專利名稱：混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于混凝土壩的防滲系統(tǒng)，尤其涉及一種用于混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，還涉及該系統(tǒng)的施工方法。
背景技術(shù)：
混凝土面板堆石壩自愈型止水應(yīng)用成功的關(guān)鍵在于混凝土防滲面板下面反濾層的存在。由于混凝土壩基巖自身不存在反濾層，按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范也無(wú)需設(shè)置反濾層，因此照搬混凝土面板堆石壩中淤填自愈型止水的經(jīng)驗(yàn)在混凝土壩壩前設(shè)置類似的防滲體系難以行通。工程實(shí)踐及室內(nèi)試驗(yàn)表明，靠設(shè)在防滲體上游側(cè)的砂石反濾層只能起減緩破壞的作用，而不能保證裂縫防滲自愈，這也說(shuō)明混凝土壩壩前不能通過(guò)直接鋪設(shè)傳統(tǒng)的砂石濾層來(lái)達(dá)到降低滲漏量和削減作用在裂縫面上水壓力的目的?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種混凝土壩壩前基巖和防滲帷幕在運(yùn)行期開裂后自身能夠維持穩(wěn)定且能夠保證防滲材料基本不流失、降低通過(guò)基巖和防滲帷幕貫穿性裂縫的滲漏量、大幅度削減作用在裂縫面上的水壓力的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這種混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，設(shè)置在混凝土壩前的基巖上，由下至上依次包括墊層、反濾層和防滲料層，其中墊層從下至上由堆石墊層和細(xì)砂墊層組成，反濾層為無(wú)紡布濾層，防滲料層是滲透系數(shù)小于10_4Cm/S的無(wú)粘性材料的防滲層，該系統(tǒng)鋪設(shè)在壩前I. 5至2. O倍壩高范圍內(nèi)。還提供了該系統(tǒng)的施工方法，包括以下步驟( I)對(duì)混凝土壩前的基巖表面進(jìn)行平整，然后依次鋪設(shè)堆石墊層和細(xì)砂墊層，其中堆石墊層厚度大于等于300mm、最大顆粒粒徑80mm、粒徑大于40mm的顆粒含量大于50%,細(xì)砂墊層厚度大于等于200_，鋪設(shè)在墊層頂層；混凝土壩壩前墊層鋪設(shè)在壩前I. 5至2. O倍壩高范圍內(nèi)；(2)在細(xì)砂墊層上鋪設(shè)無(wú)紡布，無(wú)紡布沿順河向鋪設(shè)，無(wú)紡布之間采用四道縫接，搭接寬度大于等于60cm ；(3)鋪設(shè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)無(wú)紡布破壞處時(shí)，采用大于破壞處面積4 5倍的完整無(wú)紡布予以覆蓋修復(fù)；(4)無(wú)紡布與混凝土壩基礎(chǔ)混凝土一起澆筑，或者在自反濾式防滲系統(tǒng)鋪設(shè)前，在壩踵部位與基巖交界處先澆筑寬30 50cm、厚200mm的聚合物砂漿條，在聚合物砂漿條初凝前將無(wú)紡布濾層插入，以保證無(wú)紡布與混凝土壩壩踵的連接；(5)在無(wú)紡布上填筑無(wú)粘性材料；(6)在無(wú)粘性材料防滲層上鋪設(shè)一層厚度大于O. 5m的堆石保護(hù)層。滲透系數(shù)小于10_4Cm/S的無(wú)粘性材料的防滲層能夠降低滲漏量、削減作用在裂縫面上的水壓力；無(wú)紡布用作反濾層，保護(hù)防滲層在高壓水作用下基本不流失；墊層主要用于基巖開裂后支撐無(wú)紡布濾層，避免無(wú)紡布反濾層集中受力。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)紡布反濾層與混凝土壩近壩踵部位固定細(xì)部示意圖和無(wú)紡布曲線形褶皺示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，這種混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，設(shè)置在混凝土壩I前的基巖上，由下至上依次包括墊層、反濾層和防滲料層，其中墊層從下至上由堆石墊層2和細(xì)砂墊層3組成，反濾層為無(wú)紡布濾層4、5，防滲料層是滲透系數(shù)小于10_4Cm/S的無(wú)粘性材料的防滲層 6，該系統(tǒng)鋪設(shè)在壩前I. 5至2. O倍壩高范圍內(nèi)。滲透系數(shù)小于10_4Cm/S的無(wú)粘性材料的防滲料層能夠降低滲漏量、削減作用在裂縫面上的水壓力；無(wú)紡布用作反濾層，保護(hù)防滲層在高壓水作用下基本不流失；墊層主要用于基巖開裂后支撐無(wú)紡布反濾層，避免無(wú)紡布反濾層集中受力。優(yōu)選地，當(dāng)上游圍堰與混凝土壩距離小時(shí)，則該系統(tǒng)鋪設(shè)在從混凝土壩踵至上游圍堰防滲墻處的范圍內(nèi)，無(wú)紡布與混凝土壩壩踵連接。優(yōu)選地，防滲料層是粉煤灰或粉細(xì)砂。優(yōu)選地,堆石墊層厚度大于等于300mm、最大顆粒粒徑80mm、粒徑大于40mm的顆粒含量大于50%，細(xì)砂墊層厚度大于等于200mm。優(yōu)選地，無(wú)紡布反濾層的等效孔徑小于等于用于防滲層的無(wú)粘性材料的特征粒徑，其規(guī)格大于等于600g/m2，抗拉強(qiáng)度大于等于19KN/m,斷裂伸長(zhǎng)率大于等于90%。優(yōu)選地，如圖2所示，無(wú)紡布反濾層3中每隔5m設(shè)置一曲線形褶皺，以適應(yīng)壩前基礎(chǔ)變形。圖2中標(biāo)號(hào)8是聚合物砂衆(zhòng)層,標(biāo)號(hào)9是基巖面。優(yōu)選地，防滲料層的厚度大于等于lm，其上還需設(shè)有厚度大于O. 5m的堆石保護(hù)層7?；炷翂蔚淖苑礊V式防滲系統(tǒng)的施工方法包括以下步驟( I)對(duì)混凝土壩前的基巖表面進(jìn)行平整，然后依次鋪設(shè)堆石墊層和細(xì)砂墊層，其中堆石墊層厚度大于等于300mm、最大顆粒粒徑80mm、粒徑大于40mm的顆粒含量大于50%,細(xì)砂墊層厚度大于等于200_ ;混凝土壩壩前墊層鋪在壩前I. 5至2. O倍壩高范圍內(nèi)；(2)在細(xì)砂墊層上鋪設(shè)無(wú)紡布，無(wú)紡布沿順河向鋪設(shè)，無(wú)紡布之間采用四道縫接，搭接寬度大于等于60cm ；(3)鋪設(shè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)無(wú)紡布破壞處時(shí)，采用大于破壞處面積4 5倍的完整無(wú)紡布予以覆蓋修復(fù)；(4)無(wú)紡布與混凝土壩基礎(chǔ)混凝土一起澆筑，或者在自反濾式防滲系統(tǒng)鋪設(shè)前，在壩踵部位與基巖交界處先澆筑寬30 50cm、厚200mm的聚合物砂漿條，在聚合物砂漿條初凝前將無(wú)紡布反濾層插入，以保證無(wú)紡布與混凝土壩壩踵的連接；( 5 )在無(wú)紡布上填筑無(wú)粘性材料；
(6)在無(wú)粘性材料防滲料層上鋪設(shè)一層厚度大于O. 5m的堆石保護(hù)層。優(yōu)選地，步驟(5)的無(wú)粘性材料是粉煤灰，其厚度大于lm，且鋪筑過(guò)程中其相對(duì)密實(shí)度大于90%，采用機(jī)械碾壓或人工夯實(shí)來(lái)壓實(shí)。下面給出一個(gè)優(yōu)選的施工方法，包括以下步驟(I)混凝土壩與上游圍堰間的河床部分先清基，然后鋪設(shè)一層厚30cm左右、最大顆粒粒徑80mm、粒徑大于40mm的顆粒含量大于50%的堆石墊層，碾壓后再鋪設(shè)一層厚20cm的細(xì)砂墊層；(2)上游圍堰下游坡鋪設(shè)無(wú)紡布前也需先鋪設(shè)一層厚20cm的細(xì)砂墊層；(3)用作防滲材料的粉煤灰品種不限，但盡可能選擇質(zhì)量穩(wěn)定、滲透系數(shù)較小、特征粒徑較大的粉煤灰，粉煤灰厚度不小于lm，粉煤灰鋪筑過(guò)程中其相對(duì)密實(shí)度以不小于90%為宜，可采用機(jī)械碾壓壓實(shí)，也可采用人工夯實(shí)；
(4)無(wú)紡布等效孔徑< I. 8粉煤灰的特征粒徑，其規(guī)格不小于600g/m2，其中抗拉強(qiáng)度不小于19KN/m，斷裂伸長(zhǎng)率不小于90% ；(5)無(wú)紡布近壩踵部位作成波浪形，以適應(yīng)壩踵處基巖或墊層運(yùn)行期可能出現(xiàn)的變形，與柔性防滲體系下周界的波浪形土工膜一起用混凝土固定密封；(6)粉煤灰填筑完后,傾倒一些堆石作保護(hù)層,厚度以大于O. 5m為宜。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置在混凝土壩(I)前的基巖上，由下至上依次包括墊層、反濾層和防滲料層，其中墊層從下至上由堆石墊層(2)和細(xì)砂墊層(3)組成，反濾層為無(wú)紡布(4、5)反濾層，防滲料層(6)是滲透系數(shù)小于l(T4Cm/S的無(wú)粘性材料的防滲層，該系統(tǒng)鋪設(shè)在壩前I. 5至2. O倍壩高范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)上游圍堰與混凝土壩距離小時(shí)，則該系統(tǒng)鋪設(shè)在從壩踵至上游圍堰防滲墻處的范圍內(nèi)，無(wú)紡布與混凝土壩壩踵連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，其特征在于防滲料層是粉煤灰或粉細(xì)砂的防滲層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，其特征在于堆石墊層厚大于等于300mm、最大顆粒粒徑80mm、粒徑大于40mm的顆粒含量大于50%,細(xì)砂墊層厚度大于等于200mm,鋪設(shè)在墊層頂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，其特征在于無(wú)紡布反濾層的等效孔徑小于等于用于防滲料層的無(wú)粘性材料的特征粒徑，其規(guī)格大于等于600g/m2，抗拉強(qiáng)度大于等于19KN/m，斷裂伸長(zhǎng)率大于等于90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，其特征在于無(wú)紡布反濾層中每隔5m設(shè)置一曲線形褶皺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的任一項(xiàng)所述的混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)，其特征在于 防滲料層的厚度大于等于lm，其上還需設(shè)有厚度大于O. 5m的堆石保護(hù)層(7)。
8.混凝土壩的自反濾式防滲系統(tǒng)的施工方法，其特征在于包括以下步驟 (1)對(duì)混凝土壩前的基巖表面進(jìn)行平整，然后依次鋪設(shè)堆石墊層和細(xì)砂墊層，其中堆石墊層厚度大于等于300mm、最大顆粒粒徑80mm、粒徑大于40mm的顆粒含量大于50%,細(xì)砂墊層厚度大于等于200mm，鋪設(shè)在墊層頂層；；混凝土壩壩前墊層鋪設(shè)在壩前I. 5至2. O倍壩聞范圍內(nèi)； (2)在細(xì)砂墊層上鋪設(shè)無(wú)紡布，無(wú)紡布沿順河向鋪設(shè)，無(wú)紡布之間采用四道縫接，搭接寬度大于等于60cm ； (3)鋪設(shè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)無(wú)紡布破壞處時(shí)，采用大于破壞處面積4 5倍的完整無(wú)紡布予以覆蓋修復(fù)； (4)無(wú)紡布與混凝土壩基礎(chǔ)混凝土一起澆筑，或者在自反濾式防滲系統(tǒng)鋪設(shè)前，在壩踵部位與基巖交界處先澆筑寬30 50cm、厚200mm的聚合物砂漿條，在聚合物砂漿條初凝前將無(wú)紡布濾層插入，以保證無(wú)紡布與混凝土壩壩踵的連接； (5)在無(wú)紡布上填筑無(wú)粘性材料； (6)在無(wú)粘性材料防滲層上鋪設(shè)一層厚度大于O.5m的堆石保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的施工方法，其特征在于步驟(5)的無(wú)粘性材料是粉煤灰，其厚度大于lm，且鋪筑過(guò)程中其相對(duì)密實(shí)度大于90%，采用機(jī)械碾壓或人工夯實(shí)來(lái)壓實(shí)。
全文摘要
公開了一種混凝土壩壩前基巖和防滲帷幕在運(yùn)行期開裂后自身能夠維持穩(wěn)定且能夠保證防滲材料基本不流失、降低通過(guò)基巖和防滲帷幕貫穿性裂縫的滲漏量、大幅度削減作用在裂縫面上的水壓力的混凝土壩自反濾式防滲系統(tǒng)，還提供了該系統(tǒng)的施工方法。自反濾防滲系統(tǒng)設(shè)置在混凝土壩面和壩前的基巖上，由下至上依次包括墊層、反濾層和防滲料層，其中墊層從下至上由堆石墊層和細(xì)砂墊層組成，反濾層為無(wú)紡布反濾層，防滲料層是滲透系數(shù)小于10-4cm/s的無(wú)粘性材料，該系統(tǒng)鋪設(shè)在從混凝土壩踵至混凝土壩壩前1.5至2.0倍壩高處的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)E02B3/16GK102839636SQ20121032734
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者賈金生, 馮煒, 楊會(huì)臣, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名 申請(qǐng)人:中國(guó)水利水電科學(xué)研究院