專利名稱：一種具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及混凝土重力壩、拱壩和碾壓混凝土重力壩、拱壩的結(jié)構(gòu)，提供一種具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩。
背景技術(shù)：
目前，在水利水電工程中有大量的混凝土(或碾壓混凝土)重力壩、拱壩。現(xiàn)有技術(shù)中，壩體混凝土直接澆筑在基巖建基面上，并在基巖內(nèi)的上游側(cè)設(shè)置防滲帷幕，其后布置排水孔。為了便于防滲帷幕和排水孔的施工，在壩體的壩踵區(qū)一般設(shè)有基礎(chǔ)灌漿廊道。這種結(jié)構(gòu)形式的弱點在于壩體與建基面之間的抗拉強度不高，而壩體承受荷載時，壩踵處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，拉應(yīng)力很大，從而有可能使壩體與建基面之間被拉開，一旦壩踵開裂，高壓水滲入，可能產(chǎn)生劈裂作用，破壞防滲帷幕與壩體的連接，進而危及大壩的安全。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于改進現(xiàn)有技術(shù)中的不足，解決混凝土壩的壩踵拉應(yīng)力集中問題，提供一種在水壓作用下壩踵承受的彎矩很小、水壓與壩體自重荷載疊加后壩踵處于受壓狀態(tài)的具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型提供的一種具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩，在壩踵區(qū)域設(shè)有基礎(chǔ)灌漿廊道，基巖內(nèi)壩踵的下方設(shè)置防滲帷幕，其特征在于在壩踵的基礎(chǔ)灌漿廊道的附近設(shè)置兩條結(jié)構(gòu)縫一條橫向結(jié)構(gòu)縫和一條豎向結(jié)構(gòu)縫所述橫向結(jié)構(gòu)縫是一條貫穿于壩體的上游面和基礎(chǔ)灌漿廊道的上游面之間的水平結(jié)構(gòu)縫，該結(jié)構(gòu)縫設(shè)在所述灌漿廊道的頂部和下部底板之間的任何位置上，所述橫向結(jié)構(gòu)縫的上游端設(shè)有止水結(jié)構(gòu)；所述豎向結(jié)構(gòu)縫是從所述廊道的底板向下直至建基面設(shè)置的結(jié)構(gòu)縫，該結(jié)構(gòu)縫應(yīng)設(shè)于所述防滲帷幕的下游側(cè)。
由所述橫向結(jié)構(gòu)縫和豎向結(jié)構(gòu)縫使壩踵區(qū)域形成了與壩體相對獨立的單體——壩踵塊。
通過在壩體的壩踵處設(shè)置所述橫向結(jié)構(gòu)縫和豎向結(jié)構(gòu)縫，形成的壩踵塊從壩體中相對獨立出來，從而使壩踵處的受力特性發(fā)生了變化。當沒有設(shè)置所述橫向結(jié)構(gòu)縫和豎向結(jié)構(gòu)縫時，在水壓力的作用下，壩體是一個受彎的懸臂梁，壩踵會產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力；但設(shè)置所述的結(jié)構(gòu)縫后，壩踵塊承受的彎矩很小，水壓與壩體的自重荷載疊加后，壩踵塊處于受壓狀態(tài)，這樣，就可以從根本上改善混凝土壩壩踵的應(yīng)力狀態(tài)，消除對大壩的一個潛在的威脅。
所述橫向結(jié)構(gòu)縫位置的一個實施方案是與所述廊道的底板在同一個水平面上而與廊道下底板相接，這樣，施工比較方便。而為了便于對所述橫向結(jié)構(gòu)縫的監(jiān)測和維修，則所述橫向結(jié)構(gòu)縫以設(shè)置在廊道底板以上1～1.5米處為好。
所述豎向結(jié)構(gòu)縫可以是垂直的結(jié)構(gòu)縫，也可以是略微向下游方向傾斜的結(jié)構(gòu)縫，縫面與鉛直面的夾角φ一般在0-30度之間。該夾角不能過大，否則會使壩踵塊出現(xiàn)一個尖角，使應(yīng)力情況變差；另外，也會減少下游側(cè)壩體的抗剪面積。
在水壓力的作用下，豎向結(jié)構(gòu)縫的下游側(cè)壩體與建基面之間的接縫要承受絕大部分剪切應(yīng)力。當下游側(cè)壩體沿建基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求時，可以設(shè)置水平鋼筋穿過豎向結(jié)構(gòu)縫，提高下游側(cè)壩體的抗剪能力，但鋼筋提供的總拉力不應(yīng)大于壩踵塊沿建基面的抗剪能力。但是，當壩體沿建基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)足夠大時，也可以不設(shè)水平鋼筋。
所述豎向結(jié)構(gòu)縫不設(shè)止水，它可以增加帷幕后壩基排水的效果。
依靠橫向結(jié)構(gòu)縫和豎向結(jié)構(gòu)縫，壩踵塊與壩體被分割開來，形成了獨立的單體。
本實用新型提供的具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩，解決了混凝土壩壩踵處拉應(yīng)力集中的問題，在水壓作用下壩踵承受很小的彎矩，與壩體自重荷載疊加后壩踵處于受壓狀態(tài)，從根本上改善混凝土壩壩踵的應(yīng)力狀態(tài)，消除了對大壩的一個潛在的危險。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型提供的一種具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩的斷面示意圖；圖2為示出壩踵塊的局部放大示意圖；圖3為在豎向結(jié)構(gòu)縫處設(shè)置水平鋼筋的示意圖。
具體實施方式
如
圖1和2所示，本實用新型提供的具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩，壩體1的基礎(chǔ)灌漿廊道2的附近設(shè)置兩條結(jié)構(gòu)縫一條水平結(jié)構(gòu)縫3和一條豎向結(jié)構(gòu)縫4，在壩踵處形成了一塊與壩體1相對獨立的壩踵塊5。
水平結(jié)構(gòu)縫3是貫穿于壩踵的上游面11和灌漿廊道2的上游面21之間，該結(jié)構(gòu)縫3可以設(shè)在灌漿廊道2的頂部22和下部底板23之間的任何位置上，本實施例中的水平結(jié)構(gòu)縫3設(shè)置在廊道底板23以上1～1.5米高度的位置處，也可以與廊道底板23在同一個水平面上而與廊道下底板23相接。
橫向結(jié)構(gòu)縫3的上游端設(shè)有止水結(jié)構(gòu)31。
橫向結(jié)構(gòu)縫3結(jié)構(gòu)縫水平布置，也可以略微傾斜，其結(jié)構(gòu)縫與水平面的夾角最大為±30度。
在灌漿廊道2的下面向巖石層深處設(shè)有防滲帷幕6和排水孔7，豎向結(jié)構(gòu)縫4是從廊道底板23向下直至建基面0設(shè)置的結(jié)構(gòu)縫，豎向結(jié)構(gòu)縫4應(yīng)設(shè)于防滲帷幕6的下游側(cè)。因設(shè)置了水平結(jié)構(gòu)縫3和豎向結(jié)構(gòu)縫4，使壩踵形成與壩體相對獨立的單體——壩踵塊5。
豎向結(jié)構(gòu)縫4可以是垂直的結(jié)構(gòu)縫，也可以是向下游方向傾斜的結(jié)構(gòu)縫。如
圖1、2、3所示的豎向結(jié)構(gòu)縫4為傾斜縫，與垂直面的夾角φ為15度。
在實際施工中，在澆筑壩體時，澆筑到橫向結(jié)構(gòu)縫和豎向結(jié)構(gòu)縫所在位置，可以在縫面設(shè)置隔離介質(zhì)，如PVC薄膜，再進行后澆塊的澆筑施工。在水平結(jié)構(gòu)縫的上游端設(shè)置止水結(jié)構(gòu)31。如果將橫向結(jié)構(gòu)縫3設(shè)置在與廊道底板23相接的位置上，將豎向結(jié)構(gòu)縫的上端部設(shè)置在廊道底板23的下游端，則施工比較方便。
在需要設(shè)置水平鋼筋8通過垂直結(jié)構(gòu)縫4時，如圖3所示，該水平鋼筋8的兩端分別被澆筑在壩體和壩踵塊中。
權(quán)利要求1.一種具有獨立壩踵塊結(jié)構(gòu)的混凝土壩，在壩踵區(qū)域設(shè)有基礎(chǔ)灌漿廊道，基巖內(nèi)壩踵的下方設(shè)置防滲帷幕，其特征在于在壩踵的基礎(chǔ)灌漿廊道的附近設(shè)置兩條結(jié)構(gòu)縫一條橫向結(jié)構(gòu)縫和一條豎向結(jié)構(gòu)縫所述橫向結(jié)構(gòu)縫是一條貫穿于壩體上游面和灌漿廊道的上游面之間的結(jié)構(gòu)縫，該結(jié)構(gòu)縫設(shè)在所述灌漿廊道的頂部和底板之間的任何位置上，所述橫向結(jié)構(gòu)縫的上游端設(shè)有止水結(jié)構(gòu)；所述豎向結(jié)構(gòu)縫是沿所述廊道的底板向下直至建基面設(shè)置的結(jié)構(gòu)縫，該結(jié)構(gòu)縫應(yīng)設(shè)于所述防滲帷幕的下游側(cè)；由所述橫向結(jié)構(gòu)縫和豎向結(jié)構(gòu)縫使壩踵區(qū)域形成了與壩體相對獨立的單體——壩踵塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土壩，其特征在于該橫向結(jié)構(gòu)縫是設(shè)在所述灌漿廊道的頂部和下部底板之間的任何位置上，貫穿于壩體上游面和灌漿廊道的上游面的水平結(jié)構(gòu)縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土壩，其特征在于該橫向結(jié)構(gòu)縫傾斜設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混凝土壩，其特征在于該橫向結(jié)構(gòu)縫與水平面的夾角最大為±30度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土壩，其特征在于該橫向結(jié)構(gòu)縫是與所述廊道底板在同一個水平面上，且與廊道下底板相接，該橫向結(jié)構(gòu)縫水平設(shè)置或與水平面的夾角最大為±30度傾斜設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土壩，其特征在于所述豎向結(jié)構(gòu)縫是垂直的結(jié)構(gòu)縫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土壩，其特征在于所述豎向結(jié)構(gòu)縫是向下游方向傾斜的結(jié)構(gòu)縫，該結(jié)構(gòu)縫與垂直面的夾角φ在0-30度之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6或7所述的混凝土壩，其特征在于設(shè)置水平鋼筋穿過所述豎向結(jié)構(gòu)縫，該水平鋼筋的兩端被分別澆筑在壩體和壩踵塊中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的混凝土壩，其特征在于所述橫向結(jié)構(gòu)縫設(shè)置在廊道底部以上1～1.5米處。
專利摘要本實用新型公開一種具有壩踵塊的混凝土壩(包括混凝土重力壩、拱壩和碾壓混凝土重力壩、拱壩)，其特點是在壩踵的基礎(chǔ)灌漿廊道附近設(shè)置兩條結(jié)構(gòu)縫一條橫向結(jié)構(gòu)縫和一條豎向結(jié)構(gòu)縫，橫向結(jié)構(gòu)縫是一條貫穿于壩踵的上游面到灌漿廊道的上游面之間的水平結(jié)構(gòu)縫，橫向結(jié)構(gòu)縫的上游端設(shè)有止水結(jié)構(gòu)；豎向結(jié)構(gòu)縫是沿廊道的底板向下直至建基面設(shè)置的結(jié)構(gòu)縫，該結(jié)構(gòu)縫設(shè)于防滲帷幕的下游側(cè)；由橫向結(jié)構(gòu)縫和豎向結(jié)構(gòu)縫使壩踵形成與壩體相對獨立的單體——壩踵塊。本實用新型解決了混凝土大壩的壩踵處拉應(yīng)力集中的問題，在水壓作用下，壩踵承受很小的彎矩，與壩體自重荷載疊加后，壩踵處于受壓狀態(tài)，消除大壩壩體與建基面被拉開的潛在危險。
文檔編號E02B7/02GK2672161SQ03275759
公開日2005年1月19日 申請日期2003年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月15日
發(fā)明者厲易生, 張國新, 楊波 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院