一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法

本发明属于土石坝建筑，涉及一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法。

背景技术：

1、随着水电开发工作的持续推进，我国水利工程的坝址条件日趋复杂，在覆盖层地基上建坝已“难以避让”。目前我国已建并规划的有狮子坪、黄金坪、下坂地、泸定、旁多、冶勒、阿尔塔什等多座高土石坝工程，其覆盖层深度均达到或超过了百米。防渗体是大坝的重重要部位，研究进一步提高深厚覆盖层上土石坝防渗体系的安全性的设计和施工技术尤为重要。

2、在覆盖层地基上的面板坝工程将防渗墙设置在坝体之外的上游侧，避免了坝体重力的直接作用，防渗墙损伤破坏风险较小。但是传统的混凝土面板堆石坝，防渗系统的构造比较复杂，其组成包括混凝土面板、趾板、连接板、防渗墙及彼此间的止水缝。但由于覆盖层地基土与防渗墙混凝土材料模量差异明显，在库水压力作用下，很容易使连接板与防渗墙间的止水缝发生过大剪切变形而出现损伤破坏。因此，如何解决传统覆盖层上面板堆石坝的止水缝变形过大造成大坝渗漏进而发生渗透破坏的问题至关重要。

技术实现思路

1、针对传统覆盖层上混凝土面板堆石坝由于覆盖层地基土与防渗墙混凝土材料模量差异大而导致止水缝变形过大而破坏的问题，本发明提供一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计和施工方法，取消了连接板和止水缝的设计，同时采用粘土和沥青混凝土双层防渗设计，有效提高了防渗体的安全性。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法，所述方法通过高塑性土9和粘土10包裹混凝土防渗墙2顶部，并预留超高的(用于克服防渗墙插入量)防渗墙与面板间水平防渗设计，取消了连接板及其与防渗墙的止水缝结构，同时在防渗墙下游侧与趾板底部设置沥青混凝土的第二道水平防渗体，提高防渗体的安全性。包括以下步骤：

4、1)混凝土防渗墙2下游面与混凝土面板6下部之间设置沥青混凝土水平防渗层，采用振动碾压法施工。沥青混凝土水平防渗层底部为覆盖层3。

5、2)混凝土防渗墙顶部高出覆盖层3的部分依次包裹高塑性土9和粘土10，并水平延伸到混凝土面板6，采用振动碾压法施工。

6、具体实施过程包括以下步骤：

7、1)坝体堆石料1逐层填筑，振动碾压法施工，直至坝顶。

8、2)在覆盖层3顶高程el1，以混凝土防渗墙2中轴线为中心建立施工场地，其中混凝土防渗墙2下游面距趾板5的长度为l。通过抓斗或液压铣施工，沿混凝土防渗墙2轴线将覆盖层3开挖成槽，宽度为d1，并采用泥浆护壁，然后通过直升式导管法浇筑普通混凝土，完成混凝土防渗墙2的主体施工，所述混凝土防渗墙2主体为一期防渗墙，其宽度为d1

9、3)混凝土防渗墙2顶部h1范围内设计为梯形，作为二期防渗墙，顶部宽度为d2，设置模板，并采用现浇法完成施工。其中，d2小于d1。

10、4)在混凝土防渗墙2的下游侧至混凝土面板6下部水平铺设沥青混凝土4，厚度为h3，宽度为d3，作为沥青混凝土水平防渗层。

11、5)混凝土面板6底部设置趾板5，且趾板5布设于沥青混凝土4上方，具体的：设置模板，采用现浇法施工趾板5，采用滑模施工方法浇筑混凝土面板6，完成混凝土面板6与基岩/趾板5间的周边缝7及混凝土面板6的竖缝施工。

12、6)混凝土防渗墙2上游侧设置高h4，宽d4的反滤层8，采用振动碾压法施工。

13、7)以混凝土防渗墙2中轴线为中心，在防渗墙2高出覆盖层3的区域设置宽d5高h5的高塑性土区9(高塑性土区9的顶面位于二期防渗墙顶面上方)，且高塑性土9向下游延伸至混凝土趾板5，延伸区高度为h2，延伸区位于沥青混凝土4上方，即混凝土防渗墙2上游侧高塑性土区9底面与反滤层8接触，下游侧高塑性土区9底面与沥青混凝土4接触。所述的高塑性土外侧设置粘土区10，高度为h6，向下游延伸至混凝土面板6，水平向上游延伸至反滤层8，端部设置反滤层8保护，采用振动碾压法施工。其中，粘土区10的上表面位于高塑性土区9的上方。

14、进一步的，所述的粘土10的厚度需满足渗透破坏和渗流量的要求。

15、进一步的，所述的混凝土防渗墙2下游侧的沥青混凝土4的水平长度需超过趾板5下游侧，并向上需延伸直至与混凝土面板6接触。即在坝体堆石料1内部位于趾板3右侧、混凝土面板6下方的位置铺设沥青混凝土4。

16、本发明的有益效果为：

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是提出了一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法，取消了传统混凝土面板坝的连接板及其与趾板/防渗墙间的止水缝结构，且双层水平防渗体的安全性更高。主要体现在高塑性土和粘土可很好的适应覆盖层与混凝土防渗墙模量差导致的不均匀沉降，取消了传统的防渗墙下游侧与连接板之间的止水结构。防渗墙顶部的梯形设计，保证了高塑性土在沉降过程中与防渗墙的紧密贴合，沥青混凝土和粘土的双层防渗设计进一步降低了防渗体的渗流破坏风险。

技术特征：

1.一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法，其特征在于，所述的设计及施工方法通过高塑性土(9)和粘土(10)包裹混凝土防渗墙(2)顶部，并设计防渗墙与面板之间的沥青混凝土水平防渗层，取消了连接板及其与防渗墙的止水缝结构，同时在防渗墙下游侧与趾板底部设置沥青混凝土的第二道水平防渗体，提高防渗体的安全性；包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法，其特征在于，所述的混凝土防渗墙(2)下游侧的沥青混凝土(4)的水平长度需超过趾板(5)下游侧，并向上需延伸直至与混凝土面板(6)接触。

4.根据权利要求2所述的一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法，其特征在于，所述的粘土区(10)的厚度需满足渗透破坏和渗流量的要求。

技术总结
本发明属于土石坝建筑技术领域，提供一种深厚覆盖层上面板坝混凝土面板与防渗墙间水平防渗的设计及施工方法。所步骤如下：1)施工混凝土面板坝坝体，混凝土防渗墙、趾板和面板；2)防渗墙下游侧至趾板下部设置并施工沥青混凝土；3)防渗墙顶部包裹高塑性土和粘土并水平延伸至面板。本发明设计防渗墙与面板之间的沥青混凝土水平防渗层，取消连接板及其与防渗墙的止水缝结构，同时在防渗墙下游侧与趾板底部设置沥青混凝土的第二道水平防渗体，同时采用粘土和沥青混凝土双层防渗设计，能够进一步降低防渗体的渗流破坏风险。

技术研发人员：邹德高,屈永倩,孔宪京,周晨光,刘京茂,陈楷,常哲瑜
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21