狭窄河谷地区的高面板堆石坝用窄趾板布置结构的制作方法

本实用新型属于水利水电工程领域，具体涉及一种狭窄河谷地区的高面板堆石坝用窄趾板布置结构。

背景技术：

面板堆石坝主要包括堆石坝体、趾板及面板三大部分，趾板作为面板坝防渗系统中的重要组成部分，是大坝表面防渗体系与地基防渗体系的连接构件，布置在防渗面板的周边，并坐落在河床基础及两岸基岩上。趾板既是基础灌浆的工作平台，也是周边缝的依托，趾板与面板通过设有止水结构的周边缝共同形成坝基以上的防渗体；同时，趾板与经过固结灌浆、帷幕灌浆处理后的基岩连成整体，封闭地面以下的渗流通道，形成完整的防渗体系，起着承上启下的作用。

趾板的特殊地位决定了趾板设计过程中需要考虑的因素很多,采用不同的设计方案对这些因素的考虑是不同的，进行趾板设计时应考虑基础开挖、面板受力、止水布置、钢筋布置以及施工条件等诸多因素。在趾板的设计中，河床部位的趾板布置型式为平趾板，两岸趾板横剖面的布置型式的变化使得趾板体型一般为斜趾板和平趾板两种。

1)斜趾板：趾板底面开挖成与岸坡平行或接近于相同坡度的平面。这种布置形式开挖工程量小，特别是对于陡峭的地形且岩石完整性好的岸坡，可以减少开挖，但由于趾板具有一定的横向坡度，因此趾板施工时，钢筋的形状复杂，立模、混凝土浇筑、固结灌浆和帷幕灌浆都比较困难。

2)平趾板：趾板横截面上底面线为水平线，面板与趾板顶面线之间的夹角随趾板轴线与坝轴线之间的交角变化而变化。平趾板体形的优点是交通、趾板的立模、混凝土浇筑、钻孔和灌浆均比较方便，提供了排水通道，避免造成暴雨冲刷填筑体，缺点是开挖工程量较大。

对于一个具体工程，其趾板采用何种型式，应当根据地形、地质、气象、施工队伍的技术水平及施工机械化程度等因素，经综合研究决定，工程中应用较多的为平趾板。

趾板结构型式的研究主要是为了确定趾板的宽度B和高度H。趾板作为面板与基岩之间的连接结构，必须建在稳定的或经过处理能稳定的地基上，以防止趾板产生较大的变形或滑动失稳；为防止趾板地基在设计水头作用下产生冲蚀，必须选择合理的允许水力比降，并以此来确定趾板的宽度。

趾板的设计宽度通常由趾板与基岩接触面的允许水力比降决定，一般将宽度较窄的平趾板称之为窄趾板。当由宽度全面承担接触面的抗冲蚀稳定要求时，B的数值通常都比较大。对于狭窄河谷地区的面板堆石坝，由于岸坡很陡，趾板的基础开挖工程量很大，边坡高，支护量大。在满足允许水力比降的前提下，为减少开挖工程量，狭窄河谷地区趾板的结构体型可采用“窄趾板+防渗板”的趾板结构型式，在趾板下游采取相应的抗冲蚀措施(如增加防渗板或喷混凝土等)来延长渗径，并以反滤保护，可减少该段长度，以减少开挖工程量。如图1所示，窄趾板100的宽度B满足固结灌浆和帷幕灌浆施工的要求即可，在窄趾板100的下游侧设置一定宽度B′的防渗板200，防渗板200的底面与窄趾板100的底面齐平，窄趾板100和防渗板200的总长度满足趾板基础接触渗流控制标准，窄趾板100与防渗板200之间设铜片止水；面板300倾斜设置在窄趾板100的下游端面上。

通常，在窄趾板100与面板300连接部位的下游侧设有一堆石体区域，俗称特殊垫层500；在该部位，面板300的应力状态值得重视。如果特殊垫层500层料变形过大，周边缝止水可能破坏；反之,面板300会产生较大局部应力集中(顺坡向)，周边缝附近的面板300可能出现挤压破坏。《混凝土面板堆石坝设计规范》上要求保证在面板300起点处的堆石体需要足够厚度，即窄趾板100下游面垂直于面板300底面的高度L不小于0.9m，其目的是避免地基对面板300的硬支持，以免产生过大的弯曲变形。因此，窄趾板100需要保持一定的高度，其高度H一般小于2m，这种高度的常规平趾板一般不会构成稳定问题。但是对于狭窄河谷地区的高面板堆石坝而言，现有窄趾板100下游的防渗板200侵占了一部分堆石体的厚度，为了满足面板300起点处的堆石体厚度要求，窄趾板200的高度H相比常规平趾板需要加高，而窄趾板200的宽度B相比常规平趾板缩短较多，因此窄趾板200的高宽比H/B相比常规平趾板大为增加，在高水头作用下，上述结构的窄趾板200的稳定性较差，趾板上游可能出现拉应力，造成趾板失稳，破坏大坝防渗体系的完整性。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种狭窄河谷地区的高面板堆石坝用窄趾板布置结构，旨在解决如何减小窄趾板的高宽比以增强其稳定性的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：狭窄河谷地区的高面板堆石坝用窄趾板布置结构，包括窄趾板、防渗板和面板，所述窄趾板设置在河床基础及两岸基岩上，窄趾板的下游端面包括上倾斜面和下侧面，所述面板倾斜设置，面板的下端与上倾斜面连接在一起；还包括齿墙，所述齿墙设置在窄趾板下游端的底面上，所述防渗板设置在齿墙的下游侧并与齿墙的下游端面连接在一起。

进一步的是，所述防渗板的厚度与齿墙的高度相等，且防渗板的底面与齿墙的底面齐平，防渗板的顶面与窄趾板的底面齐平。

进一步的是，所述防渗板与齿墙之间的连接部位处设置有止水带。

进一步的是，所述面板与防渗板之间的距离L不小于0.9m。

进一步的是，所述齿墙的上游端面为倾斜面，其与窄趾板底面之间的夹角为钝角；齿墙的下游端面与下侧面共面。

进一步的是，所述下侧面为竖直面。

进一步的是，所述齿墙与窄趾板为一体式结构。

进一步的是，该窄趾板布置结构还包括特殊垫层，所述特殊垫层设置于面板与窄趾板连接部位的下游侧，且特殊垫层与防渗板之间设置有反滤层。

本实用新型的有益效果是：通过在窄趾板下游端的底面上设置齿墙，并通过齿墙与防渗板连接，有效减小了窄趾板的挡水高度，窄趾板的高宽比相对于现有结构中所使用的窄趾板明显减小，增强了高水头作用下窄趾板自身的稳定性，改善面板端部应力，防渗性能更为可靠，特别适用于狭窄河谷地区的高面板堆石坝；同时，窄趾板的高度变低，能够减少趾板边坡开挖量，节省趾板混凝土量，施工更简便，且不会与混凝土施工工序相干扰。

附图说明

图1是现有窄趾板布置结构的实施结构示意图；

图2是本实用新型的实施结构示意图；

图中标记为：窄趾板100、上倾斜面111、下侧面112、防渗板200、面板300、齿墙400、特殊垫层500。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图2所示，狭窄河谷地区的高面板堆石坝用窄趾板布置结构，包括窄趾板100、防渗板200、面板300和齿墙400，所述窄趾板100设置在河床基础及两岸基岩上，窄趾板100的下游端面包括上倾斜面111和下侧面112，面板300倾斜设置，面板300的下端与上倾斜面111连接在一起；齿墙400设置在窄趾板100下游端的底面上，防渗板200设置在齿墙400的下游侧并与齿墙400的下游端面连接在一起。此种窄趾板布置结构，通过在窄趾板100下游端的底面上设置齿墙400，并通过齿墙400与防渗板200连接，有效减小了窄趾板100的挡水高度，窄趾板100的高宽比H/B相对于现有结构中所使用的窄趾板100明显减小，增强了高水头作用下窄趾板100自身的稳定性，改善面板300端部应力，防渗性能更为可靠。

其中，窄趾板100设计以“Y”线作为窄趾板100结构控制线,“Y”线为面板300底平面与窄趾板100的上倾斜面111相交所形成的线；按照以上设计思路,一般不需要进行二次定线,也不通过增加开挖来获得窄趾板100的宽度B；窄趾板100的宽度B满足固结灌浆和帷幕灌浆施工的要求即可，一般为4m。窄趾板100的高度H需要能够满足以下条件，即面板300与防渗板200之间的距离L不小于0.9m；通常，在面板300与上倾斜面111之间的连接部位处设置有防渗结构。上倾斜面111通常与面板300相垂直，下侧面112优选为竖直面。

防渗板200能够延长渗径，并其反滤保护作用；同时，防渗板200可减少窄趾板100的宽度，减少开挖工程量。防渗板200的宽度B′按满足容许水力梯度要求设计,可根据开挖后的地质条件调整,因此十分方便灵活。

齿墙400主要用于连接防渗板200，以减小窄趾板100的高度H；为了提高齿墙400的稳固性，通常将其设计为图2所示的结构，即齿墙400的上游端面为倾斜面，其与窄趾板100底面之间的夹角为钝角；齿墙400的下游端面与下侧面112共面。优选将齿墙400与窄趾板100设置为一体式结构。

再优选的，如图2所示，防渗板200的厚度T与齿墙400的高度相等，且防渗板200的底面与齿墙400的底面齐平，防渗板200的顶面与窄趾板100的底面齐平。上述结构更利于施工，且防渗效果更好。

因为防渗板200的主要作用也是防渗,所以应采取有效措施减少裂缝的数量和宽度，因此需要在防渗板200与齿墙400之间的连接部位处设置止水带。

再如图2所示，该狭窄河谷地区的高面板堆石坝用窄趾板布置结构还包括特殊垫层500，特殊垫层500设置于面板300与窄趾板100连接部位的下游侧，且特殊垫层500与防渗板200之间设置有反滤层。必要时,还应在特殊垫层500与防渗板200进行基础固结灌浆。

本实用新型提供的狭窄河谷地区的高面板堆石坝用窄趾板布置结构，通过齿墙400能够有效降低窄趾板100的高度，减少趾板边坡开挖量，节省趾板混凝土量，施工更简便，且不会与混凝土施工工序相干扰；该窄趾板布置结构中窄趾板100的高宽比H/B相对于现有结构中所使用的窄趾板100明显减小，增强了高水头作用下窄趾板100自身的稳定性，特别适用于狭窄河谷地区的高面板堆石坝。