專利名稱：基于堆石混凝土的堆石壩加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堤壩施工方法，特別是一種基于堆石混凝土的堆石壩加固方法。
背景技術(shù)：
堆石壩是土石壩的一種，其為主體采用石料填筑，配以防滲體建成的壩。由于堆石壩具有可以就地取材、能適應(yīng)各種不同的地形地質(zhì)條件和氣候條件、抵御高烈度地震的能力強等優(yōu)點，堆石壩的建設(shè)和筑壩技術(shù)得以快速發(fā)展。目前，我國為了使用西部的水力資源修建了大量面板堆石壩和心墻堆石壩。但是，西部地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，地震頻繁且烈度大，需要特別關(guān)注大壩抗震安全。實際震害和振動臺試驗成果均表明:在地震作用下，堆石壩壩頂處的堆石體最先失去平衡，并且壩體的初始破壞通常表現(xiàn)為壩頂附近坡面沿平面或近乎平面淺層滑動。對于心墻堆石壩，在壩的上下游面均會出現(xiàn)滑動，而對于面板堆石壩，則會在下游面上出現(xiàn)滑動。因此，必須要對堆石壩的這些部位采取抗震措施。在現(xiàn)有技術(shù)中，堆石壩抗震方法包括:減緩壩坡并設(shè)置馬道、加寬壩頂、在4/5壩高以上部位采用碾壓混凝土加固、采用土工格柵、采用不銹鋼鋼筋加固等。但是，這些抗震方法具有工程造價較高、施工復(fù)雜、對大壩填筑施工干擾較大的缺陷。因此，急需一種工程造價低、施工簡單的堆石壩抗震加固方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于堆石混凝土的堆石壩加固方法。本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法工程造價低，施工簡單，并且對堆石壩填筑施工干擾也較小。根據(jù)本發(fā)明，提出了一種基于堆石混凝土的堆石壩加固方法，包括:步驟一:當(dāng)堆石壩施工到需要加固的高程時，沿壩軸線方向在填筑層中設(shè)置多個堆石條帶；步驟二:向堆石條帶中澆注混凝土以形成堆石混凝土加固體；步驟三:在堆石混凝土加固體的上方繼續(xù)鋪填填筑層；步驟四:重復(fù)步驟一到步驟三，形成多層水平的堆石混凝土加固體，直到達到堆石壩的設(shè)計高程。通過本發(fā)明的方法，能在堆石壩施工過程中逐層形成堆石混凝土加固體，各層堆石混凝土加固體的施工對堆石壩填筑過程影響較小，方便了施工。在一個實施例中，填筑層的厚度與處于其中的堆石條帶的厚度相等。這種設(shè)計可最大程度簡化施工過程，減少對堆石壩填筑施工的干擾。應(yīng)注意地是，用語“厚度相等”并不是指數(shù)學(xué)意義上的完全相等，而是允許有工程施工許可范圍內(nèi)的誤差。在一個優(yōu)選的實施例中，在堆石壩的高程方向上，在相鄰層堆石混凝土加固體之間設(shè)置有多個填筑層。這樣，可進一步減少施工干擾并節(jié)約加固成本，也便于根據(jù)堆石壩實際填筑情況對堆石混凝土加固體的厚度進行調(diào)整。在一個實施例中，堆石條帶的石料的粒徑在150-300_之間。在一個實施例中，在步驟二中，使用的混凝土為自密實混凝土。與普通混凝土相比，自密實混凝土具有更好的流動性以能夠完全填充堆石條帶中的孔隙，從而由自密實混凝土和堆石條帶形成的整體(即，堆石混凝土加固體)具有較高的強度。在一個實施例中，在堆石壩的高程方向上，相鄰層堆石混凝土加固體呈錯開布置。在一個優(yōu)選的實施例中，在堆石壩的高程方向上，相鄰層堆石混凝土加固體之間的距離為2-4m。沿壩軸線方向，同層堆石混凝土加固體之間的距離為2-3m。在一個實施例中，在步驟二中，在澆注混凝土之前，在堆石條帶中設(shè)置一條或多條鋼筋。通過這種設(shè)計，能夠形成帶有鋼筋的堆石混凝土加固體，這種帶有鋼筋的堆石混凝土加固體整體性更好，抗地震能力更強。另外，本發(fā)明的方法所使用的鋼筋量遠小于現(xiàn)有技術(shù)中堆石壩加固方法所使用的鋼筋的量，從而也降低了工程造價成本。在一個優(yōu)選的實施例中，混凝土層的澆注表面距鋼筋表面為50-100mm，以在鋼筋表面形成保護層。在另一個實施例中，鋼筋的長度小于堆石混凝土加固體的長度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法能在壩體施工過程中逐層形成堆石混凝土加固體，各個施工層之間的影響較小，對堆石壩填筑過程的干擾小，方便了施工。另外，本發(fā)明使用的鋼筋的量遠小于現(xiàn)有技術(shù)，從而在保證加固效果的條件下，大幅度降低了工程造價成本。在本發(fā)明中使用了自密實混凝土，自密實混凝土具有更好的流動性從而能夠完全填充堆石條帶中的孔隙，使得堆石混凝土加固體具有較高的強度。


在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中圖1是堆石壩加固范圍示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法的步驟示意圖；圖3是圖1中的加固范圍的放大示意圖；圖4是圖3中的1-1剖視圖；圖5是圖3中的2-2剖視圖；圖6是圖3中的A部分的放大示意圖。在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實際的比例繪制。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖1示意性地顯示了堆石壩10的加固范圍11。為了能夠提高堆石壩10的抗震能力，在一個實施例中，堆石壩10的加固范圍11選擇為壩頂以下到1/5-1/4壩高的范圍。應(yīng)理解的是，在圖1中僅以心墻堆石壩為例顯示了加固范圍，如圖1所示加固范圍包括堆石壩10的上下游兩個邊坡，而在面板堆石壩(未示出)中，加固范圍僅處于無面板的邊坡上。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法20。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法20包括，
步驟21:當(dāng)堆石壩10施工到需要加固的高程時，沿壩軸線方向在填筑層中設(shè)置多個堆石條帶；步驟22:向堆石條帶中澆注混凝土以形成堆石混凝土加固體；步驟23:在堆石混凝土加固體的上方繼續(xù)鋪填填筑層；步驟24:重復(fù)步驟21到步驟23，形成多層水平的堆石混凝土加固體，直到達到堆石壩的設(shè)計高程。通過本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法20，在堆石壩施工過程中逐層形成堆石混凝土加固體(如圖3中的31)，各個施工層之間的影響較小，方便了施工。下面來詳細解釋根據(jù)本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法20的各個步驟。當(dāng)堆石壩10施工到需要加固的高程時，沿壩軸線方向在填筑層(未示出)中設(shè)置第一水平層堆石條帶41、41’、41’’，如步驟21。為了便于施工，將填筑層的厚度和處于該填筑層中的堆石條帶41、41’、41’ ’中的每一個的高度設(shè)置為相同，這樣可最大程度簡化施工過程，減少對堆石壩10填筑施工的干擾。在一個實施例中，第一層堆石條帶41、41’、41’’設(shè)置為沿壩軸線方向的間距為LI (如圖5所示)。在本申請中，用語“填筑層”是指構(gòu)筑堆石壩10時自下而上(沿堆石壩10的高程方向)逐層鋪填碾壓至材料密實而形成的層。在一個具體的實施例中，LI為2-3m。在一個優(yōu)選的實施例中，同層的堆石條帶41、41’、41’’之間的距離LI為2m。如圖5所示，堆石條帶41、41’(圖5中僅顯示了兩個)沿壩軸線方向的寬度L3設(shè)置為0.5-lm。在一個具體的實施例中，堆石條帶41、41’的沿壩軸線方向的寬度L3為0.8m。在一個實施例中，堆石條帶41、41’、41’’選擇粒徑為150-300mm的石料，例如卵石。應(yīng)注意地是，對于心墻堆石壩，堆石條帶41、41’、41’’的橫向延伸距離應(yīng)當(dāng)以不影響心墻13及其保護層為準；而對于面板堆石壩，堆石條帶41、41’、41’’的橫向延伸距離應(yīng)當(dāng)以不影響面板及其保護層為準。在步驟21完成之后，即鋪設(shè)堆石條帶41、41’、41’’完成之后，向各個堆石條帶41、41’、41’’上澆注混凝土以形成堆石混凝土加固體31，如步驟22。在一個優(yōu)選的實施例中，所使用的混凝土為自密實混凝土。與普通混凝土相比，自密實混凝土具有更好的流動性以能夠完全填充堆石條帶41、41’、41’’中石料之間的孔隙，提高堆石混凝土加固體31的抗震強度。為了能進一步提高堆石混凝土加固體31的強度，可在澆注混凝土之前，在各個堆石條帶41、41’、41’’中設(shè)置多條鋼筋61以進一步提高堆石混凝土加固體31的抗震強度。在圖6所示的實施例中，僅設(shè)置了一條鋼筋61。鋼筋61可選擇為現(xiàn)有技術(shù)中常用的鋼筋，例如直徑為32mm的I級螺紋鋼筋(見國標(biāo)GB1499.2-2007)。這樣，即使堆石混凝土加固體31的混凝土發(fā)生斷裂，仍有鋼筋61保持堆石混凝土加固體31的主體結(jié)構(gòu)，從而堆石混凝土加固體31的整體性得到提高，堆石壩10的抗地震能力也會更強。另外，本發(fā)明的方法所使用的鋼筋是現(xiàn)有技術(shù)中常用的鋼筋，并且其使用量遠小于現(xiàn)有技術(shù)中堆石壩加固方法所使用的鋼筋的量，從而也降低了工程造價成本。在一個優(yōu)選的實施例中，鋼筋61的長度小于堆石混凝土加固體31的長度?；炷翆拥臐沧⒈砻?2距鋼筋61表面為50-100mm。這樣，鋼筋61完全處于堆石混凝土加固體31的內(nèi)部，而不會受到外界環(huán)境的影響。在完成第一層堆石混凝土加固體31后，向第一層堆石混凝土加固體31的上方鋪填填筑層43 (如圖4所示)，如步驟23。然后，向填筑層43的上方設(shè)置第二層堆石條帶42、42’以形成第二層堆石混凝土加固體，如此重復(fù)步驟21到步驟23，形成多層堆石混凝土加固體，直到達到堆石壩10的設(shè)計高程。應(yīng)注意地是，各個堆石條帶的厚度均與其所在的填筑層的厚度相等，這樣每一層施工面均不會出現(xiàn)大的臺階或凹陷，方便了施工。在一個優(yōu)選的實施例中，在第一層堆石條帶41和第二層堆石條帶42之間鋪填有多層填筑層，例如沿堆石壩10的高程方向上，在相鄰層堆石條帶之間可設(shè)置3-4個填筑層。在一個優(yōu)選的實施例中，在堆石壩10的高程方向上，相鄰層堆石混凝土加固體的各堆石混凝土加固體31 (或圖4中的堆石條帶41、41’、41’’和42、42’)呈錯開布置。在另一個實施例中，在堆石壩10的高程方向上，相鄰層堆石混凝土加固體之間的距離L2為2-4m。這些設(shè)置方式均有助于提高堆石壩10的抗震性能。此外，各層堆石條帶和堆石混凝土加固體所使用的原料相同而尺寸規(guī)定可根據(jù)實際情況作適應(yīng)性修改，這方便了堆石壩10的施工。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進。本發(fā)明并不局限于文中公開的實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
權(quán)利要求
1.一種基于堆石混凝土的堆石壩加固方法，包括: 步驟一:當(dāng)堆石壩施工到需要加固的高程時，沿壩軸線方向在填筑層中設(shè)置多個堆石條帶； 步驟二:向所述堆石條帶中澆注混凝土以形成堆石混凝土加固體； 步驟三:在所述堆石混凝土加固體的上方繼續(xù)鋪填填筑層； 步驟四:重復(fù)步驟一到步驟三，形成多層水平的堆石混凝土加固體，直到達到堆石壩的設(shè)計高程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟二中，使用的混凝土為自密實混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述填筑層的厚度與處于其中的堆石條帶的厚度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述堆石壩的高程方向上，在相鄰層堆石混凝土加固體之間設(shè)置有多個填筑層。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，沿壩軸線方向，同層的堆石混凝土加固體之間的距離為2-3m。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述堆石壩的高程方向上，相鄰層堆石混凝土加固體呈錯開布置。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述堆石壩的高程方向上，相鄰層堆石混凝土加固體之間的距離為2-4m。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述堆石條帶的石料的粒徑在150-300_之間。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在所述步驟二中，在澆注混凝土之前，在所述堆石條帶中設(shè)置一條或多條鋼筋。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述混凝土層的澆注表面距鋼筋表面為 50-100_。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于堆石混凝土的堆石壩加固方法，包括，步驟一當(dāng)壩體施工到需要加固的高程時，沿壩軸線方向在填筑層中設(shè)置多個堆石條帶；步驟二向堆石條帶中澆注混凝土以形成堆石混凝土加固體；步驟三向堆石混凝土加固體的上方繼續(xù)鋪填填筑層；步驟四重復(fù)步驟一到步驟三，形成多層堆石混凝土加固體，直到達到堆石壩的設(shè)計高程。本發(fā)明的基于堆石混凝土的堆石壩加固方法工程造價低，施工簡單，并且對堆石壩填筑施工的干擾也較小。
文檔編號E02B7/06GK103195026SQ20131011648
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者徐艷杰, 金峰, 張紅曾, 王進廷 申請人:清華大學(xué)