锚固面板堆石坝及其构建方法技术

本发明专利技术的锚固面板堆石坝及其构建方法是，分别在坝体上游一侧，或上、下游两侧同时布置多组预应力锚索，预应力锚索的一端固定在坝体堆石体内部，预应力锚索的另一端固定在上游混凝土面板外表面上；或者预应力锚索的另一端固定在下游护坡外表面上；所述的预应力锚索的结构是，包括套管，套管的一端与端部扩大体固定连接；套管的另一端在穿过混凝土面板的部位设置有钢套筒，钢套筒的露出端设置有混凝土台座，混凝土台座的端面连接有千斤顶和锚具，锚具中固定连接多根钢绞线的一端头，钢绞线的另一端头与导向帽固定连接。本发明专利技术的锚固面板堆石坝及其构建方法，限制混凝土面板和堆石体的相对错动，提高坝体边坡的稳定性，缩小坝体的体积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水利工程
，涉及一种锚固面板堆石坝，本专利技术还涉及该种锚固面板堆石坝的构建方法。
技术介绍
面板堆石坝是以堆石为主体材料和支撑结构，以混凝土面板为防渗体的土石坝坝型。该坝型因其断面较小、施工方便、适用性强、造价低等优点，受到国内外坝工界的广泛重视，得到普遍的推广和应用，从目前已建成坝的运行状况来看，大多数坝的运行情况良好。虽然面板堆石坝有着良好的应用前景，但目前面板堆石坝的设计基本上还是经验性的， 工作特性在理论上尚有待于进一步论证，并且在实际运行过程中依旧存在一些问题亟待解决，这其中主要包括坝体的受力和变形、坝体的抗震稳定性等方面。尽管现代的面板堆石坝已经由薄层碾压堆石替代了抛填堆石，其变形模量和密实度较早期面板堆石坝有很大的提高，但坝体变形仍是其主要问题，尤其是高混凝土面板堆石坝，变形问题更为突出。由于堆石体是多种材料组成的散粒体，工程特性决定了在其自重和水荷载作用下会产生较大的变形，沉降变形尤为明显。而混凝土面板是以堆石体的垫层为基础的，因此，堆石体的变形特性决定了面板的变形状况，由于面板刚度相对较大，面板变形不能同堆石体的变形相协调，发生面板与垫层之间的相对错动，导致面板与垫层料脱空，使得在脱空部位面板失去垫层料的支撑，面板的受力状态和工作条件发生改变。当过大的面板脱空超过面板的承受极限时，面板会产生裂缝，对面板的防渗性能和周边缝止水工作性状产生很大影响。当前针对面板坝的抗震稳定性及其动力特性和破坏机理的深入研究相对较少，多借鉴某些面板堆石坝的设计经验，所采取的抗震措施缺乏必要的理论依据。工程界所流行的看法认为面板堆石坝有着较强的抗震性能，这是由面板堆石坝的结构形式决定的，而事实上，绝大多数已建面板堆石坝均位于中、低地震烈度地区，迄今尚无一座面板堆石坝经受过强烈地震作用。因此，国内外尚缺乏面板堆石坝抗震设计的工程经验，对于面板堆石坝抗震性能还需更深入的研究。此外，坝址于地震烈度较高地区的面板堆石坝需要对坝体进行坝坡稳定性分析， 为满足要求，现有的坝坡设计相对较缓，导致在坝高一定的前提下，坝体底宽较大，这不仅增大了坝体的填筑量，也使得输水建筑物和泄水建筑物长度增加，枢纽布置不够紧凑。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锚固面板堆石坝，解决了现有坝体由于堆石体与混凝土面板之间变形不协调而发生相对错动，致使面板的受力状态和工作条件发生改变，整体抗震稳定性不够，坝坡设计相对较缓，导致在坝高一定的前提下，坝体底宽较大，这不仅增大了坝体的填筑量，也使得输水建筑物和泄水建筑物长度增加，枢纽布置不够紧凑的问题。本专利技术的另一目的是提供上述锚固面板堆石坝的构建方法。本专利技术所采用的技术方案是，第一种，一种锚固面板堆石坝，在坝体上游一侧布置多组预应力锚索，预应力锚索的一端固定在坝体堆石体内部，预应力锚索依次穿过主堆石区、过渡层、垫层区以及混凝土面板后，预应力锚索的另一端固定在混凝土面板外表面上；所述的预应力锚索的结构是，包括套管，套管的一端与端部扩大体固定连接，该端固定安装在坝体堆石体内部；套管的内部间隔设置有多个隔离架和一个导向帽，导向帽与端部扩大体固定连接；套管的另一端设置有钢套筒，钢套筒穿出混凝土面板，钢套筒的露出端沿圆周包裹有混凝土台座，混凝土台座的外端面通过预埋件连接有承压板，承压板外端面上连接有锚板，锚板外端面上通过限位板安装有千斤顶，千斤顶的外端连接有锚具，锚具中固定连接多根钢绞线的一端头，所有钢绞线的另一端头依次穿过千斤顶、限位板、锚板、 承压板后，依次通过套管内部的各个隔离架后与导向帽固定连接，所有钢绞线还编织有多个收缩结；第二种，一种锚固面板堆石坝，在坝体上、下游两侧同时布置多组预应力锚索，在朝向上游一侧，预应力锚索的一端固定在坝体堆石体内部，预应力锚索依次穿过主堆石区、 过渡层、垫层区以及混凝土面板后，预应力锚索的另一端固定在混凝土面板外表面上；在朝向下游一侧，预应力锚索的一端固定在坝体堆石体内部，预应力锚索依次穿过下游堆石区及下游护坡后，预应力锚索的另一端固定在下游护坡外表面上，所述的预应力锚索的结构是，包括套管，套管的一端与端部扩大体固定连接，该端固定安装在坝体堆石体内部；套管的内部间隔设置有多个隔离架和一个导向帽，导向帽与端部扩大体固定连接；套管的另一端设置有钢套筒，钢套筒穿出混凝土面板，钢套筒的露出端沿圆周包裹有混凝土台座，混凝土台座的外端面通过预埋件连接有承压板，承压板外端面上连接有锚板，锚板外端面上通过限位板安装有千斤顶，千斤顶的外端连接有锚具，锚具中固定连接多根钢绞线的一端头，所有钢绞线的另一端头依次穿过千斤顶、限位板、锚板、 承压板后，依次通过套管内部的各个隔离架后与导向帽固定连接，所有钢绞线还编织有多个收缩结。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种锚固面板堆石坝的构建方法，在坝体上游一侧布置多组预应力锚索，或者在上、下游两侧同时布置多组预应力锚索，在朝向上游一侧，预应力锚索的一端固定在坝体堆石体内部，预应力锚索依次穿过主堆石区、过渡层、垫层区以及混凝土面板后，预应力锚索的另一端固定在混凝土面板外表面上；在朝向下游一侧，预应力锚索的一端固定在坝体堆石体内部，预应力锚索依次穿过下游堆石区及下游护坡后，预应力锚索的另一端固定在下游护坡外表面上，所述的预应力锚索的结构是，包括套管，套管的一端与端部扩大体固定连接，该端固定安装在坝体堆石体内部；套管的内部间隔设置有多个隔离架和一个导向帽，导向帽与端部扩大体固定连接；套管的另一端设置有钢套筒，钢套筒穿出混凝土面板，钢套筒的露出端沿圆周包裹有混凝土台座，混凝土台座的外端面通过预埋件连接有承压板，承压板外端面上连接有锚板，锚板外端面上通过限位板安装有千斤顶，千斤顶的外端连接有锚具，锚具中固定连接多根钢绞线的一端头，所有钢绞线的另一端头依次穿过千斤顶、限位板、锚板、 承压板后，依次通过套管内部的各个隔离架后与导向帽固定连接，所有钢绞线还编织有多个收缩结，本方法依照前述的结构，按照以下步骤实施步骤1.进行坝体堆石体的填筑按照锚固面板堆石坝技术要求，采用薄层碾压的方法，垫层料、过渡料和主堆石的填筑平起施工，均勻上升；步骤2.预应力锚索的安装2. 1)预埋套管，当坝体堆石体填筑至预应力锚索的布设位置高程时，进行套管的布设，并将端部扩大体在堆石体中压密，将钢套筒穿过混凝土面板的设置截面；2. 2)将从导向帽一端引出的钢绞线依次穿过套管内的所有隔离架，并且每间隔一定距离编织一个收缩结；步骤3.锚索注浆通过灌浆管对锚索进行注浆，注浆完成后，继续进行坝体堆石体的填筑加高直至下一个锚索布置高程处，重复前述工作；坝体填筑完成后，进行混凝土面板的施工；步骤4.预应力张拉机具的布设在露出面板端的钢套筒周围设置混凝土台座，混凝土台座外端面通过预埋件连接承压板，承压板外端面上连接锚板，锚板外端面上通过限位板安装千斤顶，千斤顶的外端连接锚具，所有钢绞线的另一端头依次穿过承压板、锚板、限位板、千斤顶、锚具后，通过锚具进行连接；步骤5.预应力锚索的预应力张拉利用千斤顶将所有钢绞线一起整体张拉至张拉荷载；通过锚具将钢绞线锁定，保持钢绞线的张拉力，即成。本专利技术结构及其构建方法，增强面板堆石坝坝体结构的整体性，减小堆石体在自重及外荷载作用下的变形，控制由堆石体本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种锚固面板堆石坝，其特征在于：在坝体上游一侧布置多组预应力锚索（１２），预应力锚索（１２）的一端固定在坝体堆石体内部，预应力锚索（１２）依次穿过主堆石区（６）、过渡层（５）、垫层区（３）以及混凝土面板（１１）后，预应力锚索（１２）的另一端固定在混凝土面板（１１）外表面上；所述的预应力锚索（１２）的结构是，包括套管（２７），套管（２７）的一端与端部扩大体（２８）固定连接，该端固定安装在坝体堆石体内部；套管（２７）的内部间隔设置有多个隔离架（２４）和一个导向帽（２６），导向帽（２６）与端部扩大体（２８）固定连接；套管（２７）的另一端设置有钢套筒（２１），钢套筒（２１）穿出混凝土面板（１１），钢套筒（２１）的露出端沿圆周包裹有混凝土台座（２３），混凝土台座（２３）的外端面通过预埋件（１８）连接有承压板（１７），承压板（１７）外端面上连接有锚板（１６），锚板（１６）外端面上通过限位板（１５）安装有千斤顶（１４），千斤顶（１４）的外端连接有锚具（１３），锚具（１３）中固定连接多根钢绞线（２２）的一端头，所有钢绞线（２２）的另一端头依次穿过千斤顶（１４）、限位板（１５）、锚板（１６）、承压板（１７）后，依次通过套管（２７）内部的各个隔离架（２４）后与导向帽（２６）固定连接，所有钢绞线（２２）还编织有多个收缩结（２５）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵生俊，杨春鸣，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87