重力坝及其施工方法与流程

本发明涉及水利工程技术，特别是涉及一种重力坝及其施工方法。

背景技术：

经过这几十年的发展，已经设计出了常规混凝土坝、碾压混凝土坝、宽缝重力坝等。目前，如图1所示，应用在工程上的现有重力坝4的上游面的坡度一般为铅直或者大于1:0.2，其下游面的坡度一般为1:0.6～0.8。

根据《混凝土重力坝设计规范》sl319-2005第6.3.2条规定：重力坝坝基面坝踵、坝趾的垂直应力，在运行期在各种组合荷载下(地震荷载外)坝踵垂直应力不应出现拉应力，坝趾垂直应力应小于坝基允许压应力；在地震荷载作用下，坝踵、坝趾的垂直应力应符合《水工建筑物抗震设计规范》sl203-97的要求；施工期，坝趾垂直应力允许有小于0.1mpa的拉应力。

根据《混凝土重力坝设计规范》sl319-2005第6.3.4条规定：重力坝坝体应力应符合下列要求：

(1)运行期：(a)坝体上游面的垂直应力不出现拉应力(计入扬压力)。(b)坝体最大主应力，不应大于混凝土的允许压应力值。(c)在地震情况下，坝体上游面的应力控制应符合《水工建筑物抗震设计规范》sl203-97的要求。(d)对于坝体局部拉应力的规定：宽缝重力坝离上游面较远的局部区域，允许出现拉应力，但不应超过混凝土的允许拉应力。当溢流坝段堰顶部位出现拉应力时，应配置钢筋。廊道及其他空洞周边的拉应力区域，宜配置钢筋；有论证时，可少配或不配钢筋。

(2)施工期：(a)坝体任何截面上的主压应力不应大于混凝土的允许压应力。(b)在下游面，允许不大于0.2mpa的主拉应力。

根据《混凝土重力坝设计规范》sl319-2005第6.3.10条规定：混凝土的允许应力应按混凝土的极限强度除以相应的安全系数确定；坝体混凝土抗压安全系数，基本组合不应小于4.0，特殊组合(不含地震情况)不应小于3.5。局部混凝土有抗拉要求时，抗拉安全系数不应小于4.0。在地震情况下，坝体的结构安全应符合《水工建筑物抗震设计规范》sl203-97的要求。

关于少筋混凝土底板的规定，根据《水工混凝土结构设计规范》sl191-2008第9.5.2条的规定：卧置在地基上以承受竖向荷载为主、板厚大于2.5m的底板当按受弯构件计算得出的纵向受拉钢筋配筋率小于0.15％～0.20％时，配置的纵向受拉钢筋最小截面面积可按该规范9.5.2式近似计算。底板受拉钢筋配筋面积不得小于截面面积的0.05％；对于底板厚度大于5m时，可不受此限制，但每米宽度内的钢筋面积不得小于2500mm²。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种重力坝及其施工方法，使重力坝的抗滑稳定性更好，应力情况更加符合设计要求，重心更低，安全性更高。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种重力坝，包括：

抗滑稳固底板，抗滑稳固底板浇筑在坝基上；

减量型坝体，减量型坝体浇筑在抗滑稳固底板上；

抗滑稳固底板朝上游方向伸出于减量型坝体的坝踵的部分构成上游承载部，上游承载部用于承载上游侧的水或泥沙，抗滑稳固底板朝下游方向伸出于减量型坝体的坝趾的部分构成下游承载部，下游承载部用于承载下游侧的水或泥沙。

优选地，所述抗滑稳固底板和减量型坝体均由混凝土浇筑而成。

优选地，所述抗滑稳固底板采用少筋混凝土结构。

优选地，所述上游承载部和下游承载部内均设有钢筋，钢筋沿上下游方向布置。

优选地，所述抗滑稳固底板的厚度大于2.50m。

优选地，所述减量型坝体的上游面为铅直面，减量型坝体的下游面的坡度为1∶0.5～1∶0.7。

优选地，所述上游面与抗滑稳固底板的衔接处设有倒角面。

优选地，所述减量型坝体的内部混凝土和减量型坝体的外部混凝土的强度等级不同，减量型坝体的外部混凝土和抗滑稳固底板的混凝土的强度等级相同。

优选地，所述减量型坝体的内部混凝土的强度等级为c10～c20，减量型坝体的外部混凝土和抗滑稳固底板的混凝土的强度等级均为c20～c30。

本发明还提供一种上述重力坝的施工方法，包括以下步骤：

s1，建立坝基：将坝基的岩体开挖至新鲜、微风化或弱风化基岩处，建立坝基表面，并且清除浮渣；

s2，浇筑抗滑稳固底板：在做好温度应力控制的情况下，按照分层式浇筑方式或分块式浇筑方式，将抗滑稳固底板直接浇筑在坝基上；

s3，浇筑减量型坝体：在抗滑稳固底板与减量型坝体浇筑连接的结合部，将抗滑稳固底板的表面凿毛，或者预留出整块凸出于抗滑稳固底板表面的浇筑平台，在做好温度应力控制的情况下，按照分层式浇筑方式或分块式浇筑方式，将减量型坝体直接浇筑在抗滑稳固底板的结合部。

如上所述，本发明的重力坝及其施工方法，具有以下有益效果：在本发明中，抗滑稳固底板的上游承载部用于承载上游侧的水或泥沙，充分利用作用于上游承载部上的水重或泥沙重以增加减量型坝体与坝基之间的抗滑稳定性，并且满足减量型坝体的坝踵的垂直应力在除施工期和地震期外不出现拉应力，从而增加重力坝的安全性；抗滑稳固底板的下游承载部用于承载下游侧的水或泥沙，并且调整坝基受到的应力，使减量型坝体的坝趾的垂直应力符合坝基允许压应力的要求。上游承载部和下游承载部的长度可以根据工程设计要求进行调整。

相对于现有重力坝，本发明重力坝的抗滑稳固底板和减量型坝体所用混凝土的总量较小，从而节约工程投资，在经济上有明显的优势。本发明重力坝采用体积较小的减量型坝体，并且通过抗滑稳固底板将减量型坝体间接浇注在坝基上，增加了减量型坝体与坝基之间结合面积，从而增加了减量型坝体的抗滑稳定性，适用于所有适合修建重力坝的岩基，特别适用于坝基地质条件比较差、而河谷又比较宽的情况。此外，本发明重力坝的重心比现有重力坝更低，有利于提高重力坝的抗震稳定性，这对于高地震地区极为有利。

附图说明

图1显示为现有重力坝的示意图；

图2显示为本发明中的重力坝的示意图。

元件标号说明

1抗滑稳固底板

11上游承载部

12下游承载部

13钢筋

2坝基

3减量型坝体

31坝踵

32坝趾

33上游面

331倒角面

34下游面

4现有重力坝

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图2所示，本发明提供一种重力坝，包括：

抗滑稳固底板1，抗滑稳固底板1浇筑在坝基2上；

减量型坝体3，减量型坝体3浇筑在抗滑稳固底板1上；

抗滑稳固底板1朝上游方向伸出于减量型坝体3的坝踵31的部分构成上游承载部11，上游承载部11用于承载上游侧的水或泥沙，抗滑稳固底板1朝下游方向伸出于减量型坝体3的坝趾32的部分构成下游承载部12，下游承载部12用于承载下游侧的水或泥沙。

在本发明中，抗滑稳固底板1的上游承载部11用于承载上游侧的水或泥沙，充分利用作用于上游承载部11上的水重或泥沙重以增加减量型坝体3与坝基2之间的抗滑稳定性，并且满足减量型坝体3的坝踵31的垂直应力在除施工期和地震期外不出现拉应力，从而增加重力坝的安全性；抗滑稳固底板1的下游承载部12用于承载下游侧的水或泥沙，并且调整坝基2受到的应力，使减量型坝体3的坝趾32的垂直应力符合坝基2允许压应力的要求。上游承载部11和下游承载部12的长度可以根据工程设计要求进行调整。

相对于现有重力坝4(参见图1)，本发明重力坝的抗滑稳固底板1和减量型坝体3所用混凝土的总量较小，从而节约工程投资，在经济上有明显的优势。本发明重力坝采用体积较小的减量型坝体3，并且通过抗滑稳固底板1将减量型坝体3间接浇注在坝基2上，增加了减量型坝体3与坝基2之间结合面积，从而增加了减量型坝体3的抗滑稳定性，适用于所有适合修建重力坝的岩基，特别适用于坝基地质条件比较差(坝基岩石的抗压强度小于30mpa的软岩)、而河谷又比较宽的情况。此外，本发明重力坝的重心比现有重力坝4更低，有利于提高重力坝的抗震稳定性，这对于高地震地区极为有利。

上述抗滑稳固底板1和减量型坝体3均由混凝土浇筑而成。混凝土内可以设置钢筋，也可以不设置钢筋。进一步的，上述抗滑稳固底板1采用少筋混凝土结构，如此设计，抗滑稳固底板1的配筋少，造价更低。更进一步的，上述上游承载部11和下游承载部12内均设有钢筋13，钢筋13沿上下游方向布置。此外，为了能按少筋混凝土计算要求确定配筋量，上述抗滑稳固底板1的厚度大于2.50m。

上述减量型坝体3的上游面33为铅直面，减量型坝体3的下游面34的坡度为1∶0.5～1∶0.7。相对于现有重力坝4(现有重力坝4的下游面的坡度一般为1∶0.6～0.8)，减量型坝体3的下游面34可以设计得更陡，进而减少了减量型坝体3的体积，从而减轻了减量型坝体3的重量。

为了减少上述减量型坝体3的上游面33与抗滑稳固底板1的衔接处的应力，上游面33与抗滑稳固底板1的衔接处设有倒角面331。

由于混凝土的强度等级越高，造价越贵，为了合理分配用料，上述减量型坝体3的内部混凝土和减量型坝体3的外部混凝土的强度等级不同，减量型坝体3的外部混凝土和抗滑稳固底板1的混凝土的强度等级相同。进一步的，上述减量型坝体3的内部混凝土的强度等级为c10～c20，减量型坝体3的外部混凝土和抗滑稳固底板1的混凝土的强度等级均为c20～c30。

本发明还提供一种上述重力坝的施工方法，包括以下步骤：

s1，建立坝基：将坝基2的岩体开挖至新鲜、微风化或弱风化基岩处，建立坝基表面，并且清除浮渣；

s2，浇筑抗滑稳固底板：在做好温度应力控制的情况下，按照分层式浇筑方式或分块式浇筑方式，将抗滑稳固底板1直接浇筑在坝基2上；

s3，浇筑减量型坝体：在抗滑稳固底板1与减量型坝体3浇筑连接的结合部，将抗滑稳固底板1的表面凿毛，或者预留出整块凸出于抗滑稳固底板表面的浇筑平台，在做好温度应力控制的情况下，按照分层式浇筑方式或分块式浇筑方式，将减量型坝体3直接浇筑在抗滑稳固底板1的结合部。

通过上述施工方法建造而成的重力坝的抗滑稳定性更好，应力情况更加符合设计要求，重心更低，安全性更高。

综上所述，本发明的重力坝及其施工方法，使重力坝的抗滑稳定性更好，应力情况更加符合设计要求，重心更低，安全性更高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。