混凝土面板堆石坝的断面分区结构的制作方法

本发明涉及混凝土面板堆石坝，尤其是一种混凝土面板堆石坝的断面分区结构。

背景技术：

面板堆石坝由防渗面板、防渗接地结构、堆石坝体三大部分组成，规范规定了面板堆石坝的分区，由上到下分别为趾板、面板、垫层、过渡料、主堆石区、次堆石区等。其中垫层渗透系数介于10^-4cm/s～10^-3cm/s之间，而其后的过渡料的作用为保护垫层料，防止其发生渗透破坏。垫层料的最主要作用为给面板提供均匀支撑，起坝体第二道防线的作用，通过长期不断的总结发展，当前的垫层料选材上要求材料满足低压缩性、高抗剪强度、抗分离性，同时还要有一定的半透水性，垫层料的选择多采用工程类比法，国内常用垫层料有两种，一种是采用人工碎石和机制砂掺和而成，另一种是采人工碎石和天然砂掺和而成。现行规范对过渡料要求级配连续，最大粒径不宜超过300mm，低压缩性、高抗剪强度和自由排水性能，一般采用专门开采的细堆石料、经筛选加工的天然料和冻挖料等。传统垫层施工工艺有坡面超填后修整防护或采用挤压边墙等施工工艺，施工工艺相对复杂，并存在以下不足：①传统方法可能造成坡面亏坡，挤压边墙对面板会造成一定的约束作用；②上游面是斜坡，垫层料和过渡料在坝体沉降过程中极易脱落而拉裂，造成面板与垫层脱空，进而起不到作用；③部分工程选料困难，垫层料和过渡料需人工加工，成本较高；④施工过程干扰较大，影响施工工期。

透水混凝土又称多孔混凝土，是由骨料、胶结材料、水及添加剂组成混合料再经特殊制作工艺制成的非封闭型多孔混凝土制品。水泥透水混凝土具有制作简单、耐久性好等优点，在道路、码头、挡墙等工程中得到了不同程度的应用。本世纪初，我国相继开展透水混凝土的应用，目前国内完整的透水混凝土国家行业标准也在建设编写中。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种混凝土面板堆石坝的断面分区结构，采用透水混凝土代替传统垫层料和过渡料，透水混凝土和面板堆石坝之间涂抹油脂，减少对面板的约束，提高垫层区的强度和使用寿命。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种混凝土面板堆石坝的断面分区结构，从上游到下游依次包括混凝土面板、油脂层、透水混凝土、主堆石区、次堆石区、块石护坡，在混凝土面板和主堆石区之间设置透水混凝土，代替传统的垫层区以及过渡区，并在透水混凝土的表面涂抹油脂层，透水混凝土顶部延伸至坝顶，底部延伸至坝底，厚度≥0.3m。

所述透水混凝土的材料为多孔轻质透水混凝土，容重为1600kg/m³～2100kg/m³，强度≥c25，厚度≥0.3m，渗透系数介于10^-4cm/s～10^-3cm/s之间。

所述透水混凝土设置垂直缝，垂直缝设置根据地形地质条件、有限元计算成果并参照工程经验设置，垂直缝间距为8m～16m；对于坝高超过150m的高坝，设置水平缝，垂直缝和水平缝均设置止水。

所述油脂层的材质为润滑脂，最低使用温度为-40℃，最高操作温度为120℃，具有抗水性和防锈性，稠度等级在2#～4#之间。

所述混凝土面板堆石坝还设置有防浪墙、上游盖重、防渗帷幕、排水体，主堆石区、次堆石区、块石护坡、防浪墙、上游盖重、防渗帷幕、排水体要求同普通混凝土面板堆石坝。

本发明的有益效果：通过用透水混凝土代替垫层区和过渡区，并在透水混凝土表面涂抹润滑油脂，可有效的解决传统垫层料使用寿命短、施工难度大以及垫层料级配要求高等问题。本发明施工方便快捷，能有效提高面板堆石坝的使用寿命和维修养护难度。

附图说明

图1是本发明混凝土面板堆石坝的断面分区结构的典型断面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，本发明的混凝土面板堆石坝的断面分区结构，从上游到下游依次包括混凝土面板1、油脂层2、透水混凝土3、主堆石区4、次堆石区5、块石护坡6，在混凝土面板1和主堆石区4之间设置透水混凝土3，代替传统的垫层区以及过渡区，并在透水混凝土的表面涂抹油脂层2，透水混凝土3顶部延伸至坝顶，底部延伸至坝底，厚度≥0.3m。

所述透水混凝土3的材料为多孔轻质透水混凝土，容重为1600kg/m³～2100kg/m³，强度≥c25，厚度≥0.3m，渗透系数介于10^-4cm/s～10^-3cm/s之间。

所述透水混凝土3设置垂直缝，垂直缝设置根据地形地质条件、有限元计算成果并参照工程经验设置，垂直缝间距为8m～16m；对于坝高超过150m的高坝，设置水平缝，垂直缝和水平缝均设置止水。

所述油脂层2的材质为润滑脂，最低使用温度为-40℃，最高操作温度为120℃，具有抗水性和防锈性，稠度等级在2#～4#之间。

所述混凝土面板堆石坝还设置有防浪墙7、上游盖重8、防渗帷幕9、排水体10，主堆石区4、次堆石区5、块石护坡6、防浪墙7、上游盖重8、防渗帷幕9、排水体10要求同普通混凝土面板堆石坝。

本发明在混凝土面板1和主堆石区4之间设置透水混凝土3，利用透水混凝土3代替传统的混凝土面板堆石坝的垫层区和过渡区，在透水混凝土3的表面涂抹油脂层2，透水混凝土3下游侧坝体断面同传统混凝土面板堆石坝。

所述透水混凝土3，应进行配合比试验来确定最佳配合比。配合比设计直接影响混凝土的性能，目前配合比设计没有成熟的计算方法，在具体实施中，可采用以下经验方法：1m³混凝土所用的骨料总量取骨料的紧密堆积密度的数值，大致在1200-1400kg，其中主要采用粗骨料，细骨料量一般控制在总骨料质量的20％以内；水泥用量在250-350kg/m³范围内；水灰比介于0.20-0.35之间；透水混凝土拌和物比较干硬，一般采用维勃稠度指标来衡量，在10～20s之内比较合适。初步计算配合比后，试拌、测定拌合物工作度，可验证配比设计是否合理。

所述油脂层2，具有较强的抗水性，稠度等级应为2#～4#，例如东营旺润石化有限公司生产的003号锂基润滑脂，锥入度:325～235(mm)，滴点:176～189(mm)，针入度:325～235(mm)，满足本发明的使用要求。

所述混凝土面板1、主堆石区4、次堆石区5、块石护坡6、防浪墙7、上游盖重8、防渗帷幕9、排水体10等区域材质要求，同传统混凝土面板堆石坝，参见《混凝土面板堆石坝设计规范》(sl228-2013)。

透水混凝土的硬化强度c25以上，具有较好的透水性，通过加工工艺可以控制孔隙率和透水速率，同时具有较好的耐久性和抗冻融性，符合面板堆石坝垫层和过渡料的特性。通过用透水混凝土代替垫层区和过渡区，并在透水混凝土表面涂抹润滑油脂，可有效的解决传统垫层料使用寿命短、施工难度大以及垫层料级配要求高等问题。采用此种形式的面板堆石坝断面，具有以下特性和优点：①上游坡面一次成型，不需要进行专门防护，简化施工工序；②取消了垫层区和过渡区，直接快速施工主堆石区、次堆石区，避免传统断面型式的垫层料和过渡料在较大水力坡降下产生的渗透破坏的现象；③上游坡面形成后，表面平整度易于控制，方便面板施工；④施工快速、便捷，料源易于获得，造价相对较低；⑤若施工期挡水，可采用透水混凝土挡水，安全性高于垫层料挡水的坝体；⑥透水混凝土直接浇筑成型，对于混凝土面板的支撑作用较强，有利于坝体安全。

下面进行详细说明，本实施例中，坝基开挖完成后，首先进行主堆石区4、次堆石区5、排水体10的坝体填筑，要求施工时相邻部位的堆石料平起填筑，施工方式及要求与传统混凝土面板堆石坝施工方式相同。待主堆石区4、次堆石区5、排水体10填筑一定高度以后，可进行透水混凝土3施工，透水混凝土3浇筑时其顶部应低于填筑坝体顶部高程，高差按不同坝高宜为5～20m，坝高者取大值，透水混凝土设置垂直缝和水平缝，并设止水结构。待透水混凝土凝固完成后，可进行混凝土面板1施工，施工要求按照《混凝土面板堆石坝设计规范》(sl228-2013)的规定确定。最后，根据设计要求在坝体上游坡脚分别设置上游盖重8，整个施工完成。

上述的实例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。