增设胶凝砂砾石结构层的150m～300m级高混凝土面板堆石坝的施工方法技术

本发明专利技术属于水电水利工程水工建筑物技术领域，尤其涉及增设胶凝砂砾石结构层的150m～300m级高混凝土面板堆石坝的施工方法。本发明专利技术提出增设胶凝砂砾石结构层的150m～300m级高混凝土面板堆石坝的施工方法，包括所述混凝土面板和垫层区之间设置胶凝砂砾石结构层。本发明专利技术是在混凝土面板与垫层料之间增设胶凝砂砾石结构层，对大坝混凝土面板起到二次防渗和支撑的作用，提高了混凝土面板与胶凝砂砾石坝变形的协调性，以解决大坝因渗透变形导致混凝土面板坍塌破坏的技术难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水电水利工程水工建筑物
，尤其涉及增设胶凝砂砾石结构层的150m～300m级高混凝土面板堆石坝的施工方法。
技术介绍
为了保护生态环境，减少一次能源对大气环境的污染，充分利用再生与清洁能源，大力发展水电产业，而水电大坝是必须修建的主要水工建筑物。而混凝土面板堆石坝是充分利用当地材料坝，既经济又快速，特别适合于偏远山区，尤其是中国的西部地区。中国自1985年开始用现代技术修建混凝土面板堆石坝建成以来，已经走过30年发展历程。在已建成高30m以上的220多座各类面板坝中，坝高100m级的有64座，坝高150m级15座，并陆续建成了天生桥一级，洪家渡、三板溪和水布垭等一批200m级高坝，积累了丰富的科研、设计、施工、运行管理及监测等现代技术经验。中国正在西部准备修建多个300m的高混凝土面板堆石坝，坝工界已展开修建300m级高混凝土面板堆石坝可行性的技术研究。对150m～300m级的高混凝土面板堆石坝而言，存在大坝沉降稳定期长，沉降量大，混凝土面板发生脱空或断板的风险大，对高土石坝大坝的稳定不利，抗地震风险影响因素多等特点。专利技术专利授权公告号CN101935995B公开了堆石混凝土和胶凝砂砾石(CSG)，复合材料坝及其设计与施工方法。该复合材料坝坝体由堆石混凝土部分和胶凝砂砾石部分组成，复合材料坝上游侧坝体为所述堆石混凝土部分，下游侧坝体为所述胶凝砂砾石部分。堆石混凝土部分采用堆石混凝土(RFC)材料浇筑。胶凝砂砾石部分采用胶凝砂砾石材料浇筑。能同时发挥RFC和CSG两种材料的优点，由于坝体上游侧采用堆石混凝土浇筑，可省去上游面布置防渗面板的工序，简化施工，缩短工期，减少坝体工程量；河床砂砾石、开挖弃渣可用来制备RFC和CSG材料，因此更能充分利用开挖料，降低工程造价，大幅减小对环境的负面影响，具有良好的社会、经济和环境生态效益。但是该专利技术的缺点是大坝上游侧的堆石混凝土是用自密实砂浆灌注，不加振捣、单位水泥用量大、水灰比大且高坍落度、干缩性大易产生结构性裂缝，导致大坝漏水而大坝逐渐失去挡水功能。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供增设胶凝砂砾石结构层的150m～300m级高混凝土面板堆石坝的施工方法，所述方法包括如下步骤：步骤一摊铺和碾压主堆石区的石料，碾压层厚80cm；步骤二施工过渡区、垫层区、混凝土挤压边墙和胶凝砂砾石结构层：2.1摊铺碾压过渡料、垫层料、混凝土挤压边墙施工和铺设碾压胶凝砂砾石料，形成下层过渡区、下层垫层区、下层混凝土挤压边墙和下层胶凝砂砾石结构层，厚度均为40cm；2.1.1撒石灰线，以确定下层过渡区、下层垫层区、下层混凝土挤压边墙和下层胶凝砂砾石结构层的边界；2.1.2摊铺过渡料；2.1.3摊铺垫层料；2.1.4施工混凝土挤压边墙：2.1.4.1平整胶凝砂砾石上游基面，为使混凝土挤压边墙的上游面平整，需在每层顶面上游侧宽度不小于1.2m范围内平整胶凝砂砾石料表面，去除起伏波浪形状面和散落的骨料，整平后进行测量放线，标示出挤压机的行走路线；2.1.4.2挤压机吊装就位，边墙挤压前，将挤压机吊装到施工起点，利用水准尺对挤压机身进行调节，使挤压机身处于水平状态，挤压机吊装就位时，将挤压机置于前进的直线方向，使外墙板与已成型边墙外坡面重合，挤压机吊装就位后，安放混凝土挤压边墙角形端头挡板并固定；2.1.4.3挤压成型混凝土挤压边墙，采用混凝土罐车砼运输到现场，采用后退法往挤压机进料口卸料，速凝剂由专设于挤压机的外加剂罐随挤压机边行走边向进料口添加；挤压时速度控制在50m/h左右；边墙挤压成型后，出现上下层接坡间明显错台或边墙坍塌的情况，采用同种砼进行修补处理；2.1.5填筑胶凝砂砾石料，在混凝土挤压边墙成型2h后，进行胶凝砂砾石料的填筑碾压，靠近挤压边墙区域以及挤压边墙以外区域采用振动碾碾压；胶凝砂砾石料采用天然砂砾料或开挖石渣加工料，粒径>30cm，添加胶凝材料水泥和粉煤灰，水、高效减水剂，用液压反铲翻拌6～8遍，拌合均匀后运输至上坝，摊铺、平整、碾压、养护；2.2施工上层过渡区、上层垫层区、上层混凝土挤压边墙和上层胶凝砂砾石结构层，施工步骤同2.1；重复步骤一和步骤二的施工程序使大坝高度上升坝顶，即防浪墙底部高程；步骤三混凝土挤压边墙表面处理与喷涂乳化沥青：3.1对大坝上游混凝土挤压边墙表面高差进行测量；3.2对混凝土挤压边墙表面不平整的进行处理，表面高差控制在+5～-8cm，高出部分采用风镐凿除法，低洼处采用砂浆填补，为面板提供一个平整的支承面；3.3喷涂乳化沥青，混凝土挤压边墙坡面整修完毕后，沥青喷射机由上至下开始喷涂乳化沥青，首先在坡面上喷射一遍乳化沥青，待干后再喷射第二遍乳化沥青，抛洒砂子，然后喷射第三遍乳化沥青，在其面上再洒一层砂子，乳化沥青为沥青含量为60％的溶剂稀释乳液；步骤四混凝土面板施工：4.1凿断与处理混凝土挤压边墙，在沿混凝土面板垂直缝方向将混凝土挤压边墙凿断，凿断深度不小于30cm，缝底宽度不小于6cm，缝口宽度不小于10cm；4.2施工垂直缝砂浆垫层，在混凝土挤压边墙坡面上，确定混凝土面板垂直缝的位置及砂浆垫层的范围，用铁钎在所述范围内凿槽，铺设M20的砂浆垫层，以利于安装止水铜片及侧模；4.3施工周边缝沥青砂浆块，拆除周边缝处趾板止水片的保护设施，露头拉筋用砂轮机磨平，用铁钎、铁撬凿槽，并修整成型，埋设沥青砂垫块，沥青砂垫块之间的缝隙用热沥青灌实；4.4打钢筋网架立筋，安装混凝土面板钢筋前，在混凝土挤压边墙表面间排距2.0～2.5m钻铅锤孔插架立筋架设钢筋网；架立筋用Φ25mm螺纹钢，打入混凝土挤压边墙40cm，按总量的50％布置，其余用板凳筋作架立筋支撑钢筋，并在架立筋上标出钢筋绑扎的设计位置；随着下一步混凝土浇筑要求将架立筋逐步割断，减少混凝土面板与混凝土挤压边墙的相互约束；4.5制作与安装混凝土面板钢筋，现场加工每块混凝土面板钢筋，接头采用剥肋滚压直螺纹套筒连接；将钢筋两端头加工成螺纹型，并用硬质塑料套保护，加工完成的钢筋按要求套丝检查、记录、编号挂牌堆存；将加工完成后的钢筋按编号顺序用钢筋台车水平运至临时堆存地点，16～25吨汽车吊将加工好的钢筋吊至运钢筋的坡面台车上，用5吨卷扬机牵引钢筋台车将其运至安装工作面，每次输送2～3吨钢筋；4.6制作与安装铜止水片，采用四级铜止水片成型机在坝面施工平台现场压制成型，顺坡面下送至周边缝接头处，长度依每块混凝土面板的情况确定，最长连续压制成形140m，铜止水片连接采用双面搭接焊，搭接长度不少于20mm；4.7制作与安装侧模：4.7.1侧模为钢木组合结构，主要由18轻型槽钢配木模板组成，轻型槽钢长为3m-6m，，底部渐变段为6cm厚木模板，每副模板长3m；4.7.2侧模安装在垂直缝底止水安装完成后进行，面板侧模安装自下往上，在仓面两侧布设坡面小车，用5吨卷扬机牵引运输侧模材料，侧模外侧采用三角支撑架固定，三角支撑架用Φ20mm长50cm钢钎固定于混凝土挤压边墙垫层护面上，内侧采用钢筋作支撑；4.7.3侧模初步安装完成后，用连接螺栓调整垂直度，侧模之间的接缝平整，无错台现象；4.8铺设溜槽，溜槽采用梯形形状，每节长2.0米，端部设连接挂勾，滑模下滑时，在钢筋网上铺设并分段固本文档来自技高网...

【技术保护点】
增设胶凝砂砾石结构层的150m～300m级高混凝土面板堆石坝的施工方法，所述方法包括如下步骤：步骤一摊铺和碾压主堆石区的石料，碾压层厚80cm；步骤二施工过渡区、垫层区、混凝土挤压边墙和胶凝砂砾石结构层：2.1摊铺碾压过渡料、垫层料、混凝土挤压边墙施工和铺设碾压胶凝砂砾石料，形成下层过渡区、下层垫层区、下层混凝土挤压边墙和下层胶凝砂砾石结构层，厚度均为40cm；2.1.1撒石灰线，以确定下层过渡区、下层垫层区、下层混凝土挤压边墙和下层胶凝砂砾石结构层的边界；2.1.2摊铺过渡料；2.1.3摊铺垫层料；2.1.4施工混凝土挤压边墙：2.1.4.1平整胶凝砂砾石上游基面，在每层顶面上游侧宽度不小于1.2m范围内平整胶凝砂砾石料表面，去除起伏波浪形状面和散落的骨料，整平后进行测量放线，标示出挤压机的行走路线；2.1.4.2挤压机吊装就位，边墙挤压前，将挤压机吊装到施工起点，利用水准尺对挤压机身进行调节，使挤压机身处于水平状态，挤压机吊装就位时，将挤压机置于前进的直线方向，使外墙板与已成型边墙外坡面重合，挤压机吊装就位后，安放混凝土挤压边墙角形端头挡板并固定；2.1.4.3挤压成型混凝土挤压边墙，采用混凝土罐车砼运输到现场，采用后退法往挤压机进料口卸料，速凝剂由专设于挤压机的外加剂罐随挤压机边行走边向进料口添加；挤压时速度控制在50m/h左右；边墙挤压成型后，出现上下层接坡间明显错台或边墙坍塌的情况，采用同种砼进行修补处理；2.1.5填筑胶凝砂砾石料，在混凝土挤压边墙成型2h后，进行胶凝砂砾石料的填筑碾压，靠近挤压边墙区域以及挤压边墙以外区域采用振动碾碾压；胶凝砂砾石料采用天然砂砾料或开挖石渣加工料，粒径>30cm，添加胶凝材料为水泥和粉煤灰，水、高效减水剂，用液压反铲翻拌6～8遍，拌合均匀后运输至上坝，摊铺、平整、碾压、养护；2.2施工上层过渡区、上层垫层区、上层混凝土挤压边墙和上层胶凝砂砾石结构层，施工步骤同2.1；重复步骤一和步骤二的施工程序使大坝高度上升坝顶，即防浪墙底部高程；步骤三混凝土挤压边墙表面处理与喷涂乳化沥青：3.1对大坝上游混凝土挤压边墙表面高差进行测量；3.2对混凝土挤压边墙表面不平整的进行处理，表面高差控制在+5～‑8cm，高出部分采用风镐凿除，低洼处采用砂浆填补；3.3喷涂乳化沥青，混凝土挤压边墙坡面整修完毕后，沥青喷射机由上至下开始喷涂乳化沥青，首先在坡面上喷射一遍乳化沥青，待干后再喷射第二遍乳化沥青，抛洒砂子，然后喷射第三遍乳化沥青，在其面上再洒一层砂子，乳化沥青为沥青含量为60％的溶剂稀释乳液；步骤四施工混凝土面板：4.1凿断与处理混凝土挤压边墙，在沿混凝土面板垂直缝方向将混凝土挤压边墙凿断，凿断深度不小于30cm，缝底宽度不小于6cm，缝口宽度不小于10cm；4.2施工垂直缝砂浆垫层，在混凝土挤压边墙坡面上，确定混凝土面板垂直缝的位置及砂浆垫层的范围，用铁钎在所述范围内凿槽，铺设M20的砂浆垫层；4.3施工周边缝沥青砂浆块，拆除周边缝处趾板止水片的保护设施，露头拉筋用砂轮机磨平，用铁钎、铁撬凿槽，并修整成型，埋设沥青砂垫块，沥青砂垫块之间的缝隙用热沥青灌实；4.4打钢筋网架立筋，安装混凝土面板钢筋前，在混凝土挤压边墙表面间排距2.0～2.5m钻铅锤孔插架立筋架设钢筋网；架立筋用Φ25mm螺纹钢，打入混凝土挤压边墙40cm，按总量的50％布置，其余用板凳筋作架立筋支撑钢筋，并在架立筋上标出钢筋绑扎的设计位置；将架立筋逐步割断；4.5制作与安装混凝土面板钢筋，现场加工每块混凝土面板钢筋，混凝土面板钢筋接头采用剥肋滚压直螺纹套筒连接；将混凝土面板钢筋两端头加工成螺纹型，并用硬质塑料套保护；将加工完成后的钢筋按编号顺序用钢筋台车水平运至临时堆存地点，16～25吨汽车吊将加工好的钢筋吊至运钢筋的坡面台车上，用5吨卷扬机牵引钢筋台车将其运至安装工作面；4.6制作与安装铜止水片，采用四级铜止水片成型机在坝面施工平台现场压制成型，顺坡面下送至周边缝接头处，连续压制成形不大于140m，铜止水片连接采用双面搭接焊，搭接长度不少于20mm；4.7制作与安装侧模：4.7.1混凝土面板侧模为钢木组合结构，由18轻型槽钢配木模板组成，轻型槽钢长为3m‑6m，底部渐变段为6cm厚木模板，每副混凝土面板模板长3m；4.7.2混凝土面板侧模安装在垂直缝底止水安装完成后进行，混凝土面板侧模安装自下往上，在仓面两侧布设坡面小车，用5吨卷扬机牵引运输侧模材料，混凝土面板侧模外侧采用三角支撑架固定，三角支撑架用Φ20mm长50cm钢钎固定于混凝土挤压边墙垫层护面上，内侧采用钢筋作支撑；4.7.3混凝土面板侧模初步安装完成后，用连接螺栓调整垂直度，混凝土面板侧模之间的接缝平整，无错台现象；4.8铺设溜槽，溜槽采用梯形形状，每节长2.0米，...

【技术特征摘要】
1.增设胶凝砂砾石结构层的150m～300m级高混凝土面板堆石坝的施工方法，所述方法包括如下步骤：步骤一摊铺和碾压主堆石区的石料，碾压层厚80cm；步骤二施工过渡区、垫层区、混凝土挤压边墙和胶凝砂砾石结构层：2.1摊铺碾压过渡料、垫层料、混凝土挤压边墙施工和铺设碾压胶凝砂砾石料，形成下层过渡区、下层垫层区、下层混凝土挤压边墙和下层胶凝砂砾石结构层，厚度均为40cm；2.1.1撒石灰线，以确定下层过渡区、下层垫层区、下层混凝土挤压边墙和下层胶凝砂砾石结构层的边界；2.1.2摊铺过渡料；2.1.3摊铺垫层料；2.1.4施工混凝土挤压边墙：2.1.4.1平整胶凝砂砾石上游基面，在每层顶面上游侧宽度不小于1.2m范围内平整胶凝砂砾石料表面，去除起伏波浪形状面和散落的骨料，整平后进行测量放线，标示出挤压机的行走路线；2.1.4.2挤压机吊装就位，边墙挤压前，将挤压机吊装到施工起点，利用水准尺对挤压机身进行调节，使挤压机身处于水平状态，挤压机吊装就位时，将挤压机置于前进的直线方向，使外墙板与已成型边墙外坡面重合，挤压机吊装就位后，安放混凝土挤压边墙角形端头挡板并固定；2.1.4.3挤压成型混凝土挤压边墙，采用混凝土罐车砼运输到现场，采用后退法往挤压机进料口卸料，速凝剂由专设于挤压机的外加剂罐随挤压机边行走边向进料口添加；挤压时速度控制在50m/h左右；边墙挤压成型后，出现上下层接坡间明显错台或边墙坍塌的情况，采用同种砼进行修补处理；2.1.5填筑胶凝砂砾石料，在混凝土挤压边墙成型2h后，进行胶凝砂砾石料的填筑碾压，靠近挤压边墙区域以及挤压边墙以外区域采用振动碾碾压；胶凝砂砾石料采用天然砂砾料或开挖石渣加工料，粒径>30cm，添加胶凝材料为水泥和粉煤灰，水、高效减水剂，用液压反铲翻拌6～8遍，拌合均匀后运输至上坝，摊铺、平整、碾压、养护；2.2施工上层过渡区、上层垫层区、上层混凝土挤压边墙和上层胶凝砂砾石结构层，施工步骤同2.1；重复步骤一和步骤二的施工程序使大坝高度上升坝顶，即防浪墙底部高程；步骤三混凝土挤压边墙表面处理与喷涂乳化沥青：3.1对大坝上游混凝土挤压边墙表面高差进行测量；3.2对混凝土挤压边墙表面不平整的进行处理，表面高差控制在+5～-8cm，高出部分采用风镐凿除，低洼处采用砂浆填补；3.3喷涂乳化沥青，混凝土挤压边墙坡面整修完毕后，沥青喷射机由上至下开始喷涂乳化沥青，首先在坡面上喷射一遍乳化沥青，待干后再喷射第二遍乳化沥青，抛洒砂子，然后喷射第三遍乳化沥青，在其面上再洒一层砂子，乳化沥青为沥青含量为60％的溶剂稀释乳液；步骤四施工混凝土面板：4.1凿断与处理混凝土挤压边墙，在沿混凝土面板垂直缝方向将混凝土挤压边墙凿断，凿断深度不小于30cm，缝底宽度不小于6cm，缝口宽度不小于10cm；4.2施工垂直缝砂浆垫层，在混凝土挤压边墙坡面上，确定混凝土面板垂直缝的位置及砂浆垫层的范围，用铁钎在所述范围内凿槽，铺设M20的砂浆垫层；4.3施工周边缝沥青砂浆块，拆除周边缝处趾板止水片的保护设施，露头拉筋用砂轮机磨平，用铁钎、铁撬凿槽，并修整成型，埋设沥青砂垫块，沥青砂垫块之间的缝隙用热沥青灌实；4.4打钢筋网架立筋，安装混凝土面板钢筋前，在混凝土挤压边墙表面间排距2.0～2.5m钻铅锤孔插架立筋架设钢筋网；架立筋用Φ25mm螺纹钢，打入混凝土挤压边...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨和明，
申请(专利权)人：中国水利水电第十一工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41