专利名称：斜膜心墙式土石坝及其防渗体施工方法
技术领域：
本发明涉及一种采用树脂模为斜防渗心墙材料的土石坝及其防渗体施工方法，具体的说是一种斜膜心墙式土石坝及其防渗体施工方法。
背景技术：
目前，土石坝常采用心墙式、斜墙式等防渗结构，其防渗材料有浙青混凝土、粘土等，该些坝型均存在着材料用量大、质量不易控制、施工难度大、工期长、造价高、不易维护等方面的不足。
发明内容
针对现有土石坝防渗体材料的不足，本发明提出了一种以树脂膜为材料的斜膜心墙式土石坝及其防渗体施工方法，它施工简便，工期短，造价低、易维护，树脂模及其配件由保证质量的工厂规模生产，是一种采用先进技术并应用理想防渗材料的斜墙式土石坝。
本发明解决技术问题采用如下技术方案一种斜膜心墙式土石坝，包括建在河道或山涧上的土石坝，该土石坝横断面为梯形形状，土石坝坝体内靠近上游面部位有一道向下游倾斜的斜膜心墙，斜膜心墙墙脚处的坝基内有树脂板桩，斜膜心墙的两侧依次设有保护层、过渡层、坝壳，上游河滩地和部分坝基上依次有粘土垫层、膜铺盖，在上游河滩地的膜铺盖上有覆盖层，土石坝坝顶上有防浪墙，上游坝坡与下游坝坡上均有块石护坡且设置有马道，下游坡脚处有贴坡排水，土石坝坝内顺河流方向设有一座泄水涵洞；在所述斜膜心墙的上部与安置在防浪墙内的A连接件连接， 斜膜心墙的两侧与埋置在坝肩内的B连接件连接，斜膜心墙的下部与安置在泄水涵洞洞身外侧的C连接件连接，斜膜心墙的底部与树脂板桩顶部的竖直段连接，所述的膜铺盖的一端与树脂板桩顶部的水平段连接，另一端延伸至上游河滩地内形成膜齿墙，由膜齿墙、膜铺盖、树脂板桩、坝肩、斜膜心墙、防浪墙构成封闭的防渗体。
所述斜膜心墙的膜为水平褶皱树脂膜，该褶皱树脂膜的褶皱为交错水平凹槽条的形状，且凹槽均在膜面的一侧，凸起的凹槽底均在膜面的另一侧，在该膜边缘处用力竖向或水平向张拉时，竖向的变形量大于水平向的变形量；所述的斜膜心墙为一道斜平面的膜墙， 斜膜心墙按凹槽面朝上以顺坝高方向整幅展铺，斜膜心墙的横接缝按错缝布置，以及纵、横接缝均用胶粘连接。所述的膜铺盖为等厚的平面树脂膜，顺河流方向整幅展铺，膜铺盖的横接缝按错缝布置，以及纵、横接缝均用胶粘连接。
所述的A连接件横断面为“ Γ ”形状，A连接件的水平段埋置于防浪墙基础内，竖直段与斜膜心墙双面搭接连接；所述的B连接件横断面为“丄”形状，B连接件的水平部分埋置于坝肩内，部分竖直段与斜膜心墙双面搭接连接；所述的C连接件横断面为“丄”形状，C 连接件的水平部分埋置于泄水涵洞洞身内，部分竖直段与斜膜心墙双面搭接连接；所述的树脂板桩横断面为“上”形状，树脂板桩下部的水平部分埋置于坝基内，顶部的竖直段与斜膜心墙双面搭接连接，顶部的水平段与膜铺盖双面搭接连接。
—种斜膜心墙式土石坝及其防渗体施工方法，依次按以下步骤进行(1)坝址测量放样，清除河床与坝肩的杂物，上游河滩地、坝基、坝肩的开挖与处理；(2)碾压上游河滩地与坝基后，在上游河滩地与部分坝基上铺筑膜铺盖的粘土垫层；(3)在坝基上建筑泄水涵洞，并在泄水涵洞洞身的斜膜心墙位置埋置C连接件；(4)在粘土垫层一端的斜膜心墙墙脚处开挖沟槽，在该槽内竖直安置树脂板桩后，用粘土把树脂板桩的两侧回填并压实；在坝肩的嵌槽内埋置B连接件，并将树脂板桩与两侧坝肩内的B连接件连接；在粘土垫层的另一端，开挖膜齿墙的沟槽。
(5)在粘土垫层上将膜铺盖与树脂板桩顶部的水平段搭接后，以顺河流方向整幅展铺膜铺盖，横接缝按错缝布置，纵、横接缝均用胶粘粘接牢固；在膜齿墙处，把膜铺盖延伸安置于沟槽内，并用粘土回填与压实。
(6)在斜膜心墙下游侧进行保护层、过渡层、坝壳的平齐填筑，填筑超过泄水涵洞洞身的高度后，斜膜心墙与树脂板桩顶部的竖直段搭接，斜膜心墙将褶皱凹槽面朝上以顺坝高方向整幅展铺，横接缝按错缝布置，纵、横接缝均用胶粘粘接牢固；在两侧的坝肩处，斜膜心墙与坝肩内的B连接件搭接；在泄水涵洞处，斜膜心墙与C连接件搭接，再在斜膜心墙上游侧进行保护层、过渡层、坝壳的平齐填筑；(7)经过先斜膜心墙下游侧坝体平齐填筑，接着斜膜心墙展铺与纵横接缝连接，再斜膜心墙与坝肩内的B连接件连接，然后斜膜心墙上游侧坝体平齐填筑的多次循环，直至铺筑到坝顶；(8)在坝顶施工防浪墙基座时，在其内部埋置A连接件，并将A连接件与两侧坝肩内的 B连接件连接，把斜膜心墙的顶部与A连接件搭接；(9)完成了膜齿墙、膜铺盖、树脂板桩、坝肩、斜膜心墙、防浪墙所构成的整个防渗体施工。
本发明中的斜膜心墙式土石坝基于以下工作原理斜膜心墙式土石坝的斜膜心墙由整幅树脂模搭接而成，倾斜地设置于坝体内部，与膜铺盖、树脂板桩、坝肩、防浪墙相连接形成封闭的防渗体，来抵御上下游水位差形成的渗透压力，减少坝体或坝基的水量损失，以及防止发生管涌、流土等的渗透破坏。
坝体内在靠近上游面部位设置向下游倾斜的斜膜心墙，这样远离上游坝面，可避免遭受风浪侵蚀等破坏；斜膜心墙适当的倾斜角度，不但便于碾压密实坝体，而且有利于坝体的抗滑稳定；把斜膜心墙制作成有水平凹槽条的褶皱膜形状，是为了让斜膜心墙具有较大的变形量，来抵御坝体在高蓄水位和地球引力作用下产生的水平位移与沉降而不开裂； 把斜膜心墙褶皱的水平凹槽条面朝上展铺，是为了增加斜膜心墙的糙度，让坝体料与斜膜心墙有良好地结合，提高坝体抗滑的稳定性。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在本发明提出的一种斜膜心墙式土石坝，该坝适建于岩石、砂砾、土等不同的坝基，尤其是采用了树脂褶皱膜为土石坝的防渗材料，能抵御坝体变形而不开裂，并与坝体料有良好的结合，有利于土石坝的抗滑稳定，具有构造简单、防渗效果好、抗滑稳定、易施工及维护、 耐腐蚀、寿命长、造价低等的特点，是水利水电工程中新的挡水建筑物。
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图1为本发明斜膜心墙式土石坝的横断面剖视图。
图2为本发明斜膜心墙式土石坝的前剖视图。
图3为本发明斜膜心墙式土石坝的前视结构示意图。
图4为本发明斜膜心墙褶皱树脂膜的正视图。
图5为本发明斜膜心墙褶皱树脂膜的侧剖视图。
图6为本发明斜膜心墙褶皱树脂膜的俯剖视图。
图7为本发明A连接件横断面剖视图。
图8为本发明B连接件横断面剖视图。
图9为本发明C连接件横断面剖视图。
图10为本发明树脂板桩横断面剖视的结构示意图。
图中标号I坝基、2坝肩、3上游水位、4下游水位、5坝顶、6防浪墙、7上游坝坡、8下游坝坡、9马道、10贴坡排水、11膜铺盖、12树脂板桩、13保护层、14过渡层、15坝壳、16上游河滩地、17 粘土垫层、18覆盖层、19膜齿墙、20泄水涵洞；21斜膜心墙、22水平凹槽条；31A连接件、32B 连接件、33C连接件、34树脂板桩回填土、35坝肩嵌槽回填土。
具体实施方式
参见图1-3，为本发明的一种斜膜心墙式土石坝，包括建在河道或山涧上的土石坝，该土石坝横断面为梯形形状，土石坝坝体内靠近上游面部位有一道向下游倾斜的斜膜心墙21，斜膜心墙21墙脚处的坝基I内有树脂板桩12，斜膜心墙21的两侧依次有保护层 13、过渡层14、坝壳15，上游河滩地16和部分坝基I上依次有粘土垫层17、膜铺盖11，在上游河滩地16的膜铺盖11上有覆盖层18，土石坝坝顶5上有防浪墙6，上游坝坡7与下游坝坡8上均有块石护坡且设置有马道9，下游坡脚处有贴坡排水10，坝内顺河流方向有一座泄水涵洞20 ;在所述斜膜心墙21的上部与安置在防浪墙6内的A连接件31连接，斜膜心墙 21的两侧与埋置在坝肩2内的B连接件32连接，斜膜心墙21的下部与安置在泄水涵洞20 洞身外侧的C连接件33连接，斜膜心墙21的底部与树脂板桩12顶部的竖直段连接，所述的膜铺盖11的一端与树脂板桩12顶部的水平段连接，另一端延伸至上游河滩地16内形成膜齿墙19，由膜齿墙19、膜铺盖11、树脂板桩12、坝肩2、斜膜心墙21、防浪墙6构成封闭的防渗体。
参见图4-6，为本发明斜膜心墙21的膜为水平褶皱树脂膜，该褶皱树脂膜的褶皱为交错水平凹槽条22的形状，且凹槽均在膜面的一侧，凸起的凹槽底均在膜面的另一侧， 在该膜边缘处用力竖向或水平向张拉时，竖向的变形量大于水平向的变形量；所述的斜膜心墙21为一道斜平面的膜墙，斜膜心墙21按凹槽面朝上以顺坝高方向整幅展铺，斜膜心墙21的横接缝按错缝布置，以及纵、横接缝均用胶粘连接。所述的膜铺盖11为等厚的平面树脂膜，顺河流方向整幅展铺，膜铺盖11的横接缝按错缝布置，以及纵、横接缝均用胶粘连接。
参见图7-10，为本发明的所述的A连接件31横断面为“ Γ ”形状，A连接件31的水平段埋置于防浪墙6基础内，竖直段与斜膜心墙21双面搭接连接；所述的B连接件32横断面为“丄”形状，B连接件32的水平部分埋置于坝肩2内，部分竖直段与斜膜心墙21双面搭接连接；所述的C连接件33横断面为“丄”形状，C连接件33的水平部分埋置于泄水涵洞20洞身内，部分竖直段与斜膜心墙21双面搭接连接；所述的树脂板桩12横断面为“上” 形状，树脂板桩12下部的水平部分埋置于坝基I内，顶部的竖直段与斜膜心墙21双面搭接连接，顶部的水平段与膜铺盖11双面搭接连接；所述的搭接材料均为平面树脂膜，所述的A 连接件31、B连接件32、C连接件33均为树脂材料。
—种斜膜心墙式土石坝及其防渗体施工方法，其特征在于依次按以下步骤进(1)坝址测量放样，清除河床与坝肩2的杂物，上游河滩地16、坝基I、坝肩2的开挖与处理；(2)碾压上游河滩地16与坝基I后，在上游河滩地16与部分坝基I上铺筑膜铺盖11 的粘土垫层17 ；(3)在坝基I上建筑泄水涵洞20，并在泄水涵洞20洞身的斜膜心墙21位置埋置C连接件33 ；(4)在粘土垫层17—端的斜膜心墙21墙脚处开挖沟槽，在该槽内竖直安置树脂板桩 12后，用粘土把树脂板桩12的两侧回填并压实；在坝肩2的嵌槽内埋置B连接件32，并将树脂板桩12与两侧坝肩2内的B连接件32连接；在粘土垫层17的另一端，开挖膜齿墙19 的沟槽。
(5)在粘土垫层17上将膜铺盖11与树脂板桩12顶部的水平段搭接后，以顺河流方向整幅展铺膜铺盖11，横接缝按错缝布置，纵、横接缝均用胶粘粘接牢固；在膜齿墙19 处，把膜铺盖11延伸安置于沟槽内，并用粘土回填与压实。
(6)在斜膜心墙21下游侧进行保护层13、过渡层14、坝壳15的平齐填筑，填筑超过泄水涵洞20洞身的高度后，斜膜心墙21与树脂板桩12顶部的竖直段搭接，斜膜心墙21 将褶皱凹槽22面朝上以顺坝高方向整幅展铺，横接缝按错缝布置，纵、横接 缝均用胶粘粘接牢固；在两侧的坝肩2处，斜膜心墙21与坝肩2内的B连接件32搭接；在泄水涵洞20 处，斜膜心墙21与C连接件33搭接，再在斜膜心墙21上游侧进行保护层13、过渡层14、坝壳15的平齐填筑；(7)经过先斜膜心墙21下游侧坝体平齐填筑，接着斜膜心墙21展铺与纵横接缝连接， 再斜膜心墙21与坝肩2内的B连接件32连接，然后斜膜心墙21上游侧坝体平齐填筑的多次循环，直至铺筑到坝顶5;(8)在坝顶5施工防浪墙6基座时，在其内部埋置A连接件31，并将A连接件31与两侧坝肩2内的B连接件32连接，把斜膜心墙21的顶部与A连接件31搭接；(9)完成了膜齿墙19、膜铺盖11、树脂板桩12、坝肩2、斜膜心墙21、防浪墙6所构成的整个防渗体施工。
坝基I的作用是承建土石坝，并承受土石坝的荷载；坝肩2的作用是承受土石坝的荷载，以及连接土石坝；上游水位3是上游水面的高度；下游水位4下游水面的高度；坝顶5 的作用是满足安全、构造及交通要求；防浪墙6的作用是防止波浪漫坝；上游坝坡7的作用是坝体稳定，并能防止风浪侵蚀；下游坝坡8的作用是坝体稳定，并能防止雨水冲刷；马道 9的作用是有利于坝坡的稳定；贴破排水10的作用是防止下游坝坡发生流土或管涌等的渗透破坏；膜铺盖11的作用是坝基部位的防渗，增加渗径长度；树脂板桩12的作用是增加渗径长度，将膜铺盖11与斜膜心墙21连接；保护层13的作用是保护斜膜心墙21，防止锐石等破损坏斜膜心墙21 ;过渡层14的作用是保护保护层13，协调坝体变形与反滤；坝壳15的作用是挡水与支承斜膜心墙21 ;上游河滩地16是上游河床；粘土垫层17的作用是平面支承膜铺盖11 ;覆盖层18的作用是保护膜铺盖11 ;膜齿墙19的作用是增加渗径长度；泄水涵洞20是泄水建筑物；斜膜心墙21的作用是坝体部位的防渗；水平凹槽条22的作用是增加斜膜心墙21的变形量与糙度，让坝体料与斜膜心墙21有良好结合，增加坝体的抗滑稳定； A连接件31的作用是防浪墙6与斜膜心墙21连接；B连接件32的作用是坝肩2与斜膜心墙21连接；C连接件33的作用是泄水涵洞20与斜膜心墙21连接；树脂板桩回填土 34的作用是安置树脂板桩12 ;坝肩嵌槽回填土 35的作用是安置B连接件32。
权利要求
1.一种斜膜心墙式土石坝，其特征在于包括建在河道或山涧上的土石坝，该土石坝横断面为梯形形状，土石坝坝体内靠近上游面部位有一道向下游倾斜的斜膜心墙，斜膜心墙墙脚处的坝基内有树脂板桩，斜膜心墙的两侧依次设有保护层、过渡层、坝壳，上游河滩地和部分坝基上依次有粘土垫层、膜铺盖，在上游河滩地的膜铺盖上有覆盖层，土石坝坝顶上有防浪墙，上游坝坡与下游坝坡上均有块石护坡且设置有马道，下游坡脚处有贴坡排水，土石坝坝内顺河流方向设有一座泄水涵洞；在所述斜膜心墙的上部与安置在防浪墙内的A连接件连接，斜膜心墙的两侧与埋置在坝肩内的B连接件连接，斜膜心墙的下部与安置在泄水涵洞洞身外侧的C连接件连接，斜膜心墙的底部与树脂板桩顶部的竖直段连接，所述的膜铺盖的一端与树脂板桩顶部的水平段连接，另一端延伸至上游河滩地内形成膜齿墙，由膜齿墙、膜铺盖、树脂板桩、坝肩、斜膜心墙、防浪墙构成封闭的防渗体。
2.根据权利要求I所述的斜膜心墙式土石坝，其特征是所述斜膜心墙的膜为水平褶皱树脂膜，该褶皱树脂膜的褶皱为交错水平凹槽条的形状，且凹槽均在膜面的一侧，凸起的凹槽底均在膜面的另一侧，在该膜边缘处用力竖向或水平向张拉时，竖向的变形量大于水平向的变形量；所述的斜膜心墙为一道斜平面的膜墙，斜膜心墙按凹槽面朝上以顺坝高方向整幅展铺，斜膜心墙的横接缝按错缝布置，以及纵、横接缝均用胶粘连接；3.所述的膜铺盖为等厚的平面树脂膜，顺河流方向整幅展铺，膜铺盖的横接缝按错缝布置，以及纵、横接缝均用胶粘连接。
3.根据权利要求I所述的斜膜心墙式土石坝，其特征是所述的A连接件横断面为“ r ”形状，A连接件的水平段埋置于防浪墙基础内，竖直段与斜膜心墙双面搭接连接；所述的B连接件横断面为“丄”形状，B连接件的水平部分埋置于坝肩内，部分竖直段与斜膜心墙双面搭接连接；所述的C连接件横断面为“丄”形状，C连接件的水平部分埋置于泄水涵洞洞身内，部分竖直段与斜膜心墙双面搭接连接；所述的树脂板桩横断面为“上”形状，树脂板桩下部的水平部分埋置于坝基内，顶部的竖直段与斜膜心墙双面搭接连接，顶部的水平段与膜铺盖双面搭接连接。
4.一种斜膜心墙式土石坝及其防渗体施工方法，其特征在于依次按以下步骤进行 (1)坝址测量放样，清除河床与坝肩的杂物，上游河滩地、坝基、坝肩的开挖与处理； (2)碾压上游河滩地与坝基后，在上游河滩地与部分坝基上铺筑膜铺盖的粘土垫层； (3)在坝基上建筑泄水涵洞，并在泄水涵洞洞身的斜膜心墙位置埋置C连接件； (4)在粘土垫层一端的斜膜心墙墙脚处开挖沟槽，在该槽内竖直安置树脂板桩后，用粘土把树脂板桩的两侧回填并压实；在坝肩的嵌槽内埋置B连接件，并将树脂板桩与两侧坝肩内的B连接件连接；在粘土垫层的另一端，开挖膜齿墙的沟槽； (5)在粘土垫层上将膜铺盖与树脂板桩顶部的水平段搭接后，以顺河流方向整幅展铺膜铺盖，横接缝按错缝布置，纵、横接缝均用胶粘粘接牢固；在膜齿墙处，把膜铺盖延伸安置于沟槽内，并用粘土回填与压实； (6)在斜膜心墙下游侧进行保护层、过渡层、坝壳的平齐填筑，填筑超过泄水涵洞洞身的高度后，斜膜心墙与树脂板桩顶部的竖直段搭接，斜膜心墙将褶皱凹槽面朝上以顺坝高方向整幅展铺，横接缝按错缝布置，纵、横接缝均用胶粘粘接牢固；在两侧的坝肩处，斜膜心墙与坝肩内的B连接件搭接；在泄水涵洞处，斜膜心墙与C连接件搭接，再在斜膜心墙上游侧进行保护层、过渡层、坝壳的平齐填筑；(7)经过先斜膜心墙下游侧坝体平齐填筑，接着斜膜心墙展铺与纵横接缝连接，再斜膜心墙与坝肩内的B连接件连接，然后斜膜心墙上游侧坝体平齐填筑的多次循环，直至铺筑到坝顶； (8)在坝顶施工防浪墙基座时，在其内部埋置A连接件，并将A连接件与两侧坝肩内的B连接件连接，把斜膜心墙的顶部与A连接件搭接； (9)完成了膜齿墙、膜铺盖、树脂板桩、 肩、斜膜心墙、防浪墙所构成的整个防渗体施工。
全文摘要
本发明公开了一种斜膜心墙式土石坝及其防渗体施工方法，包括了坝基、坝肩、膜铺盖、斜膜心墙、保护层、过渡层、坝壳、防浪墙、泄水涵洞等，其特征在于所述的斜膜心墙式土石坝横断面为梯形形状，坝体内靠近上游面部位有一道向下游倾斜的斜膜心墙，斜膜心墙墙脚处的坝基内有树脂板桩，斜膜心墙的上部与安置在防浪墙内的A连接件连接，斜膜心墙的两侧与埋置在坝肩内的B连接件连接，斜膜心墙的下部与安置在泄水涵洞洞身外侧的C连接件连接，斜膜心墙的底部与树脂板桩顶部的竖直段连接，所述的膜铺盖与树脂板桩顶部的水平段连接，形成封闭的防渗体。该坝适建于岩石、砂砾、土等不同的坝基，具有坝体构造简单、防渗效果好、抗滑稳定、易施工及维护、寿命长、造价低等的特点，是水利水电工程中新的挡水建筑物。
文档编号E02B7/04GK102979061SQ201210512939
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者汪哲荪, 朱大勇, 钱德林, 柏瑞 申请人:合肥工业大学