一种超高堆石坝心墙砾石土与反滤料的填筑方法和区分成型装置与流程

[0001]
本发明属于建筑工程领域，涉及心墙砾石土与反滤料的区分成型装置和填筑方法，特别是用于超高堆石坝的心墙砾石土与反滤料的区分成型装置和填筑方法。


背景技术：

[0002]
在堆石坝坝体施工中，坝体设计为砾石土心墙加上游和下游均设反滤保护料，遵循平起施工原则，即心墙土料、反滤料及保护过度料和堆石料保持平起填筑。并且，堆石坝坝体中通常具有一定的坡比和较高的填筑高度，并且心墙土料与反滤料及过渡料之间必须严格分界，不得混淆。
[0003]
现有的堆石坝坝体施工中，对心墙土料、反滤料及保护过度料和堆石料的填筑通常采用方法如下：(1)在每层填筑的基面上划线，确定心墙土料、反滤料及保护过度料和堆石料的填筑区域；在心墙部分的砾石土料和反滤料部分反滤料的铺料前，压实表土应适当洒水湿润，不得在表土干燥状态下铺填新土；压实表面形成光面时，铺土前应刨毛并洒水湿润。(2)砾石土料与反滤料通过自卸汽车从料场运输至填筑施工区域的填筑面后，将砾石土料与反滤料分别卸载在之前划定的心墙区域和反滤料区域内，再由推土机分别将砾石土料与反滤料推平在至心墙区域和反滤料区域上。(3)砾石土料采用进占法铺料，通过人工采用定点测量方式，对铺料层高(即每次的填筑层厚)进行控制，沿坝轴线方向进行碾压；不得铺料超厚和欠压，防止漏压；砾石土料应采用振动凸块碾压实。(4)反滤料应平行于心墙料进行填筑，同样通过人工采用定点测量方式，对反滤料层高进行控制，并采用振动铺料器辅助施工。(5)砾石土料与反滤料填筑齐平时，通过人工对砾石土料与反滤料的分界进行施工控制，保证砾石土料与反滤的界线处区分。因此，现有的心墙与反滤料填筑施工需要大量的人力来施工，效率较低。
[0004]
并且，在超高的堆石坝的施工中，这样的作业方式效率尤其低下，比如，在四川省雅江县两河口水电站的超高堆石坝坝体(坝高设计为295米)施工中，坝体设计为砾石土心墙加上游设两层反滤保护料，下游设两层反滤保护料。上下游两层反滤料水平厚度约4—6米，上下游坡度均与心墙坡度相同，为1:0.2(约78.7
°
)，填筑层压实厚度为250毫米，遵循平起施工原则，即心墙土料、反滤料ⅰ、反滤料ⅱ及保护过度料和堆石料保持平起填筑。由于设计要求按照1:0.2坡比250毫米层厚填筑的心墙土料与反滤料ⅰ及反滤料ⅱ必须严格分界，不得混淆。不仅需要施工的堆石坝因高度超高，需要铺设填筑的心墙和反滤料的层数较多，同时，每层填筑区域(砾石土心墙区、反滤料ⅰ区、反滤料ⅱ区及保护过度料区和堆石料区)也比较多，从而通过人力来进行心墙与反滤料填筑施工不仅效率低下，还影响施工进度。
[0005]
因此，研发一台专门能够快速填筑并区分料种的装置以及一种较快的施工方法非常必要。


技术实现要素：

[0006]
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种心墙砾石土与反滤料的填筑方法，通过提供心墙砾石土与反滤料区分成型装置能够在心墙砾石土与反滤料的填筑时一次性将心墙砾石土与反滤料进行区分、分类和推平到设定层厚，坡面成型，无需人工作业，提高效率和缩短工期，特别适用于超高堆石坝的填筑。
[0007]
本发明提供的一种超高堆石坝的心墙砾石土与反滤料的填筑方法，其首先提供心墙砾石土与反滤料区分成型装置，该心墙砾石土与反滤料区分成型装置包括推土板、可拆卸连接在推土板正面的砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板，砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板底部与推土板底部齐平；还包括可拆卸连接在砾石土与反滤料ⅰ区分板底部的第一倾角滑靴和可拆卸连接在反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板底部的第二倾角滑靴；还包括连接在推土板反面的推土板耳座；其填筑步骤如下：
[0008]
(1)根据堆石坝的砾石土心墙设计要求，选择合适高度和合适倾斜度的第一倾角滑靴和第二倾角滑靴，并将之分别安装在砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板底部；再将砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板相互平行并与推土板形成十字交叉后固定在推土板正面；其中，砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间的间距为反滤料ⅰ的填筑宽度；
[0009]
(2)将心墙砾石土与反滤料区分成型装置通过推土板耳座连接在推土机最前端，并使推土板垂直于接触面；
[0010]
(3)在填筑的基面上划线，确定心墙土料、反滤料ⅰ和反滤料ⅱ的填筑区域；在铺料前，压实表土应适当洒水湿润，不得在表土干燥状态下铺填新土；压实表面形成光面时，铺土前应刨毛并洒水湿润；
[0011]
(4)砾石土料、反滤料ⅰ以及反滤料ⅱ通过自卸汽车从料场运输至填筑施工区域的填筑面后，将砾石土料、反滤料ⅰ以及反滤料ⅱ分别卸载在之前划定的心墙区域和反滤料ⅰ区域以及反滤料ⅱ区域内；
[0012]
(5)将连接有心墙砾石土与反滤料区分成型装置的推土机行驶至填筑面，并将砾石土与反滤料ⅰ区分板下面的第一倾角滑靴对准心墙砾石土区与反滤料ⅰ区的分界线；同时，反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板下面的第二倾角滑靴则对准反滤料ⅰ区与反滤料ⅱ区的分界线；
[0013]
(6)连接有心墙砾石土与反滤料区分成型装置的推土机行驶前进，推动推土板向前推进；通过推土板将其前方位于推土板与砾石土与反滤料ⅰ区分板之间的砾石土推平；同时，推土板将其前方位于推土板与砾石土与反滤料ⅰ区分板以及反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间反滤料ⅰ的推平；同时，推土板将其前方位于推土板与反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间反滤料ⅱ的推平；
[0014]
(7)通过其他推土机推平其余的心墙区域的砾石土，使其高度与步骤(6)中推平的砾石土高度一致；
[0015]
(8)通过其他推土机推平其余的反滤料ⅱ区域的反滤料ⅱ，使其高度与步骤(6)中推平的使其高度与步骤(6)中推平的反滤料ⅱ高度一致；
[0016]
(9)碾压机后续碾压实每个填筑区，完成该层的心墙和反滤料的填筑；
[0017]
(10)重复步骤(1)至步骤(9)，完成下一层的心墙和反滤料的填筑；直至完成整个
超高堆石坝的心墙砾石土与反滤料的填筑。一些优选的实施方式中，心墙砾石土与反滤料区分成型装置包括连接在砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间的分料器；步骤(6)中，当推土板向前推进时，分料器能自动将堆积在前方的反滤料ⅰ分流到二侧，弥补二个侧角反滤料ⅰ量。
[0018]
一些优选的实施方式中，推土板的两个端部向推土板正面弯曲；步骤(6)中，当推土板向前推进时，推土板的弯曲面将其前面的砾石土和反滤料ⅱ收集到推土板底部空隙中和推土板前方。
[0019]
一些优选的实施方式中，心墙砾石土与反滤料区分成型装置还包括尾部导流板，尾部导流板连接在推土板反面，并且尾部导流板与砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板的位置相对应；步骤(6)中，推土板前进的过程中，砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板用于分隔左右不同的物料，使分区物料成型；尾部导流板防止推土板后面物料混淆，并使物料之间产生清晰的分界线。
[0020]
本发明还提供一种用于超高堆石坝填筑的心墙砾石土与反滤料区分成型装置，包括推土板和可拆卸连接在推土板正面的砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板，砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板底部与推土板底部齐平；还包括可拆卸连接在砾石土与反滤料ⅰ区分板底部的第一倾角滑靴和可拆卸连接在反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板底部的第二倾角滑靴；还包括连接在推土板反面的推土板耳座。
[0021]
一些实施方式中，推土板通过推土板耳座连接推土机的最前端，在推土机行驶带动下，心墙砾石土与反滤料的区分成型装置一并前进，推动位于推土板前方的砾石土与反滤料移动至推土板的下方或随着推土板前进。
[0022]
一些优选的实施方式中，第一倾角滑靴和第二倾角滑靴的高度可以根据坝体填筑的厚度进行设计，通常，倾角滑靴的高度设计为碾压实前的自然松散状态的层厚。一些优选的实施方式中，倾角滑靴的高度在200-300cm之间。
[0023]
一些优选的实施方式中，第一倾角滑靴和第二倾角滑靴包括上板和底板；所述上板竖向连接在底板上；上板相对底板具有一定的倾斜度。一些优选的实施方式中，该倾斜度为1:0.05-1:0.5，一个实施方式中，倾斜度为1:0.2。
[0024]
一些优选的实施方式中，包括位于砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间的分料器。
[0025]
一些优选的实施方式中，分料器为相互连接的第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板的端部分别连接在推土板侧壁上。
[0026]
一些优选的实施方式中，还包括连接在推土板反面的尾部导流板；所述尾部导流板为砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板的延伸段。
[0027]
一些优选的实施方式中，第一倾角滑靴和第二倾角滑靴均延伸至尾部导流板底部。
[0028]
一些优选的实施方式中，推土板的两个端部向正面弯曲。
[0029]
有益效果
[0030]
本发明的超高堆石坝的心墙砾石土与反滤料的填筑方法以及区分成型装置能够在心墙砾石土与反滤料的填筑时一次性将心墙砾石土与反滤料ⅰ与反滤料ⅱ进行分类并推平到设定层厚，无需人工作业进行每个区域的填筑作业，提高效率和缩短工期。通过设计区
分成型装置，使填筑区域的物料分区标准化，从而确保砾石土、反滤料ⅰ与反滤料ⅱ的成型质量，从而保证了超高堆石坝的设计质量。
附图说明
[0031]
图1是本发明心墙砾石土与反滤料的区分成型装置的一个实施例的结构示意图；
[0032]
图2是图1的正视图；
[0033]
图3是图1的俯视图；
[0034]
图4是图1的右视图；
[0035]
图5是某一堆石坝的某一个高程剖面图；
[0036]
图6是图5中部分放大示意图；
[0037]
图7是堆石坝分层填筑示意图；
[0038]
图8为某一堆石坝的某一个高程的平面示意图。
[0039]
附图标记：
[0040]
心墙砾石土与反滤料的区分成型装置100，推土板1，推土板的端部11、12，分料器2，第一挡板21，第二挡板22，砾石土与反滤料ⅰ区分板3，反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板4，第一倾角滑靴5，第二倾角滑靴6；上板61，底板62，尾部导流板7，推土板耳座8。
具体实施方式
[0041]
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0042]
如图1-4所示，本发明的心墙砾石土与反滤料的区分成型装置100，包括推土板1和可拆卸连接在推土板侧壁的区分板，并且区分板底部与推土板1底部齐平。区分板与推土板1可拆卸连接，可以调整区分板在推土板1上的位置，可以根据每次填筑或每层填筑层的填筑区域的宽度来调整区分板在推土板1的位置。区分板与推土板1可拆卸连接可以采用现有技术中的连接方式，比如，在区分板和推土板1上设置相互配合的卡扣结构或者螺栓螺母结构等。在区分板底部可拆卸连接带有一定倾角的倾角滑靴。一些实施例中，倾角滑靴与区分板为卡扣连接。区分板用于在心墙砾石土与反滤料的区分成型装置使用的过程中来区分不同的物料，比如心墙砾石土和反滤料，或者多种不同的反滤料，或者过渡料等等。倾角滑靴连接在区分板的底部后，使推土板1和区分板相对接触面(比如地面，填筑面，施工面等)形成一定高度的间隙，该间隙用于使各种被填筑的物料来流通，并同时使接触面上的填筑物料(心墙砾石土和反滤料等)被推平到要求的高度。因此，倾角滑靴的高度就是推土板与接触面的间隙的高度。一些优选的实施例中，倾角滑靴的高度根据砾石土、反滤料ⅰ与反滤料ⅱ的设计高度来设计。另一些具体的实施例中，倾角滑靴的高度在200-300cm之间。
[0043]
一些具体的实施例中，倾角滑靴包括上板61和底板62；所述上板61竖向连接在底板62上；上板61相对底板62具有一定的倾斜度。该倾斜度通常与堆石坝的坡度相同，也就是与心墙区和反滤料区的填筑坡度相同。比如，堆石坝的坡度为1:0.2，即为水平方向0.2米，高度方向1米。一些实施例中，该倾斜度为1:0.05-1:0.5，一个实施例中，倾斜度为1:0.2。一些实施例中，上板61在前端设有倒角，方便倾角滑靴在物料之间的运行。
[0044]
为了更好的收拢需要填筑的物料，特别是位于推土板
·
外边缘的物料，一些实施例中，推土板1的两个端部11、12向设有区分板的侧面弯曲，也即推土板的两个端部11、12向
正面弯曲。
[0045]
一些优选的实施例中，还包括分料器2，该分料器2连接在与区分板同一面的推土板1侧壁上。分料器2用于将中间的物料推送到两边去，保证了填筑区的边缘处的物料供给。一些具体的实施例中，分料器2为相互连接的第一挡板21和第二挡板22，第一挡板21和第二挡板22的端部分别连接在推土板1侧壁上。通常，为了保证分送物料的效果，第一挡板21和第二挡板22相互连接形成的角为钝角或直角。
[0046]
一些优选的实施例中，还包括尾部导流板7；尾部导流板7连接在与区分板连接侧壁相对的推土板1反面，并且尾部导流板7与区分板的位置相对应，也即尾部导流板7为区分板在推土板1反面的延伸段。
[0047]
一些实施例中，倾角滑靴延伸连接在尾部导流板7底部。这样，能够使物料更为清晰的分隔。
[0048]
本发明的心墙砾石土与反滤料的区分成型装置100还包括推土板耳座8，推土板耳座8连接在与区分板连接侧壁相对的推土板1的反面。一些实施方式中，推土板1通过推土板耳座8连接推土机的最前端，在推土机行驶带动下，心墙砾石土与反滤料的区分成型装置100一并前进，推动位于推土板前方的砾石土与反滤料移动至推土板的下方或随着推土板前进。
[0049]
本发明的一些具体的实施例中，区分板包括砾石土与反滤料ⅰ区分板3和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板4；砾石土与反滤料ⅰ区分板3和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板4平行连接在推土板1上。这样的区分成型装置100用于同时填筑砾石土区与反滤料ⅰ区和反滤料ⅱ区时的区分砾石土、反滤料ⅰ和反滤料ⅱ，并且，在砾石土与反滤料ⅰ区分板3底部可拆卸连接有第一倾角滑靴5，在反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板4底部可拆卸连接有第二倾角滑靴6。第一倾角滑靴5和第二倾角滑靴6的上板均具有倾角为1:1.02。分料器2位于砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间，用于分开反滤料ⅰ至边角处。砾石土与反滤料ⅰ区分板3和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板4在推土板反面均设有尾部导流板7，并且第一倾角滑靴5和第二倾角滑靴6均延伸至尾部导流板7底部。
[0050]
如图5-8所示，本发明还提供一种超高堆石坝的心墙砾石土与反滤料的填筑方法，其中，包括本发明的心墙砾石土与反滤料区分成型装置，具体包括如下步骤：
[0051]
(1)根据堆石坝的砾石土心墙设计要求，选择合适高度和合适倾斜度的第一倾角滑靴和第二倾角滑靴，比如，第一倾角滑靴和第二倾角滑靴的高度为300mm，倾斜度为1:0.2；并将之分别安装在砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板底部；再将砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板相互平行并与推土板形成十字交叉后固定在推土板前侧壁上；推土板底部与第一倾角滑靴和第二倾角滑靴的接触面形成一定高度的缝隙；其中，砾石土与反滤料ⅰ区分板和反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间的间距为反滤料ⅰ的填筑宽度，比如，反滤料ⅰ的填筑宽度为0.5-1米；
[0052]
(2)将心墙砾石土与反滤料区分成型装置通过推土板耳座连接在推土机最前端，使推土板垂直于接触面；
[0053]
(3)在填筑的基面上划线，确定心墙土料、反滤料ⅰ和反滤料ⅱ的填筑区域；在心墙部分的砾石土料和反滤料部分反滤料的铺料前，压实表土应适当洒水湿润，不得在表土干燥状态下铺填新土；压实表面形成光面时，铺土前应刨毛并洒水湿润；
[0054]
(4)砾石土料、反滤料ⅰ以及反滤料ⅱ通过自卸汽车从料场运输至填筑施工区域的填筑面后，将砾石土料、反滤料ⅰ以及反滤料ⅱ分别卸载在之前划定的心墙区域和反滤料ⅰ区域以及反滤料ⅱ区域内；
[0055]
(5)将连接有心墙砾石土与反滤料区分成型装置的推土机行驶至填筑面，将心墙砾石土与反滤料区分成型装置的推土板上的砾石土与反滤料ⅰ区分板下面的第一倾角滑靴对准心墙砾石土区与反滤料ⅰ区的分界线；此时，反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板下面的第二倾角滑靴则对准反滤料ⅰ区与反滤料ⅱ区的分界线；
[0056]
(6)连接有心墙砾石土与反滤料区分成型装置的推土机行驶前进，推动推土板向前推进；通过推土板将其前方位于推土板与砾石土与反滤料ⅰ区分板之间的砾石土推平，其中，砾石土高度为推土板底部缝隙的高度，推土板的弯曲面将其前面的砾石土收集到推土板底部空隙中和推土板前方；同时，推土板将其前方位于推土板、砾石土与反滤料ⅰ区分板以及反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间反滤料ⅰ的推平，其中，反滤料ⅰ的推平高度为推土板底部缝隙的高度，当推土板向前推进时，位于反滤料ⅰ区分板以及反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间的分料器自动将堆积在前方的反滤料ⅰ分流到二侧，以弥补二个侧角反滤料ⅰ量；同时，推土板将其前方位于推土板与反滤料ⅰ与反滤料ⅱ区分板之间反滤料ⅱ的推平，其中，反滤料ⅱ的推平高度为推土板底部缝隙的高度，推土板的弯曲面将其前面的反滤料ⅱ收集到推土板底部空隙中和推土板前方；其中，推土板前进的过程中，尾部导流板分隔其左右不同的物料，使分区物料成型，防止推土板后面的尾部导流板两侧的二种物料混淆，并使物料之间产生清晰的分界线；
[0057]
(7)通过其他推土机推平其余的心墙区域的砾石土，使其高度与步骤(6)中推平的砾石土高度一致；
[0058]
(8)通过其他推土机推平其余的反滤料ⅱ区域的反滤料ⅱ，使其高度与步骤(6)中推平的使其高度与步骤(6)中推平的反滤料ⅱ高度一致；
[0059]
(9)碾压机后续碾压实每个填筑区，完成该层的心墙和反滤料的填筑；
[0060]
(10)重复步骤(1)至步骤(9)，完成下一层的心墙和反滤料的填筑；直至完成整个超高堆石坝的心墙砾石土与反滤料的填筑。
[0061]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。