一种应用于高土石坝抗震加筋的坝面点式防护方法及结构与流程

本发明涉及一种应用于高土石坝抗震加筋的坝面点式防护方法及结构，属于水利水电行业土石坝抗震技术领域。

背景技术：

在水利水电工程中广泛应用土石坝结构挡水，而在地震活动频繁的地区须进行土石坝抗震设计。目前，在我国西部地区高土石坝（心墙坝、面板坝）常在坝顶附近区域实施抗震加筋措施，防止地震时坝坡出现滑移。

经文献检索，高土石坝坝顶附近抗震加筋措施有三类：第一类是框格梁型式抗震加筋技术，如塔吉克斯坦境内的努列克心墙堆石坝、我国泸定水电站等工程。第二类是土工格栅抗震加筋技术，如我国冶勒沥青混凝土心墙堆石坝、瀑布沟心墙心墙堆石坝、长河坝心墙堆石坝等工程。第三类是不锈钢筋材抗震加筋技术，如我国糯扎渡心墙堆石坝、苗尾心墙堆石坝等水电站工程。与上述抗震加筋措施相匹配的坝面防护结构处理可分为：坝面横竖框格梁、土工格栅端头反向包裹后砌筑大块石防护、坝面扁钢网与坝体内不锈钢筋材连接。

土石坝属于柔性坝，坝体在施工过程及蓄水运行期间会产生持续变形，部分高土石坝坝体变形可达3m左右。由此，加筋防护的土石坝坝面在随坝体变形过程中出现错位、隆起等现象。若坝面采用扁钢网、横竖框格梁等刚性网结构会产生破坏或隆起失效情况。

土工格栅材料可与土石变形协调，但土工格栅一般由高分子聚合物制作而成，其耐久性较差，土石碾压填筑过程中的高冲击力可能使土工格栅出现破损；格栅材料在坝面未包裹外边干砌石，与坝面联合抗震效应将减小。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种应用于高土石坝抗震加筋的坝面点式防护方法及结构，以克服现有高土石坝坝顶抗震加筋的坝面刚性网结构变形协调性差的缺点。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种应用于高土石坝抗震加筋的坝面点式防护方法，所述高土石坝的坝体由土石料堆积而成，坝体的抗震加筋区上下游坡面通过干砌石加固，坝体内设有多层水平加筋；该方法是在坡面的干砌石外表面均匀分布一组十字形或米字形钢构件，钢构件与坝体内的水平加筋焊接，通过钢构件限制坝体在地震时产生的坝面变形或滑移，从而提高土石坝的抗震能力；具体施工步骤如下：首先进行坝体填筑，填筑坝体时应预留出坝面干砌石的填筑区域，采用分层填筑法，每填筑1-3层土石料就在土石料表面铺设一层水平加筋，水平加筋应预留出与坝面钢构件搭接的长度；然后在坝体的上下游坡面放置一些十字形或米字形钢构件，并将钢构件与坝体内的水平加筋焊接；再在钢构件与坝体之间砌筑干砌石并完成坝面修整。

前述方法中，所述坝体采用分层碾压的方式进行铺筑，每个碾压层的厚度t为0.6～0.8m；每1～3个碾压层之间铺设一层水平加筋，水平加筋之间的层间距h为0.6～2.4m。

前述方法中，所述十字形或米字形钢构件形成的平面与坝体的上下游坡面平行平齐，十字形或米字形钢构件与坝体内水平加筋的焊接点不少于3点。

根据上述方法形成的本发明的一种高土石坝的抗震结构，包括坝体，坝体的上下游均为坡面，坡面设有干砌石层，干砌石层外设有十字形或米字形钢构件，坝体内设有多层水平加筋，十字形或米字形钢构件与水平加筋焊接。

前述结构中，所述十字形或米字形钢构件采用扁钢、工字钢或槽钢类似扁平型型钢焊接而成；扁钢、工字钢或槽钢的截面宽度b不小于100mm。

前述结构中，所述十字形或米字形钢构件包括平行坝体上下游坡面的水平构件和平行坝体上下游坡面的斜构件，水平构件的长度l1为1～5m，斜构件的长度l2为2～6m。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明避免了大坝变形引起的护面筋材破坏或隆起等失效问题，加强了坝体内筋材与护面筋材的联合抗震效应。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的三维示意图；

图3是钢构件的结构示意图。

附图中标记为：1-坝体，2-坡面，3-干砌石层，4-钢构件，5-水平加筋，6-水平构件，7-斜构件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

本发明的一种应用于高土石坝抗震加筋的坝面点式防护方法，如图1-3所示，该方法所述高土石坝的坝体由土石料堆积而成，坝体的抗震加筋区上下游坡面通过干砌石加固，坝体内设有多层水平加筋；该方法是在坡面的干砌石外表面均匀分布一组十字形或米字形钢构件，钢构件与坝体内的水平加筋焊接，通过钢构件限制坝体在地震时产生的坝面变形或滑移，从而提高土石坝的抗震能力；具体施工步骤如下：首先进行坝体填筑，填筑坝体时应预留出坝面干砌石的填筑区域，采用分层填筑法，每填筑1-3层土石料就在土石料表面铺设一层水平加筋，水平加筋应预留出与坝面钢构件搭接的长度；然后在坝体的上下游坡面放置一些十字形或米字形钢构件，并将钢构件与坝体内的水平加筋焊接；再在钢构件与坝体之间砌筑干砌石并完成坝面修整。坝体采用分层碾压的方式进行铺筑，每个碾压层的厚度t为0.6～0.8m；每1～3个碾压层之间铺设一层水平加筋，水平加筋之间的层间距h为0.6～2.4m。十字形或米字形钢构件形成的平面与坝体的上下游坡面平行平齐，十字形或米字形钢构件与坝体内水平加筋的焊接点不少于3点。

根据上述方法形成的本发明的一种应用于高土石坝抗震加筋的坝面点式防护结构，如图1-3所示，该结构包括坝体1，坝体1的上下游均为坡面2，坡面2设有干砌石层3，干砌石层3外设有十字形或米字形钢构件4，坝体1内设有多层水平加筋5，十字形或米字形钢构件4与水平加筋5焊接。十字形或米字形钢构件4采用扁钢、工字钢或槽钢等扁平型型钢焊接而成；扁钢、工字钢或槽钢的截面宽度b不小于100mm。十字形或米字形钢构件4包括平行坝体上下游坡面的水平构件6和平行坝体上下游坡面的斜构件7，水平构件6的长度l1为1～5m，斜构件7的长度l2为2～6m。

本发明的实施例

本例如图1～3所示，本发明的一种应用于高土石坝抗震加筋的坝面点式防护结构由许多如图3所示的十字形或米字形钢构件4组成，十字形或米字形钢构件4由扁平型钢、工字钢或槽钢焊接或铆接而成。十字形或米字形钢构件4如图1和图2所示，位于坝面干砌石层3表面，并与坝体内的水平加筋5焊接后形成抗震加筋防护整体结构。十字形或米字形钢构件4布置于整个土石坝坝顶加筋区域范围的上下游坝面。水平加筋5采用不锈钢筋材，水平加筋5也可以是框格梁或土工格栅。

十字形或米字形钢构件4包括水平方向的水平构件6和平行坝面的竖向构件7。水平构件6长度l1≈1～5m，竖向构件7长度l2≈2～6m。十字形或米字形钢构件4水平向间隙为水平构件6长度l1的0.7～1倍；十字形或米字形钢构件4中心点的竖向间隙为竖向构件7长度l2的0.7～1倍；以保证点式护面结构加固范围的搭接。水平构件6与坝体内某一层筋材高程齐平，左右两边水平构件6与坝体内顺河向的水平加筋5焊接点数不小于3个。竖向构件7与坝体内相邻的上下水平加筋5进行焊接，竖向构件7每边至少有1个焊点。坝体内水平加筋5之间的层间距h应为1～3个碾压铺筑层，一个碾压铺筑层的厚度t≈0.6～0.8m,即h≈0.6～2.4m。十字形或米字形钢构件4应选用截面宽度b大于100mm的扁钢、工字钢或槽钢等。

本例的结构适用于水利水电行业中土石坝坝顶抗震加筋护面技术。其施工步骤主要有：坝体填筑→每铺设1～3碾压铺筑层，就铺设一层水平加筋→铺填时水平加筋预留坝面干砌石层→水平加筋预留坝面搭接长度→在铺设坝面铺设十字形或米字形钢构件并与坝体内水平加筋焊接→坝面干砌石砌筑→完成坝面修整。