专利名称：一种混凝土大坝沉箱加固方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土坝的加固方法，特别涉及在混凝土坝坝前进行加固时，采用抛石 型堆石混凝土填埋沉箱方式加固方法。
背景技术：
混凝土大坝在长期运行期间，在各种荷载作用下往往会出现开裂，影响大坝安全性和抗 渗性能，降低大坝耐久性，需要进行加固处理。在加固工程中，针对不同大坝的实际情况， 一般可采用坝体表面处理、灌浆处理、坝后加固和坝前加固等方法。
一般而言，坝体表面处理仅适用于有干燥工作面的情况下，对于坝体下游面或坝体顶部 的表面裂缝比较合适。在有灌浆条件的地方，采用灌浆处理也是加固坝体的有效方式，但应 用条件受到限制。对于坝体开裂范围较大，坝体应力和稳定受到较大影响时，为了保证大坝 的安全，往往需要采用加宽坝体的方式进行全面加固。加宽坝体的方式一般有坝后加固和坝 前加固两种方式。采用坝后加固方式，可以不需要放空水库，减少加固施工的影响，但是， 坝后加固一般对提高大坝抗渗性能不利，特别是有坝后厂房的大坝，釆用坝后加固困难更大。 采用坝前加固方式，可以提高大坝抗渗性能，特别对加强坝踵部位特别有利，但是， 一般条 件下，坝前加固或者需要进行水K施工；或者需要放空水库，将坝前淤积的淤泥清除后施工， 使得坝前加固施工对大坝运行的影响很大。
在桥梁、码头、大坝等施工中广泛釆用的沉箱施工方式，可以在水下进行地基开挖，具 有特殊的优越性。近些年，普通型堆石混凝土施工方法(金峰，安雪晖，小原孝之等.普通型 堆石混凝土施工方法，200710100315.3， 2007.6.8)和抛石型堆石混凝土施工方法(安雪晖， 金峰，小原孝之等.抛石型堆石混凝土施工方法，200710121791. 3， 2007.9.14)在大坝等的施 工中得到广泛应用，特别是抛石型堆石混凝土己经成功应用于沉箱混凝土回填施工，大大加 快了沉箱回填施工速度。普通型堆石混凝土是在堆石混凝土大坝施工方法(金峰，安雪晖. 堆石混凝土大坝施工方法，ZL03102674.5， 2006丄25)基础上，采用粒径超过15cm的块石 或者卵石，使用普通的运输工具将其运输至仓面内自然堆积，然后使用满足要求的自密实混 凝土从堆石体表面自然浇注，仅依靠自密实混凝土自重填充堆石空隙，形成致密且具有较高 强度的堆石混凝土。抛石型堆石混凝土是在堆石混凝土大坝施工方法(ZL03102674.5)基础 上，先将抗离析性能优越且保塑性能良好的自密实混凝土浇注入仓，然后将各种粒径的块石 或者卵石使用机械或者人工的方式抛入已浇注的自密实混凝上中，块石或者卵石在自重作用 下在自密实混凝土中沉降堆积，最终形成完整密实的堆石混凝土。与原来常规混凝土回填方 法相比，该方法大大简化了施工工艺和所需施工设备，施工速度得到大幅度提高；使用大量 块石和卵石，每方堆石混凝土只需要40%~50%的混凝土，有效降低30%以上的混凝土成本，有效解决了大体积混凝土的水化热问题。
发明内容
本发明的目的是利用沉箱施工技术，提出一种新的大坝坝前加固施工方法，不再需要放 空水库，大大减少了加固施工对大坝运行的影响。同时，利用抛石型堆石混凝土施工方法， 可以进一步发挥堆石混凝土综合的优良性能，减少施工成本，加快施工工期。
本发明通过如下技术方案实现
一种混凝土大坝沉箱加固方法，其特征在于该方法包括如下步骤
1) 将沉箱l拖放至所需加同的混凝土坝体2的上游面l 2m距离，并将沉箱沉至基岩
面4或基岩面以下，在需要加固的坝段沿坝长布置多个沉箱，形成沉箱群5;
2) 采用抛石型堆石混凝土施工方法，将沉箱1的井格作为抛石型堆石混凝土6的浇筑 仓面，进行各沉箱的堆石混凝土回填；
3) 沉箱群5回填完毕，在沉箱群5的各沉箱间做止水；
4) 抽空沉箱群5与坝体间积水并清除淤泥后，采用抛石型堆石混凝土施工方法，在 沉箱群5与混凝土坝体2间用抛石型堆石混凝土6进行衔接；
5) 在回填完毕的沉箱群上进行混凝土或普通型堆石混凝土8的施工，浇筑至设计高 度9，完成混凝土坝的加固。
本发明的另一技术特征在于在上述技术方案的步骤4)中，当抽空沉箱群与坝体间积 水并清除淤泥后，可先在沉箱群5与混凝十坝体2间从下至h间隔浇筑钢筋混凝十传力梁7， 然后再用抛石型堆石混凝土 6进行衔接。
本发明所述的沉箱的断面釆用矩形或梯形10;每个沉箱的长度可根据地形地质条件和原 坝体坝段宽度确定，其长度可在10m—30m之间，宽度在数米至10数米，深度至少为60m 。
本发明是在对已有的混凝土坝加固方法、沉箱施工方法及抛石型堆石混凝土施工方法进 行综合分析研究的基础上，提出的一种新型混凝土坝加固技术。与现有技术比，本发明具有 以下优点及突出性效果①适用于不同类型的混凝土坝加固，采用坝前加固方式，有利于大 坝防渗，避免坝后加固方式中，坝体加固与坝后厂房的矛盾，适用范围更加广泛；②在坝体 加固的施工过程中无需放空水库，可以实现加固施工过程中水库效益的无间断发挥，减少加 固施工引起的水库发电等效益的损失；③采用抛石型堆石混凝土以及普通型堆石混凝土进行 施工，可进一步降低施工设备要求，加快施工速度，降低施工成本，并且可以充分发挥堆石 混凝土密度较普通混凝土密度大的优势，在重量满足要求的条件下可以减少施工混凝土方量。
图1是沉箱放置在所需加固的混凝土坝体的上游面并将其沉至淤泥面的示意图。 图2是沉箱沉至基岩面下的示意图。
图3是在需要加固的坝段沿坝长布置多个沉箱形成沉箱群的示意图。图4是采用抛石型堆石混凝土回填沉箱井格示意图。 图5是在沉箱与坝体间间隔浇筑钢筋混凝土传力梁进行衔接的示意图。 图6是沉箱与坝体间采用抛石型堆石混凝土衔接示意图。 图7是采用混凝土或普通型堆石混凝土浇筑至设计高程示意图。 图8a、 8b是断面为梯形的沉箱示意图。
具体实施例方式
本发明是在现有普通型堆石混凝土和抛石型堆石混凝土施工技术的基础上，结合沉箱技 术对混凝土大坝进行坝前加固。参考工程中广泛应用的沉箱施工方法进行沉箱施工，将沉箱l 拖放至所需加固的混凝土坝体2的上游面l 2m距离，并将沉箱沉至基岩面4或基岩面以下，然 后采用抛石型堆石混凝土回填沉箱以及沉箱与坝体间的衔接，以减少温控，保证质量，加快 施工进度，减少施工成本。适当降低水位后，抽空沉箱群5与坝体间的积水并清除淤泥，采用 抛石型堆石混凝土6进行衔接；或者先在沉箱群5与混凝土坝体2间从下至上间隔浇筑钢筋混凝 土传力梁，加强沉箱和大坝坝体的联系，并将沉箱的部分水压力传至大坝坝体，减少沉箱施 工方量，然后再用抛石型堆石混凝土6进行衔接。根据需要，在沉箱群顶部以上，采用混凝土 或普通型堆石混凝土施工方法，将坝前加固体浇筑至设计高度，完成混凝土坝的加固。在大 坝坝前重复沉箱施工，形成沉箱群，沉箱群的每个沉箱可以同时或分期施工。每个沉箱的长 度宜根据地形地质条件和原坝体坝段宽度确定， 一般在10m—30m，宽度可在数米至10数米， 深度根据现有工程经验，至少60m，甚至更深。
下面结合附图进一步说明本发明的实施方式，具体方式可按如下步骤实施
1) 将沉箱l固定在需要加固的混凝土坝体2的上游面l 2m距离，并将沉箱1沉至淤泥面3。 沉箱l为预制钢筋混凝土结构或现浇钢筋混凝土结构，如图1所示。
2) 在沉箱1内清除淤泥至基岩面4或基岩面以下，如图2所示。在需要加固的坝段沿坝长 布置多个沉箱，形成沉箱群5，如图3所示。
3) 采用抛石型堆石混凝土施工方法，将沉箱1的井格作为抛石型堆石混凝土6的浇筑仓面， 分别进行各个沉箱的堆石混凝土回填，将沉箱群5回填完毕，如图4所示。沉箱群的每个沉箱 可以同时或分期施工。在沉箱群5的各个沉箱之间做止水，然后利用灌浆或抛石型堆石混凝土 封闭各个沉箱衔接部位。
4) 适当降低水位后，抽空沉箱群5与混凝土坝体2之间的积水，开挖沉箱与混凝土坝体间 淤泥和基岩，采用抛石型堆石混凝土6进行沉箱群5与混凝土坝体2间衔接。或者先在沉箱群5 与混凝土坝体2间从下至上间隔浇筑钢筋混凝土传力梁，如图5所示，加强沉箱和大坝坝体的 联系，并将沉箱的部分水压力传至大坝坝体，减少沉箱施工方量，然后再用抛石型堆石混凝 土6进行衔接。如图6所示。
5) 在回填完毕的沉箱群顶部以上，采用混凝土或普通型堆石混凝土施工方法，进行普通型堆石混凝土8的施工，直至浇筑至设计高度9，完成混凝土坝的加固。如图7所示。 6)沉箱l的断面还可以采用如图8a、 8b所示的梯形10。
权利要求
1.一种混凝土大坝沉箱加固方法，其特征在于该方法包括如下步骤1)将沉箱(1)拖放至所需加固的混凝土坝体(2)的上游面1～2m距离，并将沉箱沉至基岩面(4)或基岩面以下，在需要加固的坝段沿坝长布置多个沉箱，形成沉箱群(5)；2)采用抛石型堆石混凝土施工方法，将沉箱(1)的井格作为抛石型堆石混凝土(6)的浇筑仓面，进行各沉箱的堆石混凝土回填；3)沉箱群(5)回填完毕，在沉箱群(5)的各沉箱间做止水；4)抽空沉箱群(5)与坝体间积水并清除淤泥后，采用抛石型堆石混凝土施工方法，在沉箱群(5)与混凝土坝体(2)间用抛石型堆石混凝土(6)进行衔接；5)在回填完毕的沉箱群顶部进行混凝土或普通型堆石混凝土(8)的施工，浇筑至设计高度(9)，完成混凝土坝的加固。
2. 如权利要求l所述的一种混凝土大坝沉箱加固方法，其特征在于在所述的步骤4) 中，抽空沉箱群(5)与坝体间积水并清除淤泥后，先在沉箱群(5)与混凝土坝体(2)间从 下至上间隔浇筑钢筋混凝土传力梁，然后再用抛石型堆石混凝土 (6)进行衔接。
3. 如权利要求1或2所述的一种混凝土大坝沉箱加固方法，其特征在于所述的沉箱 (1)的断面采用矩形或梯形(10)。
4. 如权利要求1或2所述的一种混凝土大坝沉箱加固方法，其特征在于每个沉箱的 长度在10m—30m之间，宽度在数米至10数米，深度至少为60m 。
全文摘要
一种混凝土大坝沉箱加固方法，涉及一种混凝土坝的加固方法。该加固方法将沉箱放置在需要加固的大坝坝段前位置，形成沉箱群；采用钢筋混凝土沉箱作为抛石型堆石混凝土的施工仓面，后采用抛石型堆石混凝土快速回填沉箱箱格及沉箱与坝体间的衔接，并采用普通型堆石混凝土浇筑至设计高程，完成混凝土坝的坝前加固。该方法无需放空水库，施工简便，在提高施工效率和节约施工成本方面具有显著的效果，所形成的抛石型混凝土填充沉箱结构密实度高、水泥用量少、水化温升低、体积稳定性好、抗渗性能好，综合性能优良，同时还具有节能环保等优点。
文档编号E02B1/00GK101285302SQ20081011451
公开日2008年10月15日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者何世钦, 虎 周, 安雪晖, 段云岭, 峰 金, 黄绵松 申请人:清华大学