300m级面板堆石坝自承式面板结构体系及安装方法技术

本发明专利技术公开了一种300m级面板堆石坝自承式面板结构体系及安装方法，其中堆石坝包括多段面板分块以及垫层、过渡层、主堆石区和次堆石区；所述主堆石区和所述次堆石区构成了堆石体；相邻的两块面板分块之间的上层面板、下层面板之间还设置有传力凳；所述传力凳的另一端通过所述拉锚筋水平连接所述堆石坝内预埋的锚锭组件；本发明专利技术提供的300m级面板堆石坝自承式面板结构体系及安装方法，结构设计合理，可以有效地提升混凝土面板的结构强度、承载能力、抗裂性能，能够有效减少面板的变形。

【技术实现步骤摘要】
300m级面板堆石坝自承式面板结构体系及安装方法
本专利技术涉及水利水电设备
，尤其涉及一种300m级面板堆石坝自承式面板结构体系及安装方法。
技术介绍
混凝土面板堆石坝是以堆石体为支承结构，在其上游表面浇筑混凝土面板作为防渗结构的堆石坝，简称面板堆石坝或面板坝。混凝土面板堆石坝其属于土石坝类型。混凝土面板堆石坝是60年代以后发展起来的。斜墙(或面板)堆石坝防渗体位于堆石体上游，材料有土料、钢筋混凝土、沥青混凝土、木材等。防渗土体可以放在堆石体上游，也可在土斜墙上设置较厚的堆石层。混凝土面板堆石坝主要由堆石体和防渗系统组成，即具体而言，混凝土面板堆石坝一般由如下结构组成：即混凝土面板(或简称面板)、趾板、垫层、过渡层、主堆石区、次堆石区组成(如图1所示)。然而，对于300m级混凝土面板堆石坝而言，由于大坝增高，面板斜长增大，水压力增高，如果沿用常规面板的结构形式，上层面板对下层面板的累积压力将相应增大，这将恶化下层(特别是底层)面板的应力状态，这将对面板材料性能提出更高的要求。其次，大坝增高导致坝体填料变形增大，坝体较大的变形将导致其附着面板的变形相应增大，从而产生面板间的挤压、弯曲、折断、错台、撕裂等变形，再加上水压力荷载共同作用，常规面板坝的下部面板越来越不甚重负。另外，从国内外已建、在建或拟建的150m～300m级面板坝的面板布置设计可以看出，目前的常规方法均是在主堆石体上游坝面依次铺装“过渡料+垫层料+面板+局部铺盖料”，再辅以面板间的接缝止水设计和址板防渗设计，形成了常规面板坝的整体防渗和挡水结构。常规面板坝均是以堆石体为支承结构，以混凝土面板作为防渗结构。且由于混凝土面板的上、下层面板的累砌方式，下层面板实际上也成为上层面板的支承结构。常规面板坝存在的最大缺点就是上层面板压下层面板的累砌支承方式。在重力作用下，面板沿坝面的重力分量将导致面板的受力状态恶化，且随坝体高度增加，水压力和自重分力增大，面板受力状况堪忧。综上所述，如何解决300m级面板坝的面板防裂变形是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
目前国内外解决此问题的主要途径有四个方面：1)高混凝土面板坝堆石体变形控制方法与相关工程措施研究。因为在面板坝设计中，坝体的变形控制是最重要的因素，它会影响到面板的应力和变形，接缝的位移等。而堆石的变形模量主要取决于堆石材料的性质、堆石的级配和施工压实的情况，对于特高坝而言，应使堆石体达到尽可能高的变形模量，以实现其在自重和水荷载作用下仅产生尽可能小的变形。堆石体的变形主要包括瞬时变形和蠕变变形，它们都与坝体的应力状态和应力水平密切相关，即与坝体的高度有着直接的关系。因此，200m级面板坝的设计方法和施工措施不能简单地复制到300m级面板坝上。2)面板堆石坝接缝系统设计方法与面板应力改善工程措施研究。对于面板堆石坝，其混凝土面板是挡水防渗的主要防线，而面板接缝的止水系统也是大坝防渗的重要组成部分。保证混凝土面板应力的合理分布和接缝系统的安全可靠，是特高混凝土面板坝设计中的重要课题。3)堆石材料工程特性及面板堆石坝数值分析理论研究。(略)4)高面板堆石坝堆石填筑施工方法及控制标准研究。(略)此外，国内已有研究单位开展了多段面板分段支承的研究，但与本文提出的自承式体系截然不同。本文提出的专利技术专利就是探索通过合理的分缝措施改善混凝土面板的应力分布，并利用了已获技术专利的《混凝土面板堆石坝接缝表层的盖板连接结构》的新型止水材料来改进常规的面板接缝止水系统。本专利技术的目的在于提供一种300m级面板堆石坝的自承式面板结构体系及安装方法，以解决上述问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种300m级面板堆石坝的自承式面板结构体系，包括多段面板分块以及垫层、过渡层、主堆石区和次堆石区；所述主堆石区和所述次堆石区构成了堆石体；在相邻的任意两块面板分块结构中：上层面板(即上层混凝土面板)、下层面板(即下层混凝土面板)；相邻的两块上层、下层面板之间还设置有传力凳11；所述传力凳11的一端作为相邻上层面板与下层面板的面板支承支座，且用于将所述上层面板、所述下层面板隔开；所述传力凳的另一端通过所述拉锚筋12水平连接所述堆石坝内预埋的锚锭组件13；所述传力凳用于将各层面板平行于上游坝面的自重分力通过所述传力凳转换传力方向，并经过堆石坝内预埋的所述拉锚筋12、所述锚锭组件13将面板自重分力逐层传递到堆石坝体中。优选的，作为一种可实施方案；每个所述传力凳11具体包括垫板支座110、挡板111、挡板肋条112、抗震防滑齿槽113、锚拉孔114、锚拉后张锚头115；其中，所述挡板111垂直设置在所述垫板支座110的中间位置；所述锚拉孔114贯穿穿过所述垫板支座110；所述拉锚筋12的一端穿过所述锚拉孔114，且通过所述锚拉后张锚头115固定连接在所述传力凳11上，所述拉锚筋12的另一端固定连接在所述锚锭组件13上；所述挡板111的顶面上安装设置有所述挡板肋条112和所述抗震防滑齿槽113。优选的，作为一种可实施方案；每个所述传力凳11上均还设置有四个拉锚头螺栓；所述拉锚头螺栓用于调节所述传力凳张力的松紧。优选的，作为一种可实施方案；所述传力凳11结构中的所述垫板支座110整体呈三角形形状，需要说明的是，垫板支座斜面与水平面的夹角必须与上游坝面与水平面的夹角相同。优选的，作为一种可实施方案；所述垫板支座110的底部两侧面上还设置有多个防滑五面锥116；多个防滑五面锥116均匀设置在所述垫板支座的底部两侧面上。优选的，作为一种可实施方案；在上层面板、下层面板的面板间的水平纵缝、竖直张性缝或压性缝中充填设置有适应变形的复合填料层，且缝面上涂覆设置有单组份聚料止水层117；在上层面板、下层面板的面板间的缝隙内还设置有止水填料层118。优选的，作为一种可实施方案；所述锚锭组件13具体包括土工格栅130、拉锚梁131、拉锚底座132、拉锚护套133以及锚具134；所述土工格栅130的一部分水平铺设位于所述拉锚筋12的底部，所述土工格栅130的另一部分围绕所述传力凳11的底部铺设延伸；所述拉锚底座132与所述拉锚护套133构成用于夹持固定所述拉锚筋的夹具；所述拉锚梁131固定连接在所述夹具内，所述锚具134用于固定所述拉锚筋在所述夹具的拉锚梁内。优选的，作为一种可实施方案；所述锚锭组件13还包括多个拉锚筋定位卡135；所述拉锚筋定位卡135用于竖直嵌入堆石体，卡住所述拉锚筋12，保持其平面布置始终与上游坝面垂直，并对所述拉锚筋12进行限位，但不固定；优选的，作为一种可实施方案；多个所述拉锚筋定位卡135均匀间隔排列卡在所述拉锚筋上。相应地，本专利技术还提供了一种300m级面板堆石坝的自承式面板体系的安装方法，包括如下步骤：首先，进行堆石体的主堆石区和次堆石区的逐层碾压施工，并将拉锚筋和锚锭组件在指定位置和指定高程进行预埋；随后进行过渡层、垫层施工，并将锚锭组件进行预埋，传力凳安装，锚具预紧调平操作，同时进行面板坝施工的其他常规工序操作；然后自下而上进行多段面板分块浇筑的施工操作；在其中的锚锭组件进行预埋的施工操作中还包括如下步骤：在面板水平分缝的相应高程，加上该高程计算得出的坝体预沉降量，确定复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种300m级面板堆石坝自承式面板结构体系，其特征在于，包括多段面板分块以及垫层、过渡层、主堆石区和次堆石区；所述主堆石区和所述次堆石区构成了堆石体；在相邻的任意两块面板分块结构中：上层面板、下层面板；相邻的两块上层面板、下层面板之间还设置有传力凳(11)；所述传力凳(11)的一端作为相邻上层面板与下层面板的面板支承支座，且用于将所述上层面板、所述下层面板隔开；所述传力凳的另一端通过所述拉锚筋(12)水平连接所述堆石坝内预埋的锚锭组件(13)；所述传力凳用于将各层面板平行于上游坝面的自重分力通过所述传力凳转换传力方向，并经过堆石坝内预埋的所述拉锚筋(12)、所述锚锭组件(13)将面板自重分力逐层传递到堆石坝体中。

【技术特征摘要】
2015.12.29 CN 20152112666911.一种300m级面板堆石坝自承式面板结构体系，其特征在于，包括多段面板分块以及垫层、过渡层、主堆石区和次堆石区；所述主堆石区和所述次堆石区构成了堆石体；在相邻的任意两块面板分块结构中：上层面板、下层面板；相邻的两块上层面板、下层面板之间还设置有传力凳(11)；所述传力凳(11)的一端作为相邻上层面板与下层面板的面板支承支座，且用于将所述上层面板、所述下层面板隔开；所述传力凳的另一端通过拉锚筋(12)水平连接所述堆石坝内预埋的锚锭组件(13)；所述传力凳用于将各层面板平行于上游坝面的自重分力通过所述传力凳转换传力方向，并经过堆石坝内预埋的所述拉锚筋(12)、所述锚锭组件(13)将面板自重分力逐层传递到堆石坝体中。2.如权利要求1所述的300m级面板堆石坝自承式面板结构体系，其特征在于，每个所述传力凳(11)具体包括垫板支座(110)、挡板(111)、挡板肋条(112)、抗震防滑齿槽(113)、锚拉孔(114)、锚拉后张锚头(115)；其中，所述挡板(111)垂直设置在所述垫板支座(110)的中间位置；所述锚拉孔(114)贯穿穿过所述垫板支座(110)；所述拉锚筋(12)的一端穿过所述锚拉孔(114)，且通过所述锚拉后张锚头(115)固定连接在所述传力凳(11)上，所述拉锚筋(12)的另一端固定连接在所述锚锭组件(13)上；所述挡板(111)的顶面上安装设置有所述挡板肋条(112)和所述抗震防滑齿槽(113)。3.如权利要求2所述的300m级面板堆石坝自承式面板结构体系，其特征在于，每个所述传力凳(11)上均还设置有四个拉锚头螺栓；所述拉锚头螺栓用于调节所述传力凳张力的松紧。4.如权利要求3所述的300m级面板堆石坝自承式面板结构体系，其特征在于，所述传力凳(11)结构中的所述垫板支座(110)整体呈三角形形状。5.如权利要求4所述的300m级面板堆石坝自承式面板结构体系，其特征在于，所述垫板支座(110)的底部两侧面上还设置有多个防滑五面锥(116)；多个防滑五面锥(116)均匀设置在所述垫板支座的底部两侧面上。6.如权利要求5所述的300m级面板堆石坝自承式面板结构体系，其特征在于，在上层面板、下层面板的面板间的水平纵缝、竖直张性缝或压性缝中充填设置有适应变形的复合填料层，且缝面上涂覆设置有单组份聚料止水层(117)；在上层面板、下层面板的面板间的相邻缝内还设置有止水填料(118)。7.如权利要求6所述的300m级...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志斌，孙志恒，李章浩，徐耀，
申请(专利权)人：云南华电金沙江中游水电开发有限公司，北京中水科海利工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53