黏土心墙堆石坝的补强加固结构及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种黏土心墙堆石坝的补强加固结构及其施工方法。本发明专利技术适用于水利水电工程。本发明专利技术的技术方案为一种黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：在该堆石坝的黏土心墙内、黏土心墙中部的上下游各钻设有一排钻孔，钻孔由堆石坝坝顶向下延伸至基础混凝土底座，钻孔内填充有灌浆材料；所述黏土心墙中部、两排所述钻孔之间设有混凝土防渗墙。两排所述钻孔分别位于黏土心墙的中部偏上游、下游各1m处。所述钻孔孔径为0.1～0.2m，同排钻孔之间的孔距0.5～1.0m。所述灌浆材料包括水泥和粉细沙土，水泥和粉细沙土的质量比为3:7～5:5；根据坝体渗漏、心墙破坏情况确定灌浆材料比例，渗漏越严重，粉细砂土比例越高。粉细砂土比例越高。粉细砂土比例越高。

【技术实现步骤摘要】
黏土心墙堆石坝的补强加固结构及其施工方法


[0001]本专利技术涉及一种黏土心墙堆石坝的补强加固结构及其施工方法。适用于水利水电工程。

技术介绍

[0002]对于已建的黏土心墙堆石坝而言，由于施工质量不佳、基础地质条件复杂、坝基处理措施不到位等原因，部分工程在经过一段时间运行后，发现大坝心墙防渗体、基础灌浆遭受了一定程度的破坏，坝后渗漏量明显增大，远超同类工程，有的甚至在下游坝坡上出现渗水，不得不降低库水位或放空水库进行修补。修补措施一般为大坝拆除重建，或在原心墙部位增设一道防渗墙，以取代原设计防渗体，上述做法存在的问题主要有以下几个方面：
[0003]1、由于心墙防渗体遭受严重破坏，拆除重建是较为稳妥的方案。但是，此方案不但耗费大量工程资金，还会导致该工程长时间无法发挥发电、防洪、灌溉的正常功能，其经济效益、社会效益的巨大损失是无法估量的。
[0004]2、在原心墙部位增设一道防渗墙方案，虽然可以重置防渗系统，但因部分心墙及其附近的过渡料在水力作用下形成规模较大的裂缝、空洞，混凝土防渗墙上、下游缺乏有效的保护和支撑，同时由于其刚度大，与原坝体变形不协调，重新蓄水运行后，极易再次造成重置防渗墙的损坏或破坏。
[0005]3、由于心墙防渗体存在明显缺陷，其上、下游的过渡料也大量流失，现有的不拆除的补强加固方案，无法重置心墙周围的过渡料、阻止坝体细颗粒流失，坝体渗透稳定问题突出。
[0006]4、现有的不拆除的补强加固方案，由于方案上的不完善，难以承受水库高水头作用，耐久性差，用不了几年，还要再次补强加固，造成大量的人力、物力资源浪费。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在问题，提供一种黏土心墙堆石坝的补强加固结构及其施工方法。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是：一种黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：在该堆石坝的黏土心墙内、黏土心墙中部的上下游各钻设有一排钻孔，钻孔由堆石坝坝顶向下延伸至基础混凝土底座，钻孔内填充有灌浆材料；所述黏土心墙中部、两排所述钻孔之间设有混凝土防渗墙。
[0009]两排所述钻孔分别位于黏土心墙的中部偏上游、下游各1m处。
[0010]所述钻孔孔径为0.1～0.2m，同排钻孔之间的孔距0.5～1.0m。
[0011]所述灌浆材料包括水泥和粉细沙土，水泥和粉细沙土的质量比为3:7～5:5；根据坝体渗漏、心墙破坏情况确定灌浆材料比例，渗漏越严重，粉细砂土比例越高。
[0012]所述混凝土防渗墙采用低弹模、低标号塑性混凝土防渗墙，防渗墙混凝土指标：弹性模量E＝400～1000MPa；渗透系数K＜1
×
10
‑7cm/s；抗压强度5～8MPa；水灰比0.75。
[0013]所述混凝土防渗墙墙体厚度0.4～0.8m。
[0014]所述混凝土防渗墙内埋设有用于为黏土心墙下方坝基帷幕进行补强灌浆的预留灌浆管。
[0015]采用依次铺设于堆石坝下游坡面上的反滤料、过渡料及表面护坡替换下游坝坡校核洪水位以下或下游坝坡渗漏出水点以下原有护坡结构。
[0016]所述反滤料厚20～40cm，填筑及碾压参数可同堆石坝的上游反滤料；过渡料厚度40～80cm，填筑及碾压参数可同上游过渡料；表面护坡为干砌石、浆砌石或混凝土预制块，干砌石、浆砌石厚度0.3～0.6m，混凝土预制块厚度约0.10m。
[0017]一种所述黏土心墙堆石坝的补强加固结构的施工方法，其特征在于：
[0018]S1、在黏土心墙的中心线上游、下游分别布置1排钻孔，钻孔内进行充填式灌浆；
[0019]S2、钻孔内灌浆材料达到一定强度后，在黏土心墙的中部浇筑低弹模、塑性混凝土防渗墙，在混凝土防渗墙内埋设预留灌浆管；
[0020]S3、当混凝土防渗墙达到75％强度时，通过预留灌浆管对黏土心墙下方坝基帷幕进行补强灌浆处理；
[0021]S4、拆除大坝下游坝坡校核洪水位以下或下游坝坡渗漏出水点以下的护坡结构及部分下游坝壳料，沿下游坝坡坡面依次铺设反滤料、过渡料及恢复表面护坡；
[0022]S5、修复坝顶路面结构。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1、本专利技术在黏土心墙中部上下游分别钻设一排钻孔并进行充填式灌浆，堵住了较为通畅的渗流通道，为重置的混凝土防渗墙提供了有效保护和支撑。
[0025]2、本专利技术中混凝土防渗墙采用低弹模、低标号塑性混凝土防渗墙，从而达到了与堆石坝原坝体最大程度保持变形协调的目的。
[0026]3、本专利技术在钻孔中灌注的灌浆材料为水泥和粉细沙土，利用粉细沙土补充堆石坝黏土心墙两侧流失的过渡料，在运行期若混凝土防渗墙出现裂缝，粉细沙土在水力作用下可以充填塑性混凝土防渗墙中的裂缝，达到自愈的良好效果。
[0027]4、本专利技术拆除了堆石坝原设计下游坝坡校核洪水位以下或下游坝坡渗漏出水点以下的护坡结构及部分下游坝壳料，增设反滤料、过渡料及恢复表面护坡，阻止了坝体细颗粒流出坝体，而且较好地控制或减缓了堆石坝坝体细颗粒的流失程度，避免了少量坝体细颗粒穿过了堆石坝新填筑的防渗体，长时间积累可能造成的严重后果。
附图说明
[0028]图1为实施例的结构示意图。
[0029]1、坝顶防浪墙；2、坝顶公路；3、上游护坡；4、上游坝壳料；5、上游过渡料；6、上游反滤料；7、黏土心墙；8、下游反滤料；9、下游过渡料；10、下游坝壳料；11、下游护坡；12、基础混凝土底座；13、坝基帷幕；14、坝基；15、心墙上游钻孔；16、心墙下游钻孔；17、混凝土防渗墙；18、预留灌浆管；19、补强灌浆；20、反滤料；21、过渡料；22、表面护坡。
具体实施方式
[0030]本实施例为一种黏土心墙堆石坝的补强加固结构，堆石坝包括黏土心墙和依次设
置于黏土心墙上游的上游反滤料、上游过渡料、上游坝壳料和上游护坡，以及依次设置于黏土心墙下游的下游反滤料、下游过渡料、下游坝壳料和下游护坡，堆石坝顶部设有坝顶防浪墙和坝顶公路，黏土心墙下方设有基础混凝土底座和坝基帷幕。
[0031]本例中坝顶防浪墙一般高度1.0～5.0m，设置于土石坝上游，与黏土心墙紧密连接。坝顶公路一般宽度4.0～12.0m，重要性高、大坝级别、水头高的，取大值。于上游护坡一般为干砌石、浆砌石或混凝土预制块，干砌石、浆砌石厚度0.3～0.6m，混凝土预制块厚度约0.10m。上游坝壳料是黏土心墙堆石坝的上游填筑料，一般采用质地坚硬的石料或砂砾石料填筑。上游过渡料宽度3.0～6.0m，根据工程重要性、运用水头确定，对上游反滤料起到反滤保护作用，上游过渡料一般采用质地坚硬、级配良好的石料填筑，小于5mm颗粒含量25％～40％，小于0.075mm颗粒含量不超过5％，自由排水。上游反滤料宽度2.0～4.0m，根据工程重要性、运用水头确定，对粘土心墙起到反滤保护作用，根据坝料级配计算确定设置一层反滤料或两层反滤料。反滤料一般采用质地坚硬、级配良本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：在该堆石坝的黏土心墙内、黏土心墙中部的上下游各钻设有一排钻孔，钻孔由堆石坝坝顶向下延伸至基础混凝土底座，钻孔内填充有灌浆材料；所述黏土心墙中部、两排所述钻孔之间设有混凝土防渗墙。2.根据权利要求1所述的黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：两排所述钻孔分别位于黏土心墙的中部偏上游、下游各1m处。3.根据权利要求1或2所述的黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：所述钻孔孔径为0.1～0.2m，同排钻孔之间的孔距0.5～1.0m。4.根据权利要求1所述的黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：所述灌浆材料包括水泥和粉细沙土，水泥和粉细沙土的质量比为3:7～5:5；根据坝体渗漏、心墙破坏情况确定灌浆材料比例，渗漏越严重，粉细砂土比例越高。5.根据权利要求1所述的黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：所述混凝土防渗墙采用低弹模、低标号塑性混凝土防渗墙，防渗墙混凝土指标：弹性模量E＝400～1000MPa；渗透系数K＜1
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10
‑7cm/s；抗压强度5～8MPa；水灰比0.75。6.根据权利要求1或5所述的黏土心墙堆石坝的补强加固结构，其特征在于：所述混凝土防渗墙墙体厚度0.4～0.8m。7.根据权利要求1所述的黏土心墙...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄维，王樱畯，赵琳，雷显阳，杜雪珍，
申请(专利权)人：杭州国家水电站大坝安全和应急工程技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：