专利名称：面板堆石坝坝体反向排水系统及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种面板堆石坝坝体反向排水系统及其施工方法。适用于施工期在表面防渗体上下游可能形成反向水头差的混凝土面板坝、沥青混凝土面板坝工程。
背景技术：
当拦河坝采用混凝土面板或沥青混凝土面板作为挡水防渗结构时，基于面板坝坝料分区的特点，坝体上游半透水料在施工期承受反向渗水(渗压)的能力非常有限。国内某些面板坝工程曾发生垫层及混凝土固坡护面受损，甚至面板向上游顶托位移，造成周边缝止水系统破坏的事故，处理非常困难，给工程留下了安全隐患。目前，在高面板坝施工过程中，坝体反向渗水时有发生。尽管国内外对反向渗水的危害已有所认识，虽有工程在混凝土面板上设置竖直抽排水措施或水平排水沟管，但或是抽排水及孔洞封堵不便，影响工程质量，或是费用较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种面板堆石坝坝体反向排水系统及其施工方法，该系统就是通过简单、实用、有效的工程措施，以最小的投资和最方便的管理，防止反向水头引起垫层料破坏和混凝土面板周边缝破坏。
本发明所采用的技术方案是面板堆石坝坝体反向排水系统，具有混凝土面板、趾板、垫层料、小区料、过渡层料、堆石料，其特征是在距趾板一定距离的坝体内设置集水体，集水体由一定体积的卵石构成，上游集水坑之趾板处设有一组通往卵石集水体的排水管，该排水管的垂直段为有孔钢管，通过趾板部分为斜管，两者之间由水平管连接。
在所述有孔钢管的外面包有不锈钢滤网。
所述排水管设有8根。
一种面板堆石坝坝体反向排水系统的施工方法，其特征在于1)在施工期按照上面所述的结构设置反向排水系统；2)施工结束后对排水管进行封堵，在封堵过程中，根据下游水位与反向排水孔的流量关系，测算面板下游的水位上升速度以及可能对面板产生的作用力，来进行面板上部的压重设计，即在封堵最后二根反向排水管时，在面板上部布置四个混凝土压重墩；3)对排水管的封堵步骤是
a) 用竹杆裹纱布清洗趾板(2)头部反向排水管之斜管(8-3)的内壁，然后塞入白麻(20)至反向排水管深处，再塞入塑性填料(17)(填料内预埋塑料花管，塑料管引至排水管出口处)以临时阻止反渗水流；b) 回填预缩速凝砂浆(19)(掺膨胀剂、水玻璃)；c) 上灌浆泵和灌浆管开始灌浆，灌注一定配合比的混合浆液。当孔周围都出现浆液后，检查并扎紧灌浆嘴继续灌浆，直至孔周围都出浆并稳定后停止灌浆。清除孔外周围浮砂浆及多余的混合物，割掉灌浆嘴；d) 在孔口填入塑性填料(17)；e) 用钢刷将孔口周围一定范围的基面刷洗干净，再用喷灯将基面完全处理干燥后，涂刷底胶，并用塑性填料刮平；f) 采用氯丁橡胶片(15)和钢板(13)封住孔口，利用预留插筋(16)和膨胀螺栓固定钢板；g) 在排水孔周围的趾板头部浇筑混凝土盖板(14)，保护钢板封口，混凝土结合面进行打毛处理。
本发明的有益效果是系统采用简单、实用、有效的坝体排水及封堵设计，成功地解决了坝体反向渗水问题。这项技术经过实际工程的应用测试，即混凝土面板堆石坝修建在深厚的河床砂砾石覆盖层上，坝体在施工中垫层料上下游存在超过20m的反向渗水，且反向排水孔封堵后面板立即承受较大的反向水压力，最终结果反应良好。据调查，国内外未见坝体反向作用水头超过20m的工程实例。
图1是本发明坝体的横截面图。
图2是本发明坝体反向排水部位面板压重墩的平面布置图。
图3是本发明坝体反向排水管的封堵图。
具体实施例方式
在施工期设置面板堆石坝坝体反向排水系统，系统具有混凝土面板1、趾板2、垫层料3、小区料4、过渡层料5、堆石料6，估算施工期设计频率下坝址区集雨量和施工用水量，在河床最低趾板2上预留具备相应排水能力的排水孔，为使坝体内渗水能集中、有效地从排水孔自由外渗，在距趾板2一定距离的坝体内设置集水体7，集水体由一定体积的卵石构成，从上游集水坑21的趾板2处布置8根通往卵石集水体(盲沟)7的排水管8，该排水管的垂直段为有孔钢管8-1，外面包有不锈钢滤网，认防止钢管堵塞，有利排水畅通；通过趾板2的部分为斜管8-3，斜管与竖管之间为水平管8-2，它是经防腐处理的镀锌钢管。
设置反向排水设施后，坝体渗水能自由排至趾板上游集水坑21，用水泵排出基坑。汛期上游基坑充水后，上游水流可通过排水钢管进入坝体堆石区，保证了坝面防渗体上下游水压平衡。
所述排水管8视其坝体的反向渗水量来设置排水管根数。
大坝施工结束后必须对反向排水系统进行封堵。因下游水位与趾板2基础之间存在着水头差，下游渗水的作用力对混凝土面板1起着上抬作用，当上托力达到一定时，若面板上部没有足够的支撑力，则面板将被顶脱，周边缝18止水系统遭受破坏。因此，在设计面板上部的支撑力时，根据下游水位与反向排水管的流量关系，测算面板下游的水位上升速度以及可能对面板产生的作用力，进行面板上部压重设计。通过分析计算，在封堵最后二根反向排水管8时，需在面板上部布置四个混凝土压重墩11，其平面布置见附图2。
对反向排水管的封堵见附图3，其步骤如下a) 用竹杆裹纱布清洗趾板2头部反向排水管之斜管8-3的内壁，然后塞入白麻20至反向排水管深处，再塞入SR塑性填料17(填料内预埋塑料花管，塑料管引至排水管出口处)以临时阻止反渗水流；b) 回填预缩速凝砂浆19(掺膨胀剂、水玻璃)；c) 上灌浆泵和灌浆管开始灌浆，灌注一定配合比的混合浆液。当孔周围都出现浆液后，检查并扎紧灌浆嘴继续灌浆，直至孔周围都出浆并稳定后停止灌浆。清除孔外周围浮砂浆及多余的混合物，割掉灌浆嘴；d) 在孔口填入SR塑性填料17；e) 用钢刷将孔口周围一定范围的基面刷洗干净，再用喷灯将基面完全处理干燥后，涂刷底胶，并用SR填料刮平；f) 采用氯丁橡胶片15和钢板13封住孔口，利用预留插筋16和膨胀螺栓固定钢板；g) 在排水孔周围的趾板头部浇筑C25混凝土盖板14，保护钢板封口，混凝土结合面进行打毛处理。
权利要求
1.一种面板堆石坝坝体反向排水系统，具有混凝土面板(1)、趾板(2)、垫层料(3)、小区料(4)、过渡层料(5)、堆石料(6)，其特征在于在距趾板(2)一定距离的坝体内设置集水体(7)，集水体由一定体积的卵石构成，上游集水坑(21)之趾板(2)处设有一组通往卵石集水体(7)的排水管(8)，该排水管的垂直段为有孔钢管(8-1)，通过趾板(2)部分为斜管(8-3)，两者之间由水平管(8-2)连接。
2.根据权利要求1所述的面板堆石坝坝体反向排水系统，其特征在于在所述有孔钢管(8-1)的外面包有不锈钢滤网。
3.根据权利要求1或2所述的面板堆石坝坝体反向排水系统，其特征在于所述排水管(8)设有8根。
4.一种面板堆石坝坝体反向排水系统的施工方法，其特征在于1)在施工期按照权利要求1所述的结构设置反向排水系统；2)施工结束后对排水管(8)进行封堵，在封堵过程中，根据下游水位与反向排水孔的流量关系，测算面板下游的水位上升速度以及可能对面板产生的作用力，来进行面板上部的压重设计，即在封堵最后二根反向排水管(8)时，在面板上部布置四个混凝土压重墩(11)；3)对排水管的封堵步骤是a)用竹杆裹纱布清洗趾板(2)头部反向排水管之斜管(8-3)的内壁，然后塞入白麻(20)至反向排水管深处，再塞入塑性填料(17)(填料内预埋塑料花管，塑料管引至排水管出口处)以临时阻止反渗水流；b)回填预缩速凝砂浆(19)(掺膨胀剂、水玻璃)；c)上灌浆泵和灌浆管开始灌浆，灌注一定配合比的混合浆液。当孔周围都出现浆液后，检查并扎紧灌浆嘴继续灌浆，直至孔周围都出浆并稳定后停止灌浆。清除孔外周围浮砂浆及多余的混合物，割掉灌浆嘴；d)在孔口填入塑性填料(17)；e)用钢刷将孔口周围一定范围的基面刷洗干净，再用喷灯将基面完全处理干燥后，涂刷底胶，并用塑性填料刮平；f)采用氯丁橡胶片(15)和钢板(13)封住孔口，利用预留插筋(16)和膨胀螺栓固定钢板；g)在排水孔周围的趾板头部浇筑混凝土盖板(14)，保护钢板封口，混凝土结合面进行打毛处理。
全文摘要
本发明涉及一种面板堆石坝坝体反向排水系统及其施工方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种通过简单、实用、有效的工程措施，以最小的投资和最方便的管理，防止反向水头引起垫层料破坏和混凝土面板周边缝破坏的面板堆石坝坝体反向排水系统及其施工方法。解决该问题的技术方案是在施工期设置反向排水系统，距趾板一定距离的坝体内设置集水体，集水体由一定体积的卵石构成，上游集水坑之趾板处设有一组通往卵石集水体的排水管，该排水管的垂直段为有孔钢管，通过趾板部分为斜管，两者之间由水平管连接。施工结束后对排水管进行封堵。本发明可用于施工期在表面防渗体上下游可能形成反向水头差的混凝土面板坝、沥青混凝土面板坝工程。
文档编号E02B7/02GK1587536SQ20041005311
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月15日 优先权日2004年7月15日
发明者陈振文, 蒋效忠, 徐建荣, 郎玲芳, 郑齐峰 申请人:国家电力公司华东勘测设计研究院