一种土石围堰与混凝土围堰连接结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及水利水电工程导流施工，特别是一种土石围堰与混凝土围堰连接结构及其施工方法。


背景技术：

2.在宽河床水利水电工程分期导流施工中，通常顺水流方向围堰采用混凝土围堰，垂直水流方向围堰采用土石围堰。土石围堰施工时段常水位以下覆盖层常采用混凝土防渗墙防渗，施工时段常水位以上堰体常采用土工膜防渗。围堰防渗体系封闭时，会涉及到土石围堰和混凝土围堰防渗体系连接问题，如果土石围堰采用土工膜防渗，就涉及到土工膜和混凝土围堰连接问题。
3.常规的土石围堰与混凝土围堰的连接接头处理，通常采用混凝土围堰侧面设计为倒梯形结构，土工膜通过预埋件与其连接，并将接头的防渗体断面扩大，以保证在任一高程处均能满足绕流渗径长度要求。该方法在纵向的混凝土围堰施工时需要不断的埋设预埋件，且部分工艺不适用于高水头情况下对防渗要求很高的情况。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，提供一种土石围堰与混凝土围堰连接结构及其施工方法，以提高土石围堰与混凝土围堰连接接头防渗性能与施工速度。
5.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
6.一种土石围堰与混凝土围堰连接结构，包括土石围堰和混凝土围堰，所述土石围堰的纵断面内铺设第一土工膜，其结构特点在于：
7.所述混凝土围堰的土石围堰接触面上沿高度方向布设一系列锚杆，且各所述锚杆水平设置；
8.所述锚杆上安装预埋钢板，所述预埋钢板上依次铺设第二土工膜和压片钢板，所述预埋钢板和所述压片钢板用紧固件连接成一体；
9.所述第一土工膜延伸至所述预埋钢板，并与所述第二土工膜的一侧无缝连接，所述第二土工膜的另一侧与所述混凝土围堰无缝连接；
10.所述土石围堰和混凝土围堰之间浇筑混凝土形成土工膜连接墙，所述混凝土覆盖所述锚杆、预埋钢板、第一土工膜及压片钢板。
11.本发明通过在土石围堰和混凝土围堰之间浇筑土工膜连接墙实现连接，并在土工膜连接墙与混凝土围堰交接处设置锚杆，增强了土石围堰与纵向混凝土围堰的整体性，加强土石围堰与纵向混凝土围堰的连接程度，提高防渗效果，从而适用于高水头(50米以上水头)防渗，且纵向混凝土围堰施工时不再需要预埋连接件，在施工质量与施工速度上相较于传统方法更具优势。
12.优选地，所述锚杆沿所述混凝土围堰的高度方向呈z字型排列，并形成多个依次排列的预埋钢板安装座，各所述预埋钢板安装座上分别安装所述预埋钢板，且各预埋钢板沿
所述混凝土围堰的高度方向呈z字型排列，以延长渗流路径。
13.优选地，所述混凝土围堰的土石围堰接触面位于所述混凝土围堰的背水面。
14.优选地，所述第一土工膜在竖直方向预留10～30cm长的褶皱量，以适应土石围堰的沉陷变形。
15.优选地，所述第一土工膜与所述第二土工膜之间搭接长度为20cm，且主膜采用焊接连接，外侧无纺布采用粘接或缝结，以提高防渗性能。
16.基于同一发明构思，本发明还提供了一种土石围堰与混凝土围堰连接结构施工方法，其包括下列步骤：
17.s1：混凝土围堰施工完成后，在土石围堰接触面上沿高度方向布设一系列用于连接固定混凝土围堰与土工膜连接墙的锚杆，各锚杆水平布设，并整体在高度方向呈z字型排列；
18.s2：根据土工膜连接墙厚度选用合适宽度的预埋钢板，并将各预埋钢板依次呈z字形排列固定在锚杆及接触面上；
19.s3：在呈z字型排列的预埋钢板上覆盖第二土工膜，使用多块压片钢板将第二土工膜紧压在预埋钢板上并通过螺栓固定，并将土石围堰内的第一土工膜与第二土工膜连接成一体；
20.s4：在土石围堰与混凝土围堰之间进行混凝土的分层浇筑施工，即得土工膜连接墙。
21.优选地，土工膜条幅之间搭接长度为20cm，主膜采用焊接连接，焊接前应保持膜体平整，外侧无纺布采用粘接或缝结。
22.优选地，混凝土浇筑前，对混凝土围堰的土石围堰接触面进行凿毛处理。
23.优选地，土石围堰内的第一土工膜需在竖直方向预留10～30cm长的褶皱量。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.1、本发明通过浇筑土工膜连接墙并在土工膜连接墙与混凝土围堰(结构)交接处设置锚杆，增强了土石围堰与混凝土围堰(结构)的连接，可适用于高水头防渗，且纵向混凝土围堰施工时不需预埋连接件，在施工质量与施工速度上相较于传统方法更具优势。
26.2、本发明可适用于任意形状结构的混凝土结构(尤其是混凝土围堰)与土石围堰的连接施工。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明土石围堰与混凝土围堰连接结构的平面布置图。
29.图2是图1的1-1剖面图。
30.图3是图2的2-2剖面图。
31.图4是图3中a处放大图。
32.图5是图4的3-3剖面图。
33.图中：1为土工膜连接墙；2为混凝土围堰；3为混凝土刺墙；4为塑性混凝土防渗墙；5为第一土工膜；6为锚杆；7为帽盖混凝土；8为混凝土；9为螺母；10为螺杆；11为预埋钢板；12为压片钢板；13为第二土工膜；a为土石围堰的中心线；b为土工膜连接墙的中心线。
具体实施方式
34.以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
35.为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
36.如图1－图5所示，本发明土石围堰与混凝土围堰连接结构一实施例包括土石围堰和混凝土围堰2，土石围堰与混凝土围堰2之间浇筑形成土工膜连接墙1。
37.所述土石围堰的底部采用塑性混凝土防渗墙4，上部采用土工膜5防渗。塑性混凝土防渗墙4与混凝土围堰2之间修筑混凝土刺墙3，塑性混凝土防渗墙4和混凝土刺墙3的中心线重合并构成土石围堰的中心线a。土工膜连接墙1的中心线b与土石围堰的中心线a不在一个竖直面上，土工膜连接墙1的中心线b在土石围堰的中心线a(塑性混凝土防渗墙中心线)的下游，以满足土工膜连接墙1在受到水压后变形的需要。
38.所述混凝土围堰2的土石围堰接触面上沿高度方向布设一系列锚杆6。土石围堰接触面位于所述混凝土围堰2的背水面上，且在土工膜连接墙1浇筑前需进行凿毛处理。
39.各锚杆6水平设置，并沿混凝土围堰2的高度方向呈z字型排列，同时形成多个依次排列的预埋钢板安装座。
40.各预埋钢板安装座上分别安装预埋钢板11，且各预埋钢板11沿混凝土围堰2的高度方向呈z字型排列，以延长渗流路径。为保证连接强度，各预埋钢板11的一侧连接混凝土围堰2，另一侧连接土石围堰。
41.各预埋钢板11上依次铺设第二土工膜13和压片钢板12。预埋钢板11上设有与螺栓配合的螺栓孔，所述压片钢板12设有可供螺栓穿过的螺栓孔，螺杆10穿过预埋钢板11和压片钢板12上的螺栓孔，并在两端分别用螺母9将预埋钢板11、第二土工膜13和压片钢板12紧固件连接成一体，使压片钢板12将第二土工膜13紧压在预埋钢板11上。所述预埋钢板11与压片钢板12的材质相同。
42.所述土石围堰的纵断面内铺设第一土工膜5，且所述第一土工膜5在竖直方向预留10～30cm长的褶皱量，以适应土石围堰的沉陷变形。第一土工膜5延伸至所述预埋钢板11，并与所述第二土工膜13的一侧无缝连接，所述第二土工膜13的另一侧与所述混凝土围堰2无缝连接。
43.所述第一土工膜5与所述第二土工膜13都为复合土工膜。复合土工膜之间搭接长度为20cm，且主膜采用焊接连接，外侧无纺布采用粘接或缝结，以提高防渗性能。
44.所述锚杆6、预埋钢板11、第二土工膜13及压片钢板12的外侧浇筑混凝土8形成所述土工膜连接墙1。
45.本发明连接结构整体布置在纵向混凝土围堰2的背水面(见图1，图2)，采用分层施工的方法。每一层的施工工序为：在土石围堰接触面布设锚杆6，将第二土工膜13覆盖在呈z字形固定的预埋钢板11上，使第二土工膜13的安装结构加固以增强结构的防渗效果，再用
压片钢板12及螺杆10、螺母9固定，以上结构作为埋件浇筑在混凝土8内。一层施工完成后方可进行下一层施工，直至封顶。
46.本发明的具体施工方法为：
47.1)锚杆布设
48.纵向混凝土围堰2施工完成后，在土石围堰接触面上布设锚杆6，用于连接固定纵向混凝土围堰2与土工膜连接墙1，增强结构整体性。锚杆的类型、数量及分布根据接触面而定，锚杆布设形式参考图2，图3。
49.2)预埋钢板固定
50.根据土工膜连接墙1的厚度选用合适宽度的2mm厚预埋钢板11，将多块预埋钢板11呈z字形固定在锚杆6上，见图3，图4。两块预埋钢板11之间宜采用焊接的方式连接在一起。预埋钢板11上设有与螺栓配合的螺栓孔，以备后续土工膜的安装施工。
51.3)土工膜安装
52.土石围堰内的第一土工膜5靠近接触面的一端延伸至预埋钢板11，并在呈z字形铺设的预埋钢板11覆盖第二土工膜13，并将第一土工膜5与第二土工膜13稳定可靠地连接，见图3。使用多块压片钢板12将第二土工膜13紧压在预埋钢板11上并通过螺杆10及螺母9固定，进一步增强结构的防渗效果。压片钢板11上设有可供螺栓穿过的螺栓孔，并采用与预埋钢板11相同的材质，宽度与预埋钢板11保持一致，并根据预埋钢板11的长度选用适宜的长度及间距，见图4，图5。相邻土工膜条幅之间搭接长度为20cm，主膜采用焊接连接，焊接前应保持膜体平整，外侧无纺布采用粘接或缝结。位于土石围堰内的第一土工膜5需在竖直方向预留10～30cm长的褶皱量以适应土石围堰的沉陷变形。
53.4)混凝土浇筑
54.埋件(锚杆6、螺母9、螺杆10、预埋钢板11、压片钢板12、第二土工膜13)安装完成后即可进行混凝土8浇筑施工形成土工膜连接墙1，有效提高结构的防渗性。土工膜连接墙1浇筑前，在接触面处需对纵向混凝土围堰2表面进行凿毛处理。混凝土浇筑施工采用分层浇筑的方法，分层厚度参照埋件结构形式而定。待一层混凝土达到规范要求的强度后方可进行下一层混凝土浇筑施工。振捣器振捣时，需保证振捣器与埋件有足够的安全距离，减小浇筑和振捣对埋件的影响。
55.以上所述，仅为本发明的具体实施方案，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。