一種適應(yīng)于低變模基礎(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水利水電設(shè)施，尤其是一種適應(yīng)于低變?；A(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。適用于在低變?；A(chǔ)中修建高拱壩。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國不斷加大水能資源的開發(fā)力度，以及高山峽谷地區(qū)大江大河水能資源的開發(fā)，大批300m級(jí)特高拱壩正在或即將建設(shè)。西部高山峽谷地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，拱壩壩址經(jīng)常遇到低變模的基礎(chǔ)巖體(如柱狀節(jié)理玄武巖層、角礫熔巖層、砂板巖層、各類巖脈等)，這種巖體的普遍特性是即使在微新狀態(tài)，變形模量可能仍僅為3?7GPa左右。針對(duì)上述低變?；A(chǔ)，因高拱壩基礎(chǔ)最大壓應(yīng)力往往可達(dá)到9?lOMPa，為保證特高拱壩基礎(chǔ)承載力，一般采用挖除低變模巖層、將拱壩基礎(chǔ)置于較高變模巖層的設(shè)計(jì)。但這種深挖建基面的設(shè)計(jì)常會(huì)帶來拱壩上游承受水推力增大(迎水面積增大)、基礎(chǔ)深部更強(qiáng)的應(yīng)力釋放形成松弛、導(dǎo)致拱壩體形不對(duì)稱等一系列技術(shù)問題，以及壩基開挖量增大、壩體混凝土量增大、基礎(chǔ)處理工程量增大等一系列涉及經(jīng)濟(jì)性的工程量問題。
[0003]因此，為解決上述問題，需研究一種經(jīng)濟(jì)合理、設(shè)計(jì)可行的拱壩延伸結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可有效減小基礎(chǔ)壓應(yīng)力，達(dá)到避免深挖微新低變模的基礎(chǔ)巖體、充分利用微新低變模基礎(chǔ)巖體承載力的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種適應(yīng)于低變模基礎(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，旨在通過擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，使拱壩的推力影響范圍擴(kuò)大，均化拱壩及基礎(chǔ)的應(yīng)力分布、減小拱壩及基礎(chǔ)的應(yīng)力值，從而達(dá)到在保證經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的前提下，能在低變?；A(chǔ)中修建高拱壩的目的。
[0005]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:適應(yīng)于低變?；A(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，具有修建于左岸和右岸之間的高拱壩，拱壩壩體通過拱壩橫縫使壩體分為若干個(gè)壩段，經(jīng)勘探在拱壩壩體部分基礎(chǔ)段分布有低變?；A(chǔ)巖體，其特征在于:在分布有低變模基礎(chǔ)巖體的范圍布置擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)，該擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)與拱壩壩體整體澆筑，且拱壩橫縫延伸至擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的底部；
[0006]所述拱壩壩體分為壩體中部的拱冠梁壩段和壩體兩側(cè)的邊坡壩段；
[0007]所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)在拱冠梁壩段的截面呈倒梯形，該梯形截面一側(cè)與拱壩壩體連成一體，并從拱壩壩體下游端點(diǎn)向下游延伸寬度a、厚度b后與下游巖體相接，同時(shí)該梯形截面的頂部通過過渡結(jié)構(gòu)邊線E與拱壩壩體的下游壩面F平順銜接；
[0008]所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)在邊坡壩段的截面呈倒梯形，該梯形截面一側(cè)與拱壩壩體連成一體，并從拱壩壩體下游端點(diǎn)向下游延伸寬度a、厚度b后與下游巖體相接，同時(shí)該梯形截面的頂部通過過渡結(jié)構(gòu)邊線G與拱壩壩體的下游壩面F平順銜接；
[0009]邊坡壩段的擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)自拱壩壩體下游壩面F開始，通過過渡結(jié)構(gòu)邊線G、過渡結(jié)構(gòu)邊線Η和過渡結(jié)構(gòu)邊線I與下游邊坡開挖變形巖體連接。
[0010]所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)向下游延伸的寬度a和厚度b的取值范圍在0.20 -0.25L之間，L為拱壩底部拱端厚度。
[0011]所述過渡結(jié)構(gòu)邊線E為臺(tái)階狀，臺(tái)階高取3m，寬取3 — 5m。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:當(dāng)高拱壩基礎(chǔ)存在低變模巖體影響時(shí)，通過本結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可有效降低基礎(chǔ)應(yīng)力水平，充分利用低變模巖體的承載能力，從而避免了因壩基深挖帶來的高應(yīng)力釋放形成松弛、拱壩體形不對(duì)稱、壩基開挖量增大、壩體混凝土量增大、基礎(chǔ)處理工程量增大等一系列經(jīng)濟(jì)技術(shù)問題，可取得較大的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益，并推廣至存在類似基礎(chǔ)條件的拱壩工程中。
【附圖說明】
[0013]圖1是拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置下游立面圖。
[0014]圖2是擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在拱冠梁壩段的縱剖面圖(1-1剖面)。
[0015]圖3是擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在邊坡壩段的縱剖面圖(2-2剖面)。
[0016]圖4是擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在邊坡壩段的橫剖面圖(3-3剖面)。
[0017]圖5是擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在邊坡壩段過渡連接圖(詳圖1)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本實(shí)施例是一個(gè)適應(yīng)于低變模基礎(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，該拱壩壩頂高程為834.00m,壩底高程為545.00m,最大壩高289m，為特高拱壩。拱壩壩體1通過拱壩橫縫2將壩體分為31個(gè)壩段。
[0019]經(jīng)勘探在拱壩壩體1基礎(chǔ)自左岸750m高程一右岸620m高程范圍分布有低變?；A(chǔ)巖體3，因此，擬在分布有低變?；A(chǔ)巖體3的范圍布置擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)4，該擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)4與拱壩壩體1的混凝土整體澆筑，且拱壩橫縫2延伸至擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)4的底部。
[0020]所述拱壩壩體1分為壩體中部的拱冠梁壩段1 一 1和壩體兩側(cè)的邊坡壩段1 一 2 ;
[0021]如圖2所示，所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)4在拱冠梁壩段1 一 1的截面呈倒梯形，該梯形截面(擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu))一側(cè)與拱壩壩體1連成一體(為一體澆筑)，并從拱壩壩體1下游端點(diǎn)向下游延伸寬度a4 — 1、厚度b4 — 2后與下游巖體相接。該梯形截面的頂部通過過渡結(jié)構(gòu)邊線E4 - 3分別與拱壩壩體1的下游壩面F1 - 3及下游巖體平順銜接。過渡結(jié)構(gòu)邊線E4 — 3可設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，臺(tái)階高取3m，寬取3 — 5m。
[0022]該擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)4向下游擴(kuò)大的寬度a及厚度b分別取拱壩底部拱端厚度L的0.15倍、0.2倍、0.25倍，研究擴(kuò)大基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散效果。由有限元分析計(jì)算研究成果表明，隨著a、b的增加，基礎(chǔ)壓應(yīng)力值減小，當(dāng)a、b = 0.15L時(shí)候，基礎(chǔ)壓應(yīng)力值降低15%;當(dāng)a、b = 0.20L時(shí)，基礎(chǔ)壓應(yīng)力值降低29.6%;當(dāng)a、b = 0.25L時(shí)，基礎(chǔ)壓應(yīng)力值降低32.1%0由上述計(jì)算分析成果可見，a、b = 0.2L時(shí)對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散效果比a、b = 0.15L時(shí)候好，但a、b = 0.25L時(shí)對(duì)應(yīng)力擴(kuò)散的效果比a、b = 0.20L時(shí)提高較有限。故擴(kuò)大基礎(chǔ)向下游擴(kuò)大的寬度a、厚度b應(yīng)取0.20?0.25L較為合適。
[0023]如圖3所示，所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)4在邊坡壩段1 一 2的截面也是呈倒梯形，該梯形截面(擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu))一側(cè)與拱壩壩體1 一體澆筑，并從拱壩壩體1下游端點(diǎn)向下游延伸寬度a4 — 1、厚度b4 — 2后與下游巖體相接。同時(shí)該梯形截面的頂部通過過渡結(jié)構(gòu)邊線G4 — 4分別與拱壩壩體1的下游壩面F1 - 3及下游巖體平順銜接。
[0024]如圖4、圖5所示，邊坡壩段1 一 2的擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)4自拱壩壩體1下游壩面F1 — 3開始，經(jīng)過渡結(jié)構(gòu)邊線G4 - 4、過渡結(jié)構(gòu)邊線H4 — 5和過渡結(jié)構(gòu)邊線14 一 6與下游邊坡開挖變形巖體J連接。過渡結(jié)構(gòu)邊線G4 - 4和過渡結(jié)構(gòu)邊線H4 - 5的長度分別取6m和12m，邊線G與Η的交角α為150°，邊線Η與I的交角β為140°。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適應(yīng)于低變?；A(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，具有修建于左岸和右岸之間的高拱壩，拱壩壩體(1)通過拱壩橫縫(2)使壩體分為若干個(gè)壩段，經(jīng)勘探在拱壩壩體(1)部分基礎(chǔ)段分布有低變?；A(chǔ)巖體(3)，其特征在于:在分布有低變?；A(chǔ)巖體(3)的范圍布置擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)(4)，該擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)(4)與拱壩壩體(1)整體澆筑，且拱壩橫縫(2)延伸至擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)(4)的底部； 所述拱壩壩體(1)分為壩體中部的拱冠梁壩段(1 - 1)和壩體兩側(cè)的邊坡壩段(1 -2)； 所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)(4)在拱冠梁壩段(1 - 1)的截面呈倒梯形，該梯形截面一側(cè)與拱壩壩體(1)連成一體，并從拱壩壩體(1)下游端點(diǎn)向下游延伸寬度a(4 — 1)、厚度b(4 — 2)后與下游巖體相接，同時(shí)該梯形截面的頂部通過過渡結(jié)構(gòu)邊線E (4 - 3)與拱壩壩體⑴的下游壩面F(1 - 3)平順銜接； 所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)(4)在邊坡壩段(1 - 2)的截面呈倒梯形，該梯形截面一側(cè)與拱壩壩體(1)連成一體，并從拱壩壩體(1)下游端點(diǎn)向下游延伸寬度a(4 — 1)、厚度b(4 — 2)后與下游巖體相接，同時(shí)該梯形截面的頂部通過過渡結(jié)構(gòu)邊線G (4 - 4)與拱壩壩體⑴的下游壩面F(1 - 3)平順銜接； 邊坡壩段(1 - 2)的擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)⑷自拱壩壩體⑴下游壩面F(1 — 3)開始，通過過渡結(jié)構(gòu)邊線G (4 - 4)、過渡結(jié)構(gòu)邊線Η (4 - 5)和過渡結(jié)構(gòu)邊線I (4 一 6)與下游邊坡開挖變形巖體J連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)于低變?；A(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)(4)向下游延伸的寬度a(4 - 1)和厚度b(4 - 2)的取值范圍在0.20 - 0.25L之間，L為拱壩底部拱端厚度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適應(yīng)于低變?；A(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過渡結(jié)構(gòu)邊線E (4 - 3)為臺(tái)階狀，臺(tái)階高取3m，寬取3 — 5m。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種適應(yīng)于低變模基礎(chǔ)的高拱壩擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的目的是旨在通過擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，使拱壩的推力影響范圍擴(kuò)大，均化拱壩及基礎(chǔ)的應(yīng)力分布、減小拱壩及基礎(chǔ)的應(yīng)力值，從而達(dá)到在保證經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的前提下，能在低變?；A(chǔ)中修建高拱壩的目的。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有修建于左岸和右岸之間的高拱壩，拱壩壩體通過拱壩橫縫使壩體分為若干個(gè)壩段，經(jīng)勘探在拱壩壩體部分基礎(chǔ)段分布有低變?；A(chǔ)巖體，在分布有低變?；A(chǔ)巖體的范圍布置擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)與拱壩壩體整體澆筑，且拱壩橫縫延伸至擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)的底部。本實(shí)用新型適用于在低變模基礎(chǔ)中修建高拱壩。
【IPC分類】E02B7/12, E02D27/40
【公開號(hào)】CN205000352
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520597806
【發(fā)明人】張偉狄, 紀(jì)林強(qiáng), 徐建榮, 吳關(guān)葉, 何世海, 何明杰, 祝青, 王賢彪
【申請(qǐng)人】中國電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年8月10日