專利名稱：一種混凝土大壩沉箱加固方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種混凝土壩的加固方法，特別涉及在混凝土壩壩前進行加固時，采用拋石 型堆石混凝土填埋沉箱方式加固方法。
背景技術：
混凝土大壩在長期運行期間，在各種荷載作用下往往會出現(xiàn)開裂，影響大壩安全性和抗 滲性能，降低大壩耐久性，需要進行加固處理。在加固工程中，針對不同大壩的實際情況， 一般可采用壩體表面處理、灌漿處理、壩后加固和壩前加固等方法。
一般而言，壩體表面處理僅適用于有干燥工作面的情況下，對于壩體下游面或壩體頂部 的表面裂縫比較合適。在有灌漿條件的地方，采用灌漿處理也是加固壩體的有效方式，但應 用條件受到限制。對于壩體開裂范圍較大，壩體應力和穩(wěn)定受到較大影響時，為了保證大壩 的安全，往往需要采用加寬壩體的方式進行全面加固。加寬壩體的方式一般有壩后加固和壩 前加固兩種方式。采用壩后加固方式，可以不需要放空水庫，減少加固施工的影響，但是， 壩后加固一般對提高大壩抗?jié)B性能不利，特別是有壩后廠房的大壩，釆用壩后加固困難更大。 采用壩前加固方式，可以提高大壩抗?jié)B性能，特別對加強壩踵部位特別有利，但是， 一般條 件下，壩前加固或者需要進行水K施工；或者需要放空水庫，將壩前淤積的淤泥清除后施工， 使得壩前加固施工對大壩運行的影響很大。
在橋梁、碼頭、大壩等施工中廣泛釆用的沉箱施工方式，可以在水下進行地基開挖，具 有特殊的優(yōu)越性。近些年，普通型堆石混凝土施工方法(金峰，安雪暉，小原孝之等.普通型 堆石混凝土施工方法，200710100315.3， 2007.6.8)和拋石型堆石混凝土施工方法(安雪暉， 金峰，小原孝之等.拋石型堆石混凝土施工方法，200710121791. 3， 2007.9.14)在大壩等的施 工中得到廣泛應用，特別是拋石型堆石混凝土己經(jīng)成功應用于沉箱混凝土回填施工，大大加 快了沉箱回填施工速度。普通型堆石混凝土是在堆石混凝土大壩施工方法(金峰，安雪暉. 堆石混凝土大壩施工方法，ZL03102674.5， 2006丄25)基礎上，采用粒徑超過15cm的塊石 或者卵石，使用普通的運輸工具將其運輸至倉面內自然堆積，然后使用滿足要求的自密實混 凝土從堆石體表面自然澆注，僅依靠自密實混凝土自重填充堆石空隙，形成致密且具有較高 強度的堆石混凝土。拋石型堆石混凝土是在堆石混凝土大壩施工方法(ZL03102674.5)基礎 上，先將抗離析性能優(yōu)越且保塑性能良好的自密實混凝土澆注入倉，然后將各種粒徑的塊石 或者卵石使用機械或者人工的方式拋入已澆注的自密實混凝上中，塊石或者卵石在自重作用 下在自密實混凝土中沉降堆積，最終形成完整密實的堆石混凝土。與原來常規(guī)混凝土回填方 法相比，該方法大大簡化了施工工藝和所需施工設備，施工速度得到大幅度提高；使用大量 塊石和卵石，每方堆石混凝土只需要40%~50%的混凝土，有效降低30%以上的混凝土成本，有效解決了大體積混凝土的水化熱問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是利用沉箱施工技術，提出一種新的大壩壩前加固施工方法，不再需要放 空水庫，大大減少了加固施工對大壩運行的影響。同時，利用拋石型堆石混凝土施工方法， 可以進一步發(fā)揮堆石混凝土綜合的優(yōu)良性能，減少施工成本，加快施工工期。
本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn)
一種混凝土大壩沉箱加固方法，其特征在于該方法包括如下步驟
1) 將沉箱l拖放至所需加同的混凝土壩體2的上游面l 2m距離，并將沉箱沉至基巖
面4或基巖面以下，在需要加固的壩段沿壩長布置多個沉箱，形成沉箱群5;
2) 采用拋石型堆石混凝土施工方法，將沉箱1的井格作為拋石型堆石混凝土6的澆筑 倉面，進行各沉箱的堆石混凝土回填；
3) 沉箱群5回填完畢，在沉箱群5的各沉箱間做止水；
4) 抽空沉箱群5與壩體間積水并清除淤泥后，采用拋石型堆石混凝土施工方法，在 沉箱群5與混凝土壩體2間用拋石型堆石混凝土6進行銜接；
5) 在回填完畢的沉箱群上進行混凝土或普通型堆石混凝土8的施工，澆筑至設計高 度9，完成混凝土壩的加固。
本發(fā)明的另一技術特征在于在上述技術方案的步驟4)中，當抽空沉箱群與壩體間積 水并清除淤泥后，可先在沉箱群5與混凝十壩體2間從下至h間隔澆筑鋼筋混凝十傳力梁7， 然后再用拋石型堆石混凝土 6進行銜接。
本發(fā)明所述的沉箱的斷面釆用矩形或梯形10;每個沉箱的長度可根據(jù)地形地質條件和原 壩體壩段寬度確定，其長度可在10m—30m之間，寬度在數(shù)米至10數(shù)米，深度至少為60m 。
本發(fā)明是在對已有的混凝土壩加固方法、沉箱施工方法及拋石型堆石混凝土施工方法進 行綜合分析研究的基礎上，提出的一種新型混凝土壩加固技術。與現(xiàn)有技術比，本發(fā)明具有 以下優(yōu)點及突出性效果①適用于不同類型的混凝土壩加固，采用壩前加固方式，有利于大 壩防滲，避免壩后加固方式中，壩體加固與壩后廠房的矛盾，適用范圍更加廣泛；②在壩體 加固的施工過程中無需放空水庫，可以實現(xiàn)加固施工過程中水庫效益的無間斷發(fā)揮，減少加 固施工引起的水庫發(fā)電等效益的損失；③采用拋石型堆石混凝土以及普通型堆石混凝土進行 施工，可進一步降低施工設備要求，加快施工速度，降低施工成本，并且可以充分發(fā)揮堆石 混凝土密度較普通混凝土密度大的優(yōu)勢，在重量滿足要求的條件下可以減少施工混凝土方量。


圖1是沉箱放置在所需加固的混凝土壩體的上游面并將其沉至淤泥面的示意圖。 圖2是沉箱沉至基巖面下的示意圖。
圖3是在需要加固的壩段沿壩長布置多個沉箱形成沉箱群的示意圖。圖4是采用拋石型堆石混凝土回填沉箱井格示意圖。 圖5是在沉箱與壩體間間隔澆筑鋼筋混凝土傳力梁進行銜接的示意圖。 圖6是沉箱與壩體間采用拋石型堆石混凝土銜接示意圖。 圖7是采用混凝土或普通型堆石混凝土澆筑至設計高程示意圖。 圖8a、 8b是斷面為梯形的沉箱示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是在現(xiàn)有普通型堆石混凝土和拋石型堆石混凝土施工技術的基礎上，結合沉箱技 術對混凝土大壩進行壩前加固。參考工程中廣泛應用的沉箱施工方法進行沉箱施工，將沉箱l 拖放至所需加固的混凝土壩體2的上游面l 2m距離，并將沉箱沉至基巖面4或基巖面以下，然 后采用拋石型堆石混凝土回填沉箱以及沉箱與壩體間的銜接，以減少溫控，保證質量，加快 施工進度，減少施工成本。適當降低水位后，抽空沉箱群5與壩體間的積水并清除淤泥，采用 拋石型堆石混凝土6進行銜接；或者先在沉箱群5與混凝土壩體2間從下至上間隔澆筑鋼筋混凝 土傳力梁，加強沉箱和大壩壩體的聯(lián)系，并將沉箱的部分水壓力傳至大壩壩體，減少沉箱施 工方量，然后再用拋石型堆石混凝土6進行銜接。根據(jù)需要，在沉箱群頂部以上，采用混凝土 或普通型堆石混凝土施工方法，將壩前加固體澆筑至設計高度，完成混凝土壩的加固。在大 壩壩前重復沉箱施工，形成沉箱群，沉箱群的每個沉箱可以同時或分期施工。每個沉箱的長 度宜根據(jù)地形地質條件和原壩體壩段寬度確定， 一般在10m—30m，寬度可在數(shù)米至10數(shù)米， 深度根據(jù)現(xiàn)有工程經(jīng)驗，至少60m，甚至更深。
下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的實施方式，具體方式可按如下步驟實施
1) 將沉箱l固定在需要加固的混凝土壩體2的上游面l 2m距離，并將沉箱1沉至淤泥面3。 沉箱l為預制鋼筋混凝土結構或現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，如圖1所示。
2) 在沉箱1內清除淤泥至基巖面4或基巖面以下，如圖2所示。在需要加固的壩段沿壩長 布置多個沉箱，形成沉箱群5，如圖3所示。
3) 采用拋石型堆石混凝土施工方法，將沉箱1的井格作為拋石型堆石混凝土6的澆筑倉面， 分別進行各個沉箱的堆石混凝土回填，將沉箱群5回填完畢，如圖4所示。沉箱群的每個沉箱 可以同時或分期施工。在沉箱群5的各個沉箱之間做止水，然后利用灌漿或拋石型堆石混凝土 封閉各個沉箱銜接部位。
4) 適當降低水位后，抽空沉箱群5與混凝土壩體2之間的積水，開挖沉箱與混凝土壩體間 淤泥和基巖，采用拋石型堆石混凝土6進行沉箱群5與混凝土壩體2間銜接?；蛘呦仍诔料淙? 與混凝土壩體2間從下至上間隔澆筑鋼筋混凝土傳力梁，如圖5所示，加強沉箱和大壩壩體的 聯(lián)系，并將沉箱的部分水壓力傳至大壩壩體，減少沉箱施工方量，然后再用拋石型堆石混凝 土6進行銜接。如圖6所示。
5) 在回填完畢的沉箱群頂部以上，采用混凝土或普通型堆石混凝土施工方法，進行普通型堆石混凝土8的施工，直至澆筑至設計高度9，完成混凝土壩的加固。如圖7所示。 6)沉箱l的斷面還可以采用如圖8a、 8b所示的梯形10。
權利要求
1.一種混凝土大壩沉箱加固方法，其特征在于該方法包括如下步驟1)將沉箱(1)拖放至所需加固的混凝土壩體(2)的上游面1～2m距離，并將沉箱沉至基巖面(4)或基巖面以下，在需要加固的壩段沿壩長布置多個沉箱，形成沉箱群(5)；2)采用拋石型堆石混凝土施工方法，將沉箱(1)的井格作為拋石型堆石混凝土(6)的澆筑倉面，進行各沉箱的堆石混凝土回填；3)沉箱群(5)回填完畢，在沉箱群(5)的各沉箱間做止水；4)抽空沉箱群(5)與壩體間積水并清除淤泥后，采用拋石型堆石混凝土施工方法，在沉箱群(5)與混凝土壩體(2)間用拋石型堆石混凝土(6)進行銜接；5)在回填完畢的沉箱群頂部進行混凝土或普通型堆石混凝土(8)的施工，澆筑至設計高度(9)，完成混凝土壩的加固。
2. 如權利要求l所述的一種混凝土大壩沉箱加固方法，其特征在于在所述的步驟4) 中，抽空沉箱群(5)與壩體間積水并清除淤泥后，先在沉箱群(5)與混凝土壩體(2)間從 下至上間隔澆筑鋼筋混凝土傳力梁，然后再用拋石型堆石混凝土 (6)進行銜接。
3. 如權利要求1或2所述的一種混凝土大壩沉箱加固方法，其特征在于所述的沉箱 (1)的斷面采用矩形或梯形(10)。
4. 如權利要求1或2所述的一種混凝土大壩沉箱加固方法，其特征在于每個沉箱的 長度在10m—30m之間，寬度在數(shù)米至10數(shù)米，深度至少為60m 。
全文摘要
一種混凝土大壩沉箱加固方法，涉及一種混凝土壩的加固方法。該加固方法將沉箱放置在需要加固的大壩壩段前位置，形成沉箱群；采用鋼筋混凝土沉箱作為拋石型堆石混凝土的施工倉面，后采用拋石型堆石混凝土快速回填沉箱箱格及沉箱與壩體間的銜接，并采用普通型堆石混凝土澆筑至設計高程，完成混凝土壩的壩前加固。該方法無需放空水庫，施工簡便，在提高施工效率和節(jié)約施工成本方面具有顯著的效果，所形成的拋石型混凝土填充沉箱結構密實度高、水泥用量少、水化溫升低、體積穩(wěn)定性好、抗?jié)B性能好，綜合性能優(yōu)良，同時還具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。
文檔編號E02B1/00GK101285302SQ20081011451
公開日2008年10月15日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權日2008年6月6日
發(fā)明者何世欽, 虎 周, 安雪暉, 段云嶺, 峰 金, 黃綿松 申請人:清華大學