一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构及方法，包括覆盖层、基岩、高压旋喷桩、垫层、垫座、拱坝坝体、沥青混凝土防渗墙和防渗帷幕。本发明专利技术提供一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构及方法，该结构在拱坝底部设置了垫座及垫层，增加拱坝坝基的接触面积，同时保证拱坝坝基整体受力，改善坝基变形和坝体应力状态，降低对基础承载力的要求，同时，根据拱坝基础应力及承载力要求对拱坝基础覆盖层进行了高压旋喷桩处理，提高覆盖层的物理力学参数，保证覆盖层基础满足建基面相应要求；为保证拱坝基础的防渗效果，在坝基防渗轴线处覆盖层区域设置了柔性沥青混凝土防渗墙，基岩区域设置了防渗帷幕，可以避免防渗体系破坏，保证拱坝坝基整体防渗效果。整体防渗效果。整体防渗效果。

【技术实现步骤摘要】
一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构及方法


[0001]本专利技术涉及水利水电工程
，特别涉及一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构及方法。

技术介绍

[0002]拱坝是一个高次超静定的整体性空间壳体结构，在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力传给河谷两岸的基岩。对于拱坝而言，通常将拱坝坝体视为由水平方向上的若干层拱圈和竖直方向上的若干悬臂梁组成的空间结构，其上的外荷载通过水平拱圈的作用传向两岸坝肩，依靠两岸拱端的反力作用维持坝体的稳定，另一部分荷载则通过竖直悬臂梁的作用传向坝底基岩。水平拱是一种以轴向压应力为主要表现的推力结构，拱内应力分布较为均匀，弯矩值较小，水平拱的这一受力特点，充分发挥了混凝土材料抗压强度远远高于抗拉强度的特性，能够更好的利用材料。另一方面充分利用坝肩的岩体来维持坝体的稳定，不必像重力坝那样依靠自重来维持稳定，因而大大的减小了坝身断面面积和混凝土的用量，大幅度的节省了工程量，减少了投资。拱坝与相同高度的重力坝相比可节约 1/3～2/3 的体积，因而拱坝是一种经济性优于其他型式坝体的坝型。从拱坝的这一受力特点出发，相应地拱坝对坝址的地址、地址条件的要求也较高，施工过程中对地基处理的要求也较严格。
[0003]拱坝坝址常选在深山峡谷、两岸岸坡陡峻的地方，但是深山峡谷地带，地形地质条件比较复杂，岩体构造复杂，尤其是河床位置，由于受长年累月的风化、流水冲蚀作用，往往形成较深厚覆盖层或者砂卵砾石层，难以满足拱坝坝基的要求。拱坝设计及施工过程中遇到坝基存在深厚覆盖层等不利地质条件时，为了保证拱坝基础能够满足坝体的应力应变及基础防渗等要求，通常采用深开挖的方式，将拱坝坝基处的深厚覆盖层全部挖除至基岩，对于基岩存在断层破碎带的情况，还会采取基础加固处理的方式，这样的处理方式大大增加了工程施工难度，也增加了工程量及投资，延长了施工工期。
[0004]现有技术中公开了名称为“拱坝基础结构”、公告号为CN211143108U的技术专利，包括扩大基础和支承于扩大基础底部的基底结构；基底结构包括间隔设置的上游钢筋砼防渗墙和下游钢筋砼加固墙，且上游钢筋砼防渗墙和下游钢筋砼加固墙之间浇筑有高压灌浆区用以解决拱坝基础深开挖及防渗问题，但其结构采用防渗墙及下游钢筋砼加固墙作为拱坝的支撑结构，虽然对二者之间的覆盖层基础进行了高压灌浆提高基础覆盖层区域的承载力，可由于钢筋砼防渗墙、钢筋砼加固墙与高压灌浆区覆盖层的刚度及变形模量等力学参数并不一致，在拱坝坝体荷载作用下，并不能联合受力，没有发挥基础的整体性，因此拱坝坝体荷载绝大部分由钢筋砼防渗墙、钢筋砼加固墙承受，而钢筋砼防渗墙、钢筋砼加固墙结构相对较薄，情况严重时会发生结构破坏，危及大坝基础的防渗体系及坝体结构安全，同时，其在防渗墙墙身设置了防渗帷幕孔，因墙身较薄，钻孔施工时易因孔斜控制不当造成对防渗墙的破坏，且防渗墙与基岩接触面位置在坝体荷载作用下，易产生裂缝，造成坝基防渗体系破坏。
[0005]因此，针对存在深厚覆盖基础的拱坝结构，需寻求一种更为合理的基础处理形式，来解决深厚覆盖层不能满足拱坝基础建基面基础承载力及防渗要求的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构及方法以解决上述
技术介绍
中提到的深厚覆盖层不能满足拱坝基础建基面基础承载力及防渗要求的问题。本专利技术提供的结构在拱坝底部设置了垫座及垫层，增加拱坝坝基的接触面积，同时保证拱坝坝基整体受力，改善坝基变形和坝体应力状态，降低了对基础承载力的要求，同时，根据拱坝基础应力及承载力要求对拱坝基础覆盖层进行高压旋喷桩处理，提高覆盖层的物理力学参数，保证覆盖层基础满足拱坝建基面相应要求，另外，为保证拱坝覆盖层基础的防渗效果，在坝基防渗轴线处覆盖层区域设置了柔性沥青混凝土防渗墙，沥青混凝土防渗墙具有一定的变形协调能力，沥青混凝土防渗墙底部基岩采用防渗帷幕防渗，可以避免防渗体系破坏，保证拱坝坝基整体防渗效果。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构，包括基岩，基岩上覆盖有覆盖层，覆盖层的上部设置有垫层，垫层上设有垫座，垫座上设有拱坝坝体，垫层下覆盖层中设有一组按照一定的间排距布置的高压旋喷桩，高压旋喷桩的底部伸入基岩；所述覆盖层的基础防渗轴线处设置有沥青混凝土防渗墙，沥青混凝土防渗墙底部的基岩处设有防渗帷幕。
[0008]前述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构中，所述高压旋喷桩对拱坝基础的覆盖层进行加固处理，高压旋喷桩成桩后的直径为0.8~2.0m，桩的间排距1.0~4.0m，高压旋喷桩底部深入基岩的深度不低于1m。
[0009]前述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构中，所述垫层的厚度0.6~1.2m，采用钢筋混凝土结构，强度等级不低于C25；垫层结构上、下游超过拱坝坝体的坝体轮廓线5~15m，两侧深入拱坝两岸基岩。
[0010]前述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构中，所述垫座为素混凝土结构，强度等级为C20；垫座厚度8~20m，其平面尺寸与所述垫层平面尺寸一致。
[0011]前述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构中，所述沥青混凝土防渗墙厚度0.6~1.5m；沥青混凝土防渗墙上部穿过垫层伸入垫座内，底部深入基岩深度不低于2m。
[0012]前述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构中，所述防渗帷幕采用双排帷幕孔，帷幕孔间排距1.0~2.0m；防渗帷幕上、下游两排错孔布置，分别布置于沥青混凝土防渗墙的上游侧及下游侧，并且防渗帷幕顶部与沥青混凝土防渗墙搭接长度不小于2m，底部至拱坝防渗帷幕底线。
[0013]一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构的施工方法，施工步骤如下：1）对拱坝基础覆盖层进行开挖，清除覆盖层表层的不能作为拱坝基础的物质成分，并平整为拱坝基础加固施工场地平台；2）对拱坝基础覆盖层采用进行高压旋喷桩进行基础加固处理；3）进行防渗帷幕的施工；4）待防渗帷幕施工完毕并检查合格后，进行沥青混凝土防渗墙的施工；5）进行垫层的钢筋绑扎、模板安装，而后浇筑垫层混凝土；
6）待垫层混凝土浇筑完毕，检查合格后，在其上浇筑垫座混凝土；7）待垫座混凝土浇筑完毕，检查合格后，在其上浇筑拱坝坝体混凝土。
[0014]有益效果与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术拱坝坝体底部设置了扩大型垫层及垫座结构，垫层采用钢筋混凝土结构，与垫座结构整体承受坝体荷载，可以避免基础变形开裂，改善坝基变形和坝体应力状态，同时增大了坝基接触面积，降低了对坝基承载力的要求。
[0015]2、本专利技术根据拱坝基础应力及承载力要求对拱坝基础覆盖层进行了高压旋喷桩基础加固处理，提高覆盖层的物理力学参数，保证覆盖层基础满足拱坝建基面相应要求。
[0016]3、本专利技术降低了坝基开挖深度及大坝坝高，避免采用将覆盖层全部挖除至基岩的方式，避免了大坝深基坑开挖及出渣、基坑涌水，降低了施工难度及施工期安全风险，大大减少了拱坝河床基础的开挖支护工程量以及后期大坝填筑混凝土工程量，减少工程投资，缩短施工工期。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构，其特征在于：包括基岩（2），基岩（2）上覆盖有覆盖层（1），覆盖层（1）的上部设置有垫层（4），垫层（4）上设有垫座（5），垫座（5）上设有拱坝坝体（6），垫层（4）下覆盖层（1）中设有一组按间排距布置的高压旋喷桩（3），高压旋喷桩（3）的底部伸入基岩（2）；所述覆盖层（1）的基础防渗轴线处设置有沥青混凝土防渗墙（7），沥青混凝土防渗墙（7）底部的基岩（2）处设有防渗帷幕（8）。2.根据权利要求1所述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构，其特征在于：所述高压旋喷桩（3）对拱坝基础的覆盖层（1）进行加固处理，高压旋喷桩（3）成桩后的直径为0.8~2.0m，桩的间排距1.0~4.0m，高压旋喷桩（3）底部深入基岩（2）的深度不低于1m。3.根据权利要求2所述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构，其特征在于：所述垫层（4）的厚度0.6~1.2m，采用钢筋混凝土结构，强度等级不低于C25；垫层（4）结构上、下游超过拱坝坝体（6）的坝体轮廓线5~15m，两侧深入拱坝两岸基岩（2）。4.根据权利要求3所述的一种深厚覆盖层拱坝基础处理结构，其特征在于：所述垫座（5）为素混凝土结构，强度等级为C20；垫座（5）厚度8~20m，其平面尺寸与所述垫层（4）平面尺寸一致。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞，
申请(专利权)人：中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：