡区设计结构和分层填筑施工方法。

背景技术：

在面板堆石坝设计中，上游主堆石区作为上游水荷载的承载体，同时也支撑面板不受坝体变形而发生拉裂破坏，因此，上游主堆石区一般采用质量良好的弱风化或微新岩体堆石料填筑。而对于主堆石料下游的次堆石区，一方面由于实际工程中在满足上游堆石采用质量好的堆石料条件下往往没有足够的好堆石料用于下游堆石区，另一方面工程中有大量全、强风化开挖料作为无用料弃渣。为充分利用工程开挖弃料，节省工程投资，设计中常采用质量差的全、强风化开挖料作为堆石坝下游次堆石区的填筑料。因此存在上游质量好的主堆石区与下游质量差的次堆石区之间变形模量的较大差异，需要在二者之间设置过渡区，实现从上游至下游堆石变形模量的均匀过渡，避免大坝在荷载作用下不均匀变形影响大坝稳定与安全。通常情况下独立设置的过渡区需要对堆石材料提出专门的设计要求，单独分区填筑施工，不仅施工复杂、效率低下，而且增加投资。因此如何在堆石坝中质量好的主堆石区与质量差的次堆石区之间实现安全可靠、结构简单、施工效率高，投资节省的过渡区，具有重要的工程意义。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于，针对面板堆石坝上游采用质量好的主堆石区与下游采用质量差的次堆石区情况下，提供一种不需要单独设计施工，而通过由上游主堆石区与下游次堆石区互层交替，一体化施工形成的过渡区填筑结构，实现上、下游次堆石区之间的变形模量过渡。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构，由上游主堆石区、中间过渡区、下游次堆石区构成；其特征在于：所述主堆石区与次堆石区之间的中间过渡区不单独设计填筑料，而是采用主堆石区堆石料与次堆石区堆石料分层交替填筑形成，通过软硬堆石料的互层填筑，实现上游主堆石区和下游次堆石区的过渡。

上游主堆石区的堆石料比下游次堆石区的堆石料岩体质量好、变形模量高，一般采用弱风化或微新石料填筑，或它们的任一配比填筑。下游次堆石区岩(土)体质量差、变形模型低，一般采用全风化石料、强风化石料和砂砾石料的其中一种或任意两种或全部三种石料填筑，当采用混合石料时，配比是任意的。

所述中间过渡区从满足上、下游堆石区之间过渡的结构要求，并兼顾填筑碾压施工，中间过渡区水平宽度设为6m～10m。

中间过渡区与上游主堆石区和下游次堆石区衔接分界具有一定的坡比，过渡区与上游主堆石区的分界以及与下游次堆石区的分界总体向上游方向倾斜；从施工方便的角度，中间过渡区与上游主堆石区和下游次堆石区衔接分界综合坡比优选设为1:0.5。

主堆石区分层填筑厚度为次堆石区分层厚度的2倍，主堆石区分层厚度为0.8m～1.0m，次堆石区分层厚度为0.4m～0.5m。

在过渡区摊铺的主堆石料层嵌入下游次堆石区，过渡区摊铺的次堆石料层嵌入上游主堆石区，形成软硬堆石料的分层互相嵌入结构。

本发明的第二个目的在于，提供一种面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构的施工方法，以达到优化堆石坝分区设计、提高施工效率、节省工程投资的目的。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构施工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤(1)、同时在主堆石区和中间过渡区范围摊铺一层主堆石料，并通仓碾压，单层填筑层厚度0.8～1m；主堆石料在中间过渡区与次堆石区分界的一端以倾向上游的一定坡比进入次堆石区；

步骤(2)、进行过渡区下游的次堆石区摊铺与碾压，单层填筑层厚度0.4～0.5m，填筑两层次堆石料后，上、下游堆石区和中间过渡区位于同一层高；

步骤(3)、同时在下游次堆石区和过渡区范围进行次堆石料的摊铺，并通仓碾压，单层填筑层厚度0.4～0.5m；次堆石料在中间过渡区与主堆石区分界的一端以倾向下游的一定坡比进入主堆石区，连续填筑两层；

步骤(4)、在过渡区上游进行一层主堆石区摊铺与碾压，单层填筑层厚度0.8～1m，上、下游堆石区和中间过渡区位于同一层高；

步骤(5)依次重复进行步骤(1)～(4)的施工操作，分层交替填筑，坝体逐渐升高，从而形成主堆石料与次堆石料互层交替填筑的堆石过渡区结构。

本发明提供一种面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构与施工方法，通过在上游主堆石区和下游次堆石区之间设置主堆石区与次堆石区填筑料分层交替填筑的过渡区结构型式，采用软硬堆石料的互层填筑，实现上、下游堆石料的过渡，解决了上游质量好的主堆石区与下游质量差的次堆石区之间较大的变形模量差异问题。通过采用上游主堆石填筑料和下游次堆石填筑料分层交替填筑的过渡区结构型式，可避免单独设计过渡区填筑料所导致的加工成本问题，同时也扩大了过渡区填筑料料源范围，为工程中大量的全、强风化开挖料在下游次堆石区填筑应用提供了技术保障。通过采用上游主堆石填筑料和下游次堆石填筑料分层交替填筑的过渡区结构型式，在填筑施工时，每个分层的实际填筑料分区只有两个分区，只是每个分层的填筑料分界线在不断变化，这样简化了堆石料分区结构，提高了施工效率，也节省了工程投资。

附图说明

图1是本发明一种面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构和施工方法示意图。

具体实施方式

以下参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。

本发明的面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构主要包含如下部分：

所述面板坝堆石区由上游主堆石区100、过渡区200和下游次堆石区300组成；上游主堆石区100采用弱风化或微新石料或二者任意混合料填筑，下游次堆石区300采用全、强风化石料或砂砾石料或三者任意混合料填筑，中间过渡区200采用主堆石填筑料与次堆石填筑料分层交替填筑形成；主堆石区分层填筑厚度应为次堆石区分层厚度的2倍，主堆石区分层厚度宜为0.8m～1.0m，次堆石区分层厚度宜为0.4m～0.5m。过渡区水平宽度为6m～10m，过渡区200与上游主堆石区100和下游次堆石区300衔接分界综合坡比a、b分别设为1:0.5，一般为向着上游方向倾斜。过渡区300的主堆石料与次堆石料单层摊铺衔接部位分界坡比为1:1.5。即，在过渡区200摊铺主堆石料层时，其在下游次堆石区300的这一端与下游次堆石区300的分界坡比为1:1.5，倾向上游，该分界坡以标号41表示；在过渡区200摊铺次堆石料层时，其在上游主堆石区100的这一端与上游主堆石区100的分界坡比为1:1.5，倾向下游，该分界坡以标号42表示。

上述板面板坝堆石料过渡区的分层填筑结构具体可以采用如下施工方法予以实现：

步骤(1)首先同时在主堆石区100和过渡区200范围摊铺一层主堆石料1a、1b，并通仓碾压，单层填筑层厚度0.8～1m；主堆石料1b在中间过渡区200与次堆石区300分界的这一端以1:1.5坡比倾向上游；

步骤(2)随后进行过渡区下游的次堆石区300摊铺与碾压，单层填筑层厚度0.4～0.5m，连续填筑两层2-1c、2-2c次堆石料后，上、下游堆石区100、300应位于同一层高；

步骤(3)然后同时在下游次堆石区300和过渡区200范围进行次堆石料的摊铺，并通仓碾压，依次填筑两层，分别标号为3-1b、3-1c、3-2b、3-2c，单层填筑层厚度0.4～0.5m；次堆石料在中间过渡区200与主堆石区100分界的这一端以1:1.5坡比倾向下游；

步骤(4)然后在过渡区200上游进行一层4a主堆石区摊铺与碾压，单层填筑层厚度0.8～1m，上、下游堆石区和中间过渡区位于同一层高；

步骤(5)依次重复进行步骤(1)～(4)的施工操作，分层交替填筑，坝体逐渐升高，从而形成主堆石料与次堆石料互层交替填筑的堆石过渡区结构。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。