一種高速過流面的保護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大壩泄洪道高速過流面保護(hù)的設(shè)計及施工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高速過流面的保護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著巴基斯坦水電技術(shù)的開發(fā)，在水壩建設(shè)中，出現(xiàn)了越來越多的中高型水壩。水壩在高水位提閘泄洪時，高速水流對溢洪道表面的沖刷磨損，一直是泄洪道抗沖耐磨的關(guān)鍵考慮因素。目前，溢洪道普遍采用高強(qiáng)度混凝土或鋼板結(jié)構(gòu)護(hù)面，但在某些河流中，電站上游河床兩岸巖體破碎，在雨季，洪水爆發(fā)時，攜帶大量崩塌的碎石進(jìn)入庫區(qū)，使庫區(qū)水位處于超常高水位，泄洪道一旦提閘，高速水流夾雜塊石涌入泄洪道以及消力池，從而導(dǎo)致泄洪道表面混凝土極易被塊石損毀，在水流的長期沖刷下，進(jìn)而形成大面積永久性破壞，嚴(yán)重影響工程永久建筑物的使用壽命以及工程安全。
[0003]在水電站溢洪道設(shè)計中，高速過流面一般采用高強(qiáng)度混凝土作為抗沖耐磨材料，但對于一些泥沙含量較少而塊石含量較多的河床，閘門下游溢洪道消力池內(nèi)淤積的薄層泥沙和塊石在大壩提閘時，容易被高速水流沖走，塊石伴隨著高速水流進(jìn)而對溢洪道底板造成直接損壞。在巖石裂隙非常發(fā)育的河流中修建水電站，塊石撞擊電站溢洪道造成高速過流面破壞的現(xiàn)象更為明顯，高強(qiáng)度混凝土在這樣惡劣的水流環(huán)境下難以達(dá)到抗沖耐磨和保證溢洪道安全的特性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有泄洪道高速過流面設(shè)計技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種設(shè)計合理、安全可靠、效果優(yōu)良，能長久保護(hù)泄洪道高速過流面結(jié)構(gòu)及其施工方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種高速過流面的保護(hù)結(jié)構(gòu)，包括依次澆注連接的基層一期混凝土，中間過渡層的二期混凝土，及保護(hù)面層的花崗巖；所述一期混凝土的頂面設(shè)置一期結(jié)構(gòu)混凝土鋼筋，所述二期混凝土的頂面設(shè)置二期混凝土面層鋼筋；一期混凝土和二期混凝土內(nèi)部通過U型筋拉接，二期混凝土與花崗巖內(nèi)部通過彎頭錨筋或直錨筋拉接；保護(hù)面層的花崗巖成陣列排布，相鄰花崗巖之間填充縫隙混凝土，相鄰兩列的花崗巖錯縫擺放。
[0007]優(yōu)選地，所述保護(hù)面層由分倉施工的倉位組成，相鄰倉位之間設(shè)置施工縫，相鄰倉位之間的施工縫成方形齒狀交錯結(jié)構(gòu)。
[0008]優(yōu)選地，所述二期混凝土內(nèi)部還包括支撐架，所述支撐架包括支撐架螺紋鋼、支撐架角鋼及支撐架扁鋼組成的水平鋼架，支腿螺紋鋼和支腿螺紋鋼組成的鋼架支腿，水平鋼架與鋼架支腿焊接固定。
[0009]優(yōu)選地，所述花崗巖底部設(shè)置有錨桿孔，彎頭錨筋的直頭端或直錨筋一端設(shè)置在所述錨桿孔內(nèi)，并通過注入添加有膨脹劑的水泥漿液固定。
[0010]優(yōu)選地，所述一期混凝土的強(qiáng)度C30 ;所述二期混凝土和縫隙混凝土均為高強(qiáng)度E50雙纖維混凝土，所述雙纖維為鋼纖維和聚丙烯纖維。
[0011]一種高速過流面保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0012]I)在施工面上修建基層一期混凝土及預(yù)埋U型筋，并安裝一期結(jié)構(gòu)混凝土鋼筋；然后綁扎二期混凝土面筋，在花崗巖塊安裝的高程面焊接支撐架；
[0013]2)在二期混凝土面筋上依次鋪排底部固定有彎頭錨筋的花崗巖塊，錯縫擺放并預(yù)留混凝土入倉口 ；一期混凝土和花崗巖塊之間形成含有鋼筋網(wǎng)的箱體空間；
[0014]3)從混凝土入倉口采用灌注澆筑法向箱體空間澆注混凝土，完成中間過渡層二期混凝土 ；
[0015]4) 二期混凝土澆筑完成之后，在預(yù)留混凝土入倉口安裝預(yù)先加工了通孔的花崗巖，然后沿著通孔插入直錨筋并進(jìn)行灌漿，封蓋混凝土入倉口 ；
[0016]5)當(dāng)灌注的混凝土達(dá)到凝期后，采用砂輪機(jī)對過流面花崗巖塊接縫處的縫隙混凝土進(jìn)行磨光處理，使之形成光滑平整的過流面。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述底部固定有彎頭錨筋的花崗巖塊制作方法為，花崗巖塊被加工成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的方塊，通過鉆錨桿孔、注漿，彎頭錨筋與花崗巖塊制作成為一個整體。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述支撐架形成凸弧段、凹弧段和/或水平段的支撐面，用于支撐花崗巖塊；支撐架包括支撐架螺紋鋼、支撐架角鋼及支撐架扁鋼組成的水平鋼架，支腿螺紋鋼和支腿螺紋鋼組成的鋼架支腿，水平鋼架與鋼架支腿焊接固定。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，二期混凝土采用高強(qiáng)度E50雙纖維混凝土，并且在迎著水流方向的二期混凝土面層一側(cè)設(shè)置臨時施工縫止水帶。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述保護(hù)面層分倉施工，相鄰倉位之間設(shè)置施工縫，相鄰倉位之間的施工縫成方形齒狀交錯結(jié)構(gòu)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0022]本發(fā)明一種高速過流面的保護(hù)結(jié)構(gòu)，用于惡劣的河床地質(zhì)條件下中高型水壩溢洪道工程。通過采用標(biāo)準(zhǔn)的花崗巖塊施工，并且在花崗巖塊安裝之前加工花崗巖鋼支撐架，可方便實現(xiàn)花崗巖表面輪廓控制，從而滿足A級過流面施工要求。采用彎頭錨筋增加花崗巖塊與溢洪道混凝土的錨固力，并在一期混凝土澆筑時預(yù)埋U型鋼筋，使得溢洪道相對獨立的三層結(jié)構(gòu)最終融為一體，形成表面堅硬內(nèi)部穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。安裝U型筋目的是增加與之后灌注的高強(qiáng)度雙纖維混凝土的結(jié)合力。
[0023]本發(fā)明不但設(shè)計理念新穎、安全可靠、操作方便；通過對溢洪道高速過流面層的材質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，大大增強(qiáng)了溢洪道永久建筑物的抗沖耐磨性能，提高水壩的質(zhì)量以及外觀效果。
[0024]進(jìn)一步地，與高強(qiáng)度混凝土抗磨層比，避免了面層混凝土的溫度應(yīng)力問題，避免了產(chǎn)生溫度裂縫的可能。
[0025]進(jìn)一步地，花崗巖被加工成高度尺寸大于其它邊長尺寸的棱柱體，可增加其自身穩(wěn)定性對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有利影響。
[0026]進(jìn)一步，支撐架的支撐作用完成后，便和二期混凝土固定在一起，起到加強(qiáng)中間過渡層強(qiáng)度的作用。
[0027]進(jìn)一步，相鄰倉位之間設(shè)置方形齒狀交錯形式的施工縫，增加相鄰倉位之間的摩擦力。
[0028]本發(fā)明一種高速過流面的保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，通過采用標(biāo)準(zhǔn)的花崗巖塊施工，并且在花崗巖塊安裝之前加工花崗巖鋼支撐架，可方便實現(xiàn)花崗巖表面輪廓控制，從而滿足A級過流面施工要求。施工簡單，周期短，成本低。從工程生命全周期考慮，投資相對較低。
[0029]進(jìn)一步地，花崗巖塊在場外加工，質(zhì)量保證率高，節(jié)省工期。
[0030]進(jìn)一步地，保護(hù)面層分倉施工，相鄰倉位之間設(shè)置方形齒狀交錯形式的施工縫，增加相鄰倉位之間的摩擦力。
【附圖說明】
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[0031]圖1為本發(fā)明中高速過流面的保護(hù)結(jié)構(gòu)斷面示意圖；
[0032]圖2為凸弧段花崗巖塊底部型鋼結(jié)構(gòu)支撐架示意圖；
[0033]圖3為凹弧段及水平段花崗巖塊底部型鋼結(jié)構(gòu)支撐架示意圖；
[0034]圖4為花崗巖塊安裝施工示意圖；
[0035]圖5為單個倉位的花崗巖塊錯縫擺放及施工縫示意圖；
[0036]圖6為花崗巖二期混凝土入倉及混凝土振搗施工工藝圖。
[0037]圖中:1為花崗巖塊；2為二期混凝土 ；3為一期混凝土 ；4為錨桿孔；5為彎頭錨筋；6為縫隙混凝土 ；7為二期混凝土面層鋼筋；8為U型鋼筋；9為一期結(jié)構(gòu)混凝土鋼筋；10為大振搗器；11為小振搗器；12為混凝土吊罐；13為混凝土入倉口 ；14為施工縫；15為臨時施工縫止水帶；16為小型吊車；17為花崗巖專用夾具；18為支撐架螺紋鋼；19為支撐架角鋼；20為支撐架扁鋼；21為支腿螺紋鋼。
具體實施例
[0038]本發(fā)明是溢洪道或類似高速過流面的一種設(shè)計及其施工方案，下面對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0039]如圖1所示，為本發(fā)明一種高速過流面的保護(hù)結(jié)構(gòu)，作為永久結(jié)構(gòu)的溢洪道底板結(jié)構(gòu)(高速過流面保護(hù)結(jié)構(gòu))由三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括保護(hù)面層的天然花崗巖1，中間過渡層的二期高強(qiáng)度E50雙纖維混凝土 2，以及基層一期C30常態(tài)混凝土 3。相鄰花崗巖I之間設(shè)置有間隙，間隙填充縫隙混凝土(高強(qiáng)度雙纖維混凝土)6。一期混凝土 3，二期混凝土 2以及花崗巖I三者構(gòu)成溢洪道底板時，每層結(jié)構(gòu)之間通過不同形式鋼筋5/8，將不同的結(jié)構(gòu)連接在一起，其中一期混凝土 3和二期混凝土 2之間為U型筋8連接，U型筋8倒置設(shè)置，U型口一端埋設(shè)在一期混凝土 3內(nèi)，U型端埋設(shè)在二期混凝土 2內(nèi)；二期混凝土 2與花崗巖I之間為L型錨筋(彎頭錨筋)5連接，通過上述工藝形成外表堅硬內(nèi)部穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)物。L型錨筋(彎頭錨筋)5的直頭端固定在花崗巖I內(nèi)，彎頭端埋設(shè)在二期混凝土 2內(nèi)。一期混凝土3的頂面設(shè)置一期結(jié)構(gòu)混凝土鋼筋9，二期混凝土 2的頂面設(shè)置二期混凝土面層鋼筋7。
[0040]一種高速過流面保護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟:
[0041]I)在施工面上修建基層一期混凝土 3及預(yù)埋U型筋8，并安裝一期結(jié)構(gòu)混凝土鋼筋9 ;然后綁扎二期混凝土面筋7，在花崗巖塊I安裝的高程面焊接支撐架；
[0042]2)在二期混凝土面筋7上依次鋪排底部固定有彎頭錨筋5的花崗巖塊1，錯縫擺放并預(yù)留混凝土入倉口 13 ;—期混凝土 3和花崗巖塊I之間形成含有鋼筋網(wǎng)的箱體空間