本發(fā)明屬于水電水利工程水工建筑物技術領域，具體涉及一種混合壩。

背景技術：

隨著水電戰(zhàn)略的實施，在水能資源豐富的西南、西北地區(qū)，一大批高壩已建、在建或待建。土石壩是當今壩工建設中最常見的一種壩型，也是發(fā)展最快的一種壩型，約占已建大壩總數(shù)的95%以上。全世界壩高超過15m的土石壩有29000多座，其中我國擁有15000余座，主要包括均質土壩、心墻壩和混凝土面板堆石壩等。

鋼筋混凝土面板堆石壩是上世紀70年代后期開始發(fā)展起來的一種新壩型，其在實踐中體現(xiàn)出安全性、經(jīng)濟性、施工方便和適應性良好的特點，雖然起步較晚但發(fā)展很快，深受壩工界的青睞。截至2011年9月，國際上已建、在建和擬建的面板堆石壩，從工程數(shù)量、壩高到工程規(guī)模都居前列。我國至今已建和在建面板堆石壩有270多座，總數(shù)占全世界的50%。隨著大壩建設經(jīng)驗的積累以及設計水平的提高，面板堆石壩的高度還在不斷的增大，水布埡大壩高達233m，為世界上已建最高面板堆石壩，也成為250m級高面板堆石壩的成功案例。大石峽、茨哈峽等擬建的250—300m級超高面板堆石壩目前也在規(guī)劃研究當中。

壩工界對超高面板堆石壩的安全性問題，主要存在以下?lián)模海?）不能正確預測超高面板壩大壩沉降以及沉降導致的面板變形、應力和對止水材料的要求。（2）現(xiàn)有的實驗手段采用縮尺模型材料，是否能正確預測超高面板壩大壩滲透穩(wěn)定性問題以及筑壩材料的物理力學性質。（3）由于上述不確定因素的存在，是否能提出高耐擠壓、高抗裂的混凝土面板材料和結構形式；是否能提出滿足超高面板壩大變形的接縫止水結構形式和材料。

如果擬建的300m級超高面板堆石壩的變形、面板撓度和應力、接縫止水的變形量級達到200m級面板堆石壩的程度，亦可以為壩工界接受，也就解決了300m級超高面板堆石壩的技術瓶頸。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中300m級超高面板堆石壩的技術難關，充分發(fā)揮鋼筋混凝土面板、混凝土壩、低壓縮固體材料和堆石料的各自優(yōu)點和綜合優(yōu)勢，從技術上解決狹窄河谷超高混凝土面板堆石壩的可行性問題，而且能明顯增強壩體防滲結構的可靠性、耐久性、抗震性和安全性，特別是對300m級超高面板壩愈顯優(yōu)越，具有良好的社會、經(jīng)濟和環(huán)境生態(tài)效益。

為此，本發(fā)明提供了一種混合壩，包括由上游側壩和下游側壩所構成的壩體，所述的下游側壩為整體斜面形式；所述的上游側壩上部為斜面形式，上游側壩上部斜面上鋪設有鋼筋混凝土面板，鋼筋混凝土面板的下游側依次設置有墊層區(qū)和過渡區(qū)；上游側壩的下部設有混凝土壩，混凝土壩的下游側設置高模量材料區(qū)，過渡區(qū)的下游側設置有由上游堆石料區(qū)和下游堆石料區(qū)構成的堆石料區(qū)；墊層區(qū)與混凝土壩、高模量材料區(qū)圍成模量過渡區(qū)。

所述的鋼筋混凝土面板與混凝土壩之間通過趾板形式連接，混凝土壩頂部設有凸起部，鋼筋混凝土面板的底部上游側與混凝土壩頂部凸起部之間填筑形成上游壓重塊石料區(qū)和上游鋪蓋區(qū)；上游壓重塊石料區(qū)的頂高程與混凝土壩頂部凸起部同高。

所述的上游側壩上部斜面坡比為1：1.35～1.7；混凝土壩上游坡比為1：0～0.2；混凝土壩下游坡比≥1：0.5；下游側壩斜面坡比為1：1.25～1.8；模量過渡區(qū)下游側坡比為1：2～5；上游堆石料區(qū)和下游堆石料區(qū)的分界線坡比為1：0～1.35；高模量材料區(qū)下游側坡比為1：0.5～5；所述的混凝土壩高度h₁為30m～100m，混凝土壩高度h₁與壩高H的比值為1/5～1/3，高模量材料區(qū)高度h₂與壩高H的比值為0.1～0.4；上游壓重塊石料區(qū)的豎直厚度不小于1m，上游鋪蓋區(qū)的豎直厚度不小于5m，混凝土壩頂部凸起塊高度h₃不小于5.5m，并與上游壓重塊石料區(qū)頂部同高程。

述的高模量材料區(qū)為墊層料或其改性料、過渡料、干貧混凝土料、碾壓混凝土材料或改性砂礫石料。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種混合壩，采用鋼筋混凝土面板、混凝土壩和堆石組合成一種新型擋水建筑物。壩體下部采用低壓縮固體材料填筑，底部低壓縮固體材料的上游部分為防滲體（混凝土壩及其底部的帷幕灌漿），壩體中、上部采用堆石料填筑，并在堆石料上游設置鋼筋混凝土面板，與壩體下部的防滲結構一起，形成封閉的防滲體系。這種混合壩，可以使得300m級超高面板堆石壩的應力、沉降以及分縫結構的變形等等安全性指標，滿足現(xiàn)有的《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（DL/T5016-2011、SL228-98）和《混凝土重力壩設計規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005）的要求，使得300m級超高面板堆石壩在技術上可行，并滿足充分利用當?shù)夭牧希ǘ咽希┑慕?jīng)濟性要求，具有良好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。

附圖說明

以下將結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明的斷面示意圖。

附圖標記說明：1、鋼筋混凝土面板；2、墊層區(qū)；3、過渡區(qū)；4、上游堆石料區(qū)；5、下游堆石料區(qū)；6、高模量材料區(qū)；7、混凝土壩；8、模量過渡區(qū)；9、帷幕灌漿；10、防浪墻；11、上游壓重塊石料區(qū)；12、上游鋪蓋區(qū)；13、基礎固結灌漿；H、壩高；h₁、混凝土壩高度；h₂、高模量材料區(qū)高度；h₃、混凝土壩頂部凸起塊高度；m、上游側壩中上部壩坡邊坡系數(shù)；n、下游側壩壩坡邊坡系數(shù)；w、模量過渡區(qū)下游側坡邊坡系數(shù)；k、上游堆石區(qū)與下游堆石區(qū)的分界線邊坡系數(shù)；t、混凝土壩上游邊坡系數(shù)；S、混凝土壩下游邊坡系數(shù)；r、高模量材料區(qū)下游側邊坡系數(shù)。

具體實施方式

實施例1：

本實施例提供一種混合壩，如圖1所示，包括由上游側壩和下游側壩所構成的壩體，所述的下游側壩為整體斜面形式；所述的上游側壩上部為斜面形式，上游側壩上部斜面上鋪設有鋼筋混凝土面板1，鋼筋混凝土面板1的下游側依次設置有墊層區(qū)2和過渡區(qū)3；上游側壩的下部設有混凝土壩7，混凝土壩7的下游側設置高模量材料區(qū)6，過渡區(qū)3的下游側設置有由上游堆石料區(qū)4和下游堆石料區(qū)5構成的堆石料區(qū)；墊層區(qū)2與混凝土壩7、高模量材料區(qū)6圍成模量過渡區(qū)8；混凝土壩7下的地面內(nèi)灌有帷幕灌漿9，帷幕灌漿9靠近地面的部位灌有基礎固結灌漿13，所述鋼筋混凝土面板1、混凝土壩7和帷幕灌漿9構成防滲結構。

鋼筋混凝土面板1與混凝土壩7之間通過趾板形式連接，混凝土壩7頂部設有凸起部，鋼筋混凝土面板1的底部上游側與混凝土壩7頂部凸起部之間填筑形成上游壓重塊石料區(qū)11和上游鋪蓋區(qū)12，以起到保護作用；上游壓重塊石料區(qū)11的頂高程與混凝土壩7頂部凸起部同高，并且上游壓重塊石料區(qū)11的頂高程應以滿足上游鋪蓋區(qū)12的允許坡降為準。

混凝土壩7按照重力壩設計，設計標準遵守《混凝土重力壩設計規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005）的相關規(guī)定?；炷翂?內(nèi)設置灌漿廊道，在壩體填筑過程中實施帷幕灌漿9，提高了工效，減小了施工干擾，節(jié)省了工期。混凝土壩7的高度，按照減小鋼筋混凝土面板1的應力、變形為200m級面板堆石壩的量級為標準；混凝土壩7的存在，可有效減小鋼筋混凝土面板1的應力和變形。鋼筋混凝土面板1的結構及其止水結構和材料按照200m級面板堆石壩的要求選用即可。

圖1中的堆石料區(qū)壩體結構，必須驗算壩體沉降、變形、應力以及面板撓度和應力、周邊縫、垂直縫變位等，滿足《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（DL/T5016-2011、SL228-98）的規(guī)定；必須驗算混凝土壩的應力和穩(wěn)定，滿足《混凝土重力壩設計規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005）的相關規(guī)定；必須驗算壩體各料區(qū)（包括高模量材料區(qū)）的滲透穩(wěn)定性。

圖1中的混凝土壩混凝土，作為高模量材料區(qū)的防滲結構和壩體防滲結構的關鍵組成部分，采用混凝土澆筑，并設置封閉的止水系統(tǒng)。高模量材料區(qū)選用墊層料、過渡料、碾壓混凝土或者改性砂礫石料等材料，采用碾壓式施工方法，各種堆石料采用面板堆石壩堆石料的施工方法施工。

實施例2：

本實施例在實施例1的基礎上進一步進行說明，本實施例中，壩體中，上游側壩上部斜面坡邊坡系數(shù)m為1.35～1.7；混凝土壩7上游坡邊坡系數(shù)t為0～0.2；混凝土壩7下游坡邊坡系數(shù)S≥0.5，并根據(jù)工程實際確定，混凝土壩在平面投影圖上的軸線可以是直線、折線或弧線；下游側壩斜面坡邊坡系數(shù)n為1.25～1.8，并根據(jù)工程實際確定；模量過渡區(qū)8下游側坡邊坡系數(shù)w為2～5，并根據(jù)工程實際確定；上游堆石料區(qū)4和下游堆石料區(qū)5的分界線坡邊坡系數(shù)k為0～1.35，并根據(jù)工程實際確定，一般取0.2；高模量材料區(qū)6下游側坡邊坡系數(shù)r為0.5～5，并根據(jù)工程實際確定，該區(qū)下游側與堆石的接觸面位置根據(jù)工程實際確定；混凝土壩7高度h₁為30m（壩高H=150m）～100m（壩高H=300m），越小越好，混凝土壩7高度h₁與壩高H的比值為1/5～1/3，并根據(jù)工程實際確定，高模量材料區(qū)6高度h₂與壩高H的比值為0.1～0.4，越小越好；上游壓重塊石料區(qū)11的豎直厚度不小于1m，上游鋪蓋區(qū)12的豎直厚度不小于5m，混凝土壩7頂部凸起塊高度h₃不小于5.5m，并與上游壓重塊石料區(qū)11頂部同高程。

上述參數(shù)必須滿足《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（DL/T5016-2011、SL228-98）和《混凝土重力壩設計規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005）的要求。

實施例3：

墊層區(qū)2、過渡區(qū)3、上游堆石料區(qū)4、下游堆石料區(qū)5、上游壓重塊石料區(qū)11和上游鋪蓋區(qū)12為堆石材料填筑，模量過渡區(qū)8采用改性的堆石料。

堆石材料為建筑物區(qū)開挖料、料場塊石料以及料場砂礫石料。

本發(fā)明的墊層區(qū)2、過渡區(qū)3、上游堆石料區(qū)4、下游堆石料區(qū)5、上游壓重塊石料區(qū)11和上游鋪蓋區(qū)12具體可為堆石材料填筑，模量過渡區(qū)8可采用改性的堆石料。

堆石料的選擇須滿足《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（DL/T5016-2011、SL228-98）的相關要求。上述料區(qū)可以充分利用建筑物的開挖料，減少棄料和渣場的面積，減小大壩施工對環(huán)境的影響，降低工程造價，提高壩體和樞紐的經(jīng)濟指標，具有良好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境生態(tài)效益。

本實施例中，高模量材料區(qū)6為低壓縮材料，低壓縮材料為墊層料或其改性料、過渡料、干貧混凝土料、碾壓混凝土材料或改性砂礫石料。

本實施例的低壓縮材料具體可為墊層料或其改性料、過渡料、干貧混凝土料、碾壓混凝土材料或改性砂礫石料。高模量材料區(qū)6可以幫助混凝土壩7滿足相關規(guī)范對其穩(wěn)定和應力的要求。高模量材料區(qū)6的采用，可以降低壩體和面板的變形、應力，達到200m級面板堆石壩的標準，使得300m級面板堆石壩技術可行、經(jīng)濟安全，使得300m級面板堆石壩可以為人們所接受。

綜上所述，本發(fā)明提供的這種混合壩，采用鋼筋混凝土面板、混凝土壩和堆石組合成一種新型擋水建筑物。壩體下部采用低壓縮固體材料填筑，底部低壓縮固體材料的上游部分為防滲體（混凝土壩及其底部的帷幕灌漿），壩體中、上部采用堆石料填筑，并在堆石料上游設置鋼筋混凝土面板，與壩體下部的防滲結構一起，形成封閉的防滲體系。這種混合壩，可以使得300m級超高面板堆石壩的應力、沉降以及分縫結構的變形等等安全性指標，滿足現(xiàn)有的《混凝土面板堆石壩設計規(guī)范》（DL/T5016-2011、SL228-98）和《混凝土重力壩設計規(guī)范》（L5108-1999、SL319-2005）的要求，使得300m級超高面板堆石壩在技術上可行，并滿足充分利用當?shù)夭牧希ǘ咽希┑慕?jīng)濟性要求，具有良好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。

以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構成對本發(fā)明的保護范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設計均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。