一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构,本实用新型专利技术主要由堆石料填筑而成，其特征在于，还包括水平横桩、水平纵桩、垂直桩。其中平横桩与水平纵桩沿堆石体高程分成若干层，每一层的水平横桩与水平纵桩相互搭接形成格栅结构，垂直桩位于水平横桩与水平纵桩所形成的格栅内部。水平横桩、水平纵桩及垂直桩均由堆石体内部的灌浆套管灌浆浇筑成型。本实用新型专利技术具有边坡稳定性好，抗滑稳定性高，堆石体的变形小，面板受拉压破坏风险低，结构抗震性高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及面板堆石坝工程
，更加具体地说，涉及混凝土面板堆石坝中堆石体的构造。
技术介绍
面板堆石坝是一种以堆石体为支承结构，在其上游表面浇筑的面板作为防渗结构的堆石坝。该种坝型导流与度汛方便、施工时受气候条件的影响较小、填筑材料可就地取材、施工干扰少，因此其施工方便快捷，进度快；堆石体上游面的防渗面板承受水压的性能好、堆石体本身的透水性好，因此该坝受水渗透的影响小；坝体均有良好的抗震性能，且能适应各种地形，因此面板堆石坝作为一种经济适用的坝型得到了广泛的应用。但是面板堆石坝也有其不足：堆石体在自重及混凝土面板传递的水压力等荷载作用下会产生不均匀的沉降和位移，导致面板与堆石体之间产生部分脱空，改变了面板以承压为主的力学工作性态而产生裂缝。面板作为坝体的主要防渗结构，一旦破坏将会直接威胁大坝的安全。因此，堆石体的变形控制是制约混凝土面板堆石坝发展的一个重要因素。
技术实现思路
本技术的目的旨在改善上述面板堆石坝存在的问题，特提出了一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构，本技术可以提高堆石体的边坡稳定性、抗滑稳定性；控制堆石体在蓄水期及运行期的变形，降低面板开裂破坏风险；同时还能提高坝体的抗震性能，降低溃坝损失。为了解决上述技术问题，本技术提出以下技术方案：一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构，它包括它包多层钢架结构，每层钢架结构都包括多根水平横桩和水平纵桩，所述水平横桩和水平纵桩交叉垂直布置，形成栅格状结构，在多层水平横桩和水平纵桩构成的钢架结构中，垂直布置有多根垂直桩，所述水平横桩、水平纵桩和垂直桩构成三维立体空间结构，在立体空间结构中填充有堆石料；所述堆石料、水平横桩、水平纵桩以及垂直桩构成的堆石体结构构成面板堆石坝的主体，承担库水推力，维系大坝稳定，在堆石体结构的外部还设置有面板体系结构。所述面板体系结构包括面板、垫层、过渡层、趾板、防浪墙和防渗帷幕；所述面板构成大坝的主要防渗结构，能够阻止库水渗透过坝；所述防浪墙、趾板和防渗帷幕构成大坝防渗体系的组成部分，能阻止库水绕坝渗漏；所述垫层设置在面板的底层为面板提供平整、密实的基础；过渡层设置在保护垫层的外层。所述每层水平纵桩的灌浆套管两端应该深入两岸山体2-3米。所述垂直桩的灌浆套管底部应该深入大坝地基2-3米。本技术有如下有益效果：由于水平横桩、水平纵桩及垂直桩的支承作用，蓄水期，堆石体在荷载作用下的变形较传统没有混凝土桩的推石体结构小，因此，堆石体上游面的面板与堆石体之间发生脱空现象的几率降低，这直接减少了面板发生挤压破坏或受弯开裂及止水拉裂破坏的风险；在面板堆石坝运行期内堆石体的流动变形是导致面板与堆石体脱空的重要原因之一。混凝土桩本身的塑性流动变形量较小，因此堆石体在内部混凝土桩的约束下其运行期的流动变形会得到控制，降低了运行期内面板与堆石体之间脱空的风险；水平横桩、水平纵桩及垂直桩可以约束周围堆石料的位移，阻碍上下游边坡的滑动，因此该种堆石体结构的边坡稳定性好。甚是可以在满足稳定性要求的前提下，进一步缩小堆石体的坡度，节约筑坝石料；垂直桩底部深入坝体地基内部、水平纵桩两端深入两岸山体，因此该种堆石体结构在水推力的作用下具有较好的抗滑稳定性，安全度较传统不含混凝土桩的堆石体高；面板堆石坝本身的抗震性较好，混凝土桩能进一步加强堆石体结构在地震作用下的稳定性，因此该种含有混凝土桩的面板堆石坝在地震烈度高的西南地区更加具有竞争力；不幸发生溃坝灾害后，混凝土桩可以降低堆石料被冲刷的速度，在一定程度上降低溃坝灾害的影响。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1是基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构的三维示意图；图2是基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构剖面图；图中：1-堆石料，2-水平横桩，3-水平纵桩，4-垂直桩，5-坝顶道路，6-防浪墙，7-面板，8-垫层，9-过渡层，10-趾板，11-防渗帷幕。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施方式做进一步的说明。如图1-2，一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构，它包括它包多层钢架结构，每层钢架结构都包括多根水平横桩2和水平纵桩3，所述水平横桩2和水平纵桩3交叉垂直布置，形成栅格状结构，在多层水平横桩2和水平纵桩3构成的钢架结构中，垂直布置有多根垂直桩4，所述水平横桩2、水平纵桩3和垂直桩4构成三维立体空间结构，在立体空间结构中填充有堆石料1；所述堆石料1、水平横桩2、水平纵桩3以及垂直桩4构成的堆石体结构构成面板堆石坝的主体，承担库水推力，维系大坝稳定，在堆石体结构的外部还设置有面板体系结构。进一步的，所述面板体系结构包括面板7、垫层8、过渡层9、趾板10、防浪墙6和防渗帷幕11；所述面板7构成大坝的主要防渗结构，能够阻止库水渗透过坝；所述防浪墙6、趾板10和防渗帷幕11构成大坝防渗体系的组成部分，能阻止库水绕坝渗漏；所述垫层8设置在面板7的底层为面板7提供平整、密实的基础；过渡层9设置在保护垫层8的外层。进一步的，所述每层水平纵桩3的灌浆套管两端应该深入两岸山体2-3米。通过深入一端距离长度提高了连接强度。进一步的，所述垂直桩4的灌浆套管底部应该深入大坝地基2-3米。过深入一端距离长度提高了连接强度。进一步的，所用的水平横桩、水平纵桩及垂直桩都是通过灌浆形成的。进一步的，每一层的水平横桩及水平纵桩的灌浆套管是在堆石体填筑到相应高度时直接放置到堆石体内部地。进一步的，所有垂直桩的灌浆套管是在堆石体填筑完成后通过钻孔放置到堆石体内部地。进一步的，当堆石体结构填筑到预定高程后，使其自由沉降一段时间，完成堆石体在自重荷载下的大部分形变。然后在浇筑面板之前完成混凝土桩的灌浆及成型。如图2所示的是本技术提出的基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构剖面图，旨在说明使用该种基于混凝土桩的堆石体的面板堆石坝的构造，包括面板7、垫层8、过渡层9、趾板10、防浪墙6、防渗帷幕11、坝顶道路5、堆石料1、水平横桩2、水平纵桩3及垂直桩4；堆石料1、水平横桩2、水平纵桩3以及垂直桩4构成的堆石体结构是面板堆石坝的主体，承担库水推力，维系大坝稳定；面板7是大坝的主要防渗结构，能阻止库水渗透过坝；防浪墙6、趾板10、防渗帷幕11是大坝防渗体系的组成部分，能阻止库水绕坝渗漏；垫层8能为面板提供平整、密实的基础，将面板承担的水推力均匀地传递给堆石体；过渡层9可以保护垫层8在高水头作用下不发生破坏。如图1是本技术的一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构的三维示意图，实施过程包括如下步骤：(1)根据坝址地质情况，对大坝地基进行基础处理，然后逐层填筑堆石料1。没当达到水平横桩2与水平纵桩3的设计高程时，在堆石体内部放置该层水平横桩2与水平纵桩3的灌浆套管。其中每层水平纵桩的灌浆套管两端应该深入两岸山体2-3米。(2)当堆石料1施工完毕后，将其放置一段时间，使堆石区7及过渡层6能在自重作用下自由沉降完成自重荷载的主要位移场。然后根据设计的垂直桩4的位置在堆石体上钻孔，将垂直桩4的灌浆套管放置在钻孔中。其中垂直桩4的灌浆套管底部应该深入大坝地基2-3米。(3)按照灌浆设计，施工垂直桩4，控制灌浆压力与灌浆量，保证垂直桩4的直径及连续性。(4)待垂直桩4成形达到一定强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构，其特征在于：它包括它包多层钢架结构，每层钢架结构都包括多根水平横桩（2）和水平纵桩（3），所述水平横桩（2）和水平纵桩（3）交叉垂直布置，形成栅格状结构，在多层水平横桩（2）和水平纵桩（3）构成的钢架结构中，垂直布置有多根垂直桩（4），所述水平横桩（2）、水平纵桩（3）和垂直桩（4）构成三维立体空间结构，在立体空间结构中填充有堆石料（1）；所述堆石料（1）、水平横桩（2）、水平纵桩（3）以及垂直桩（4）构成的堆石体结构构成面板堆石坝的主体，承担库水推力，维系大坝稳定，在堆石体结构的外部还设置有面板体系结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构，其特征在于：它包括它包多层钢架结构，每层钢架结构都包括多根水平横桩（2）和水平纵桩（3），所述水平横桩（2）和水平纵桩（3）交叉垂直布置，形成栅格状结构，在多层水平横桩（2）和水平纵桩（3）构成的钢架结构中，垂直布置有多根垂直桩（4），所述水平横桩（2）、水平纵桩（3）和垂直桩（4）构成三维立体空间结构，在立体空间结构中填充有堆石料（1）；所述堆石料（1）、水平横桩（2）、水平纵桩（3）以及垂直桩（4）构成的堆石体结构构成面板堆石坝的主体，承担库水推力，维系大坝稳定，在堆石体结构的外部还设置有面板体系结构。2.根据权利要求1所述的一种基于混凝土桩的面板堆石坝用堆石体结构，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓春，熊勃勃，乔雨，肖泽云，陈博夫，唐迎旭，万光义，吴银刚，杨君，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42