一种结合趾板基础处理的心墙坝加高为面板堆石坝的施工方法和结构与流程

1.本发明涉及一种结合趾板基础处理的心墙坝加高为面板堆石坝的方法和结构，适用于水利水电工程老坝加高设计与施工。


背景技术：

2.20世纪五十至七十年代，我国建设了大量的土石坝，以解决农村和城镇的灌溉和供水。随着我国经济社会的发展，许多城镇和农村的用水量增长明显，上世纪建设的一些水库已无法满足供水要求；此外许多早期修建的土石坝已产生病险问题。为了满足日益增长的供水需求、或同时对老坝进行除险加固，需对一些老坝进行加高。上世纪五十至七十年代建设的大量土石坝中粘土心墙坝较多。如何在老的粘土心墙坝基础上进行大坝加高，既不影响原水库的正常运行，又能够节省大坝加高的投资、并保证大坝的安全，是老坝加高设计及施工中的一项关键技术。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结合趾板基础处理的心墙坝加高为面板堆石坝的施工方法和结构，旨在保证大坝安全的前提下，既节省大坝加高的投资，又不影响原水库的正常运行。
4.根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种结合趾板基础处理的心墙坝加高为面板堆石坝的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
5.(1)、在心墙坝原坝体的下游侧清理培厚加高堆石坝体的基础，填筑培厚堆石坝体至原坝体拟拆除高程；
6.(2)、挖除原坝体的坝顶结构，并且，在混凝土防渗墙设计位置的下游，于趾板设计位置以及趾板和混凝土防渗墙之间的连接板设计位置的下方设置混凝土桩群，混凝土桩的深度向着下游方向依次递减；浇筑面板堆石坝的混凝土趾板；
7.(3)、继续填筑趾板以上的培厚加高坝体；
8.(4)、对于将来改建增高后的面板堆石坝，先在原坝体的心墙部位实施混凝土防渗墙；
9.(5)、最后浇筑加高坝体上游面的混凝土面板、趾板与防渗墙间的连接板，形成完整的防渗体系，完成大坝加高；
10.防渗墙与连接板之间、连接板与趾板之间、趾板和面板之间的接缝处设置止水结构。
11.进一步地，在步骤(2)中，挖除原坝体的坝顶结构后，先进行少量置换堆石，并在堆石的置换层中向心墙坝设置所述多排的混凝土桩，在堆石置换层上浇筑混凝土趾板。
12.根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种结合趾板基础处理的心墙坝加高为面板堆石坝的结构，其特征在于在心墙坝原坝体的下游侧设置加高堆石坝体，建筑完成的
面板堆石坝的中线在原坝体的中线的下游，在原坝体的心墙部位为面板堆石坝设置混凝土防渗墙，原坝体的坝顶结构被拆除并在被拆除坝顶结构的原坝体的顶部浇筑面板堆石坝的混凝土趾板，混凝土防渗墙通过连接板与趾板相连、趾板和面板相连，形成完整的防渗体系；并且，在混凝土防渗墙的下游，于趾板以及连接板的下方设置多排混凝土桩，混凝土桩的长度向着下游方向依次递减。
13.进一步地，所述多排混凝土桩的桩顶设置有桩帽，在所述桩帽的上方铺设有土工格栅；所述多排混凝土桩的顶端处于同一水平面上。
14.进一步地，混凝土防渗墙与连接板之间，连接板与趾板之间、趾板和面板之间分别设置两道止水。
15.由于采用本发明的技术方案，本发明能够将心墙坝加高为面板堆石坝，并且能够充分利用原心墙坝作为基础，通过间隔设置混凝土长桩和混凝土短桩，能提高坝基变形模量和承载力，减少不均匀沉降，改善坝体上下游侧的不同受力状况对趾板的影响，提高在心墙坝上的面板堆石坝的稳固性，确保大坝的安全；并且节省大坝加高的投资，而且施工不影响原水库的正常运行。
附图说明
16.图1是本发明实施过程的原坝体坝顶以下培厚堆石坝体填筑后的示意图。
17.图2是本发明实施过程的面板堆石坝的趾板及下方桩群施工后的示意图。
18.图3是本发明实施过程的趾板以上的加高坝体填筑。
19.图4是本发明实施过程的防渗墙施工。
20.图5是本发明实施过程混凝土面板和连接板施工。
21.图6是本发明实施过程接缝止水示意图。
具体实施方式
22.如图1～图6所示，本实施例为一种结合趾板基础处理的心墙坝加高为面板堆石坝的方法和结构，既节省大坝加高的投资，又不影响原水库的正常运行。本实施例的主要特点在于：在原坝体1的下游侧进行培厚加高堆石坝体，使得最后建筑完成的面板堆石坝的中线在原坝体1的中线的下游，原坝体1的心墙2部位为最后建筑完成的面板堆石坝设置混凝土防渗墙，拆除原坝体的坝顶结构4，在被拆除坝顶结构的原坝体的顶部浇筑面板堆石坝的混凝土趾板6，混凝土防渗墙7通过连接板9与趾板6相连、趾板6和面板8相连，形成完整的防渗体系，并且，在混凝土防渗墙7的下游，于趾板6以及连接板9的下方设置多排混凝土桩，混凝土桩的长度向着下游方向依次递减。
23.其施工方法包括以下步骤：
24.a、在原坝体1的下游侧，清理培厚加高堆石坝体的基础，填筑培厚堆石坝体3至原坝体拟拆除高程，如图1所示；
25.b、如图2所示，挖除原坝体的坝顶结构4，进行少量置换堆石5，置换堆石5的目的旨在降低蓄水后趾板6和连接板9的沉降变形、避免止水10变形破坏、同时满足坝体的防渗反滤要求。
26.在混凝土防渗墙7设计位置的下游，从堆石5构成的置换层中向心墙2内部设置两
排混凝土长桩51和混凝土短桩52，混凝土长桩51布置在混凝土短桩52的上游侧，每排混凝土长桩51包括至少两根沿坝轴向间隔分布的混凝土长桩，每排混凝土短桩52包括至少两根沿坝轴向间隔分布的混凝土短桩。
27.所述混凝土长桩51和混凝土短桩52的桩顶设置有桩帽53，在所述桩帽53的上方铺设有土工格栅54。所述混凝土长桩51和混凝土短桩52的顶端处于同一水平面上。
28.然后，在置换堆石5上浇筑混凝土趾板6。
29.c、继续填筑趾板以上的培厚加高坝体3至设计高度，如图3所示；
30.d、对于将来改建增高后的面板堆石坝，先在原坝体1的心墙2部位实施混凝土防渗墙7，如图4所示；
31.e、最后浇筑加高坝体上游面的混凝土面板8、趾板6与防渗墙间的连接板9，形成完整的防渗体系，完成大坝加高，如图5所示；附图标号a为增高后的面板堆石坝的坝体中线；
32.f、防渗墙7、连接板9、趾板6和面板8之间接缝设有两道止水10。
33.如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
34.除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。