一种复合材料坝的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种复合材料坝。它包括混凝土坝壳，混凝土坝壳内腔填充有堆石料；混凝土坝壳内壁与堆石料之间由外到内依次设有垫层和过渡层。该复合材料坝结合了碾压式堆石坝及碾压混凝土重力坝的优点，防渗性好，体型小，施工简便，造价低，外形简洁美观，主要适用于坝高小于50m的低坝。
【专利说明】一种复合材料坝
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水利工程【技术领域】，具体涉及一种采用碾压混凝土与碾压堆石料共同修筑的复合材料坝。
【背景技术】
[0002]目前，在水利工程中，为了提高施工效率，降低工程造价，常采用可机械化施工的碾压混凝土重力坝及碾压式堆石坝。
[0003]碾压式堆石坝能充分利用当地材料，可避免大体积材料的远距离运输，抗震性能好，施工简便。但由于坝体上下游坡比较缓，因此坝型体积大。且坝顶溢流实现困难，需在岸边布置泄洪建筑物等设施，因此占地广，外形不美观。
[0004]碾压混凝土重力坝坝体上下游坡比陡，体型小，且坝顶可实现溢流，因此建筑物布置集中，占地小，外形美观。但往往由于大量的坝体混凝土材料需要外购，而不具备经济性。且坝体内部应力较小，其材料强度无法充分发挥，而造成材料的巨大浪费。
[0005]碾压式堆石坝和碾压混凝土重力坝各有优点和缺点，但是目前并没有将两者优点结合的坝结构出现。因为将两者整合并非简单的工程，若只是将重力坝和堆石坝简单结合后会存在两点问题:1、弹模的差异问题，2、层间抗滑能力的问题。如果要将两者完美整合，就需要考虑多方因素，同时进行大量繁琐的计算及实验。
实用新型内容
[0006]为了克服碾压式堆石坝及碾压混凝土重力坝的上述缺点，充分发挥它们的优点，本实用新型提供一种由碾压混凝土和碾压式堆石组成的复合材料坝。主要适用于坝高小于60m的低坝。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0008]所述复合材料坝包括混凝土坝壳，所述混凝土坝壳内腔填充有堆石料；所述混凝土坝壳内壁与堆石料之间由外到内依次设有垫层和过渡层。
[0009]所述混凝土坝壳厚度为2m?7m。
[0010]所述混凝土坝壳的材料为二级配碾压混凝土。
[0011]所述垫层厚度为2?4m。
[0012]所述垫层采用连续级配石料,所述连续级配石料中，颗粒最大粒径为80?100mm,粒径小于5mm的颗粒质量百分比含量为30%?50%，粒径小于0.075mm的颗粒质量百分比含
量为4%?8%。
[0013]所述过渡层厚度为2?4m。
[0014]所述过渡层采用连续级配石料，所述连续级配石料中，颗粒最大粒径为300mm，粒径小于5mm的颗粒质量百分比含量小于15%,粒径小于0.075mm的颗粒质量百分比含量小于
5% ο
[0015]所述复合材料坝包括彼此连接的溢流段和非溢流段。[0016]下面结合设计原理及有益效果对本实用新型作进一步说明:
[0017]本实用新型复合材料坝的坝壳及体型与碾压式混凝土重力坝相同，但在坝体内部受力较小的部分(应力较小区域)采用堆石料进行回填，在回填的堆石料与混凝土之间采用垫层与过渡层进行过渡。
[0018]采用垫层料和过渡料的目的，是防止堆石料和坝壳两种刚度相差较大材料之间变形和应力的突然变化，使应力传递均匀，防止发生裂缝。
[0019]所述的碾压混凝土坝壳，厚度为2m?7m，采用防渗性能好的二级配碾压混凝土。
[0020]所述的垫层紧贴混凝土坝壳，垫层压实后能够协调变形，将坝壳所受荷载均匀传递至堆石料，而堆石料的反作用力也可均匀传至坝壳。
[0021]所述的过渡料置于垫层与堆石料之间，过渡料的主要作用是实现垫层与堆石料之间的过渡。
[0022]在混凝土坝壳底部可设置廊道，方便检修和灌浆。
[0023]本实用新型所述复合材料坝的施工顺序和方法为:第一步，铺筑混凝土坝壳的底部混凝土至第一级高程并碾压；第二步，铺筑混凝土坝壳上、下游混凝土和垫层至第二级高程，进行全断面碾压密实；第三步，铺筑混凝土坝壳上、下游混凝土、垫层、过渡层至第三级高程，进行全断面碾压密实；第四步，铺筑混凝土坝壳上、下游混凝土、垫层、过渡层、堆石料至第四级高程，进行全断面碾压密实；直至坝顶。施工过程中，施工厚度等按照规定的施工参数进行。碾压混凝土、垫层料、过渡层料、堆石料均采用一套碾压设备进行碾压。
[0024]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:
[0025](I)防渗性好。本实用新型坝壳全部采用混凝土，成为一个完整而封闭的防渗体，具有很好的强度及防渗性能。
[0026](2)体型小。由于外形与重力坝相同，坡比较陡，与普通的碾压式堆石坝相比，体积小。
[0027](3)施工简便。坝壳采用碾压混凝土，坝身采用堆石料，施工时可采用相同运输及铺筑设备，均采用振动碾分层碾压密实。碾压混凝土和碾压堆石料施工技术成熟。两者结合采用全断面通仓碾压方式，施工效率高。
[0028](4)造价低。充分利用开挖料及河床砂砾料，单价低。
[0029](5)外形简洁美观。由于采用混凝土坝壳，可实现坝顶溢流，形成天然瀑布，尤其适合作为城市景观，成为景观坝。
[0030]实用新型人通过大量的计算和实验，充分考虑了弹模的差异问题和层间抗滑能力的问题，设计了垫层和过渡层并选择了合适的垫层料和过渡层料，从而有效地将碾压混凝土重力坝和碾压式堆石坝的优点结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0032]图1为本实用新型复合材料坝的非溢流段剖面图；
[0033]图2为本实用新型复合材料坝的溢流段剖面图。
[0034]图中标号:1、混凝土坝壳；2、垫层；3、过渡层；4、堆石料。【具体实施方式】
[0035]实施例1
[0036]参见图1和图2，所述复合材料坝包括混凝土坝壳1，所述混凝土坝壳I内腔填充有堆石料4 ;所述混凝土坝壳I内壁与堆石料4之间由外到内依次设有垫层2和过渡层3。
[0037]所述混凝土坝壳I厚度为2m?7m ;混凝土坝壳I材料为二级配碾压混凝土。
[0038]所述垫层2厚度为2?4m,垫层2采用连续级配石料,所述连续级配石料中，颗粒最大粒径为80?100mm，粒径小于5mm的颗粒质量百分比含量为30%?50%，粒径小于
0.075mm的颗粒质量百分比含量为4%?8%。
[0039]所述过渡层3厚度为2?4m，所述过渡层3采用连续级配石料，所述连续级配石料中，颗粒最大粒径为300mm,粒径小于5mm的颗粒质量百分比含量小于15%,粒径小于
0.075mm的颗粒质量百分比含量小于5%。
[0040]所述复合材料坝包括彼此连接的溢流段和非溢流段。
[0041]本实用新型与现有技术的对比数据如下:
[0042]以某工程为例，水库总库容0.15亿m3，正常蓄水位388m，死水位350m，以复合材料坝、碾压混凝土重力坝和碾压式堆石坝进行坝型比选。复合材料坝和碾压混凝土重力坝坝长均为340m，坝顶高程390.5m，最大坝高59.5m。碾压式堆石坝坝长320m，坝顶高程391m，最大坝高57m。经过综合比较发现复合材料坝具有以下优点，最终选取复合材料坝为推荐坝型。
[0043]本实用新型具有如下优点:
[0044](I)防渗性好。采用R200标号碾压混凝土，抗渗等级W8。
[0045](2)体型小。相比于碾压混凝土重力坝，体型相同；相对于碾压式堆石坝，体积节省 47%ο
[0046](3)施工简便。
[0047](4)造价低。相比于混凝土重力坝，节省22% ;相比于碾压式堆石坝，节省13%。
【权利要求】
1.一种复合材料坝，其特征在于，它包括混凝土坝壳(1)，所述混凝土坝壳(I)内腔填充有堆石料(4);所述混凝土坝壳(I)内壁与堆石料(4)之间由外到内依次设有垫层(2)和过渡层(3)。
2.如权利要求1所述的复合材料坝，其特征在于，所述混凝土坝壳(I)厚度为2m?7m。
3.如权利要求2所述的复合材料坝，其特征在于，所述混凝土坝壳(I)材料为二级配碾压混凝土。
4.如权利要求1或2所述的复合材料坝，其特征在于，所述垫层(2)厚度为2?4m。
5.如权利要求4所述的复合材料坝，其特征在于，所述过渡层(3)厚度为2?4m。
6.如权利要求5所述的复合材料坝，其特征在于，所述复合材料坝包括彼此连接的溢流段和非溢流段。
【文档编号】E02B7/06GK203475394SQ201320549982
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】刘昊, 胡娟, 龚德瑜, 盛毅, 陈刚 申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院