一种高寒区土石坝护坡结构及其施工方法与流程

本发明涉及水利水电工程领域，更具体地说涉及一种高寒区土石坝护坡结构及其施工方法，该方法适用于在寒冷地区建设土石坝时，利用该方法土石坝护坡结构达到土石坝护坡防冻胀效果。

背景技术：

土石坝护坡冻胀破坏是寒区水利水电工程中普遍存在的问题。土石坝护坡在冬季负温作用下会产生冻胀变形和冰拔破坏，春季温度上升使其融化产生融沉变形，春季在风浪作用下产生冰推力，经过反复冻融、冰推和风浪作用下土石坝护坡会产生破坏。

现有技术中防渗防冻胀结构单一，防冻胀效果差，经过反复冻融、冻胀、冰推和冰拔作用土石坝护坡产生破坏。没有从本质解决防冻胀问题，土石坝护坡经过几个冻融循环作用和冰冻害后，土石坝护坡产生冻胀破坏，不仅影响水库的运行效益而且增加了维护费用。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术中的不足，本发明的目的之一是提供了一种高寒区土石坝护坡结构，对现有的土石坝护坡防冻胀形式与新的土石坝护坡防冻胀结构形式进行了对比试验，试验结果表明本发明土石坝护坡防冻胀效果明显，具有抑制坝体填土冻胀及护坡防冻胀等优点。本发明的目的之二是提供了一种高寒区土石坝护坡结构的施工方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种高寒区土石坝护坡结构，在坝体上设有三个防冻胀结构，所述三个防冻胀结构分别为铺设在坝底的现浇混凝土结构、浇筑埋设在坝坡处的钢筋混凝土墙结构、铺设在坝顶的浆砌石结构，所述钢筋混凝土墙结构位于所述水库坝坡对应的冬季蓄水位结冰区。

进一步，所述钢筋混凝土墙结构为钢筋混凝土墙体，所述钢筋混凝土墙体的顶部预埋钢筋，所述钢筋混凝土墙体顶部表面固定设有镀锌钢板。

进一步，所述钢筋混凝土墙体的宽为1-3m，高为1-3m。

进一步，所述弧形现浇混凝土结构包括所述坝体上依次铺设的土工膜、砂砾石垫层、混凝土层。

进一步，所述浆砌石结构包括所述坝体上依次铺设的土工膜、砂砾石垫层、浆砌石层，所述浆砌石层的间隙用无砂混凝土填实。

进一步，所述现浇混凝土结构、所述钢筋混凝土墙结构、所述浆砌石结构的外表面在同一个平面上。

进一步，所述坝底为圆弧形状。

一种高寒区土石坝护坡结构的施工方法，其方法步骤包括：

1)填筑坝体，将所述坝体制成圆弧状；

2)在坝坡对应的水库冬季蓄水位结冰区浇筑钢筋混凝土墙体，所述钢筋混凝土墙体的顶部铺设有镀锌钢板；

6)在所述坝体的表面依次铺设土工膜、砂砾石垫层至坝顶；

7)在所述砂砾石垫层上沿坝底至所述钢筋混凝土墙体靠近所述坝底的一侧浇筑混凝土层；

8)在所述3)中砂砾石垫层上沿所述钢筋混凝土墙体的另一侧至所述坝顶铺设浆砌石。

进一步，所述步骤2)中钢筋混凝土墙体宽为1-3m，高为1-3m。

进一步，所述步骤2)中所述钢筋混凝土墙体的顶部预埋钢筋，所述钢筋混凝土墙体顶部表面固定设有镀锌钢板。

本发明的有益效果为：

将坝底制成弧形形状，能较好的适应水位波动区的冻胀、冰推和冰拔对护坡的破坏；

弧形坝底上现浇混凝土形成弧形混凝土结构，混凝土自重和混凝土防渗达到防冻胀效果，具有适应不匀均变形、抗拔、防冲刷、防冻胀能力强的特点；

钢筋混凝土墙结构，当冬天蓄水位的水结冰时，冰层分布在镀锌钢板上，镀锌钢板和钢筋混凝土墙体为一体，能较好的防止冻胀、冰推和冰拔的作用，钢筋混凝土墙结构的顶部镀锌钢板表面光滑、均匀，钢筋混凝土墙体避免融沉变形，从而实现避免冻融、冰推和风浪作用下对坝体产生破坏，达到防冻防渗的作用；

浆砌石结构利用自身重力达到防冻胀效果。

本发明利用不同结构形式达到防冻胀效果，与常规土石坝防冻胀结构相比具有不均匀冻胀变形小，防冰推能力强，防冻胀效果好的特点。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明三个防冻胀结构表面的结构示意图；

图中：

1、坝体；2、钢筋混凝土墙体；3、钢筋；4、土工膜；5、砂砾石垫层；6、混凝土层；7、镀锌钢板；8、螺母；9、浆砌石层；10、无砂混凝土。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1、图2所示一种高寒区土石坝护坡结构，坝体1的由坝底、坝坡、坝顶组成，沿坝体1分布设有三个防冻胀结构，所述三个防冻胀结构分别为铺设在坝底的弧形现浇混凝土结构、浇筑埋设在坝坡处的钢筋混凝土墙结构、铺设在坝顶的浆砌石结构，所述现浇混凝土结构、所述钢筋混凝土墙结构、所述浆砌石结构的外表面在同一个平面上，所述钢筋混凝土墙结构为钢筋混凝土墙体2，钢筋混凝土墙体2的顶部预埋钢筋3，钢筋混凝土墙体2顶部表面固定设有镀锌钢板7，钢筋混凝土墙体2位于所述水库坝坡对应的冬季蓄水位结冰区，钢筋混凝土墙体宽为1-3m，高为1-3m，优选地，宽为2m，高为2m，所述现浇混凝土结构包括垂直于坝体1的表面从里向外依次铺设的土工膜4、砂砾石垫层5、混凝土层6，所述浆砌石结构包括垂直于坝体1的表面从里向外依次铺设的土工膜4、砂砾石垫层5、浆砌石层9，浆砌石层9的间隙用无砂混凝土10填实，所述坝底为圆弧形状。

冬季蓄水位处的水会沿坝坡表面结冰蔓延，对坡体产生推力，通常情况下结冰面沿坝坡分布的宽度为2m左右，当冬天蓄水位范围的水结冰时，冰层分布在钢筋混凝土墙结构上，混凝土墙体2能较好的适应冰推力，钢筋混凝土墙结构的顶部表面设有镀锌钢板7，其表面光滑，当冰面开始融化时，融化均匀，避免融沉变形；

一种高寒区土石坝护坡结构的施工方法，其方法步骤包括：

1)填筑坝体1，将坝底浇筑成圆弧状，弧长112m，坝高40m，坝体1上游坝坡坡比1:2.75；

2)在坝坡对应的水库冬季蓄水位结冰区浇筑钢筋混凝土墙体2，钢筋混凝土墙体2宽为2m，高为2m，钢筋混凝土墙体2为c40混凝土，钢筋混凝土墙体2的顶部埋设预留有钢筋3，钢筋的直径为0.02m，钢筋混凝土墙体2的顶部铺设有镀锌钢板7，镀锌钢板厚0.015m，镀锌钢板表面光滑；

3)沿垂直于坝体的表面从里向外依次铺设土工膜4、砂砾石垫层5至坝顶，砂砾石垫层5铺设厚度为0.2m，其中卵石不小于0.05m；

4)在砂砾石垫层5上沿坝底至混凝土墙2体靠近所述坝底的一侧浇筑混凝土层6，混凝土层6为c20混凝土，铺设厚度为0.4m；

5)在所述3)中砂砾石垫层5上沿钢筋混凝土墙体2的另一侧至所述坝顶铺设浆砌石，浆砌石层9厚0.4m，浆砌石层9上存在的缝隙用无砂混凝土10处理，无砂混凝土10为m5混凝土，铺设厚度为0.2m。

所述现浇混凝土结构、所述钢筋混凝土墙结构、所述浆砌石结构的外表面在同一个平面上，即混凝土层6、镀锌钢板7、螺母8、浆砌石层9和无砂混凝土10的外表面持平。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。