一种带有浇筑式沥青混凝土心墙的大坝结构及施工方法与流程

本发明属于水利水电工程建设，具体涉及一种带有浇筑式沥青混凝土心墙的大坝结构及施工方法。

背景技术：

1、沥青混凝土心墙由于其具有较大的适应变形能力，广泛应用于堆石坝心墙和砂砾石坝心墙。已建工程实践表明，在-30℃的情况下所浇筑的沥青混凝土心墙质量可以得到保证具体的结构及施工方法较为完善，如cn1807763a，步骤有：铺设模板、铺设耐高温无纺布、铺筑过渡料及过渡料碾压、铺筑沥青混凝上、滑动模板或拆除模板、保温养护。该方法为当前浇筑式沥青混凝土心墙的主流施工方法。然而，该方法中沥青混凝土心墙与过渡料之间缺少可靠连接，协调变形能力较差。具体为，沥青混凝土心墙弹性模量较小，砂砾石坝壳料和堆石坝壳料弹性模量一般在沥青混凝土心墙弹性模量2倍以上，存在不均匀变形，容易出现沥青混凝土心墙沉降大于坝壳料的情况，引起沥青心墙与防浪墙之间的止水拉开，进而导致防渗体漏水。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带有浇筑式沥青混凝土心墙的大坝结构及施工方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种带有浇筑式沥青混凝土心墙的大坝结构，包括沥青混凝土心墙、沥青碎石混合料挤压边墙、钢塑土工格栅、过渡层和大坝填筑料；所述沥青混凝土心墙位于中心位置；沥青混凝土心墙的两侧从内向外，依顺序设置有沥青碎石混合料挤压边墙、过渡层和大坝填筑料；所述钢塑土工格栅间隔设置有多层，位于最下层的钢塑土工格栅，设置在沥青碎石混合料挤压边墙的底部，其他层的钢塑土工格栅水平设置在沥青碎石混合料挤压边墙和过渡层内起到连接沥青混凝土心墙与过渡层并传力的作用。

4、所述沥青混凝土心墙的厚度为坝体高度的1/100，沥青混凝土心墙的顶部最小厚度不小于20cm；所述沥青混凝土心墙采用的浇筑式混凝土沥青的针入度为40～100，沥青含量为9.5%～13%之间，其渗透系数小于1×10-12cm/s。

5、所述沥青碎石混合料挤压边墙是由多个l型墙模块构成的内侧壁为竖直光滑面、外侧壁为多个平行凹型槽的结构；每个l型墙模块的高度与大坝填筑料分层碾压的层厚一致，高宽比不大于1.5。

6、所述钢塑土工格栅内侧距离沥青混凝土心墙外侧边界4-6cm、伸入过渡层的深度不小于沥青碎石混合料挤压边墙底宽的3倍以上。

7、所述钢塑土工格栅采用的是聚丙烯双拉塑料格栅；钢塑土工格栅的抗拉强度不低于30kn/m，网口尺寸为5cm～10cm。

8、所述过渡层的水平宽度为1.5～3.0m；过渡层的用料最大粒径应小于60mm，并限制小于5mm～0.075mm的颗粒含量。

9、所述大坝填筑料采用的是堆石填筑料或砂砾石填筑。

10、一种带有浇筑式沥青混凝土心墙的大坝结构的施工方法，大坝整体结构施工为分层碾压、浇筑，每层施工完成后形成大坝碾压工作面，上面一层的施工在大坝碾压工作面上进行；

11、包括如下步骤：

12、步骤一、施工放线

13、测量放线，对沥青混凝土心墙的轴线进行定位，并通过沥青混凝土心墙的设计宽度，确定沥青碎石混合料挤压边墙的轴线，并标记明示位置；

14、步骤二、铺筑钢塑土工格栅

15、土工格栅顺水流方向总长1.0m，距离沥青混凝土心墙内侧边界5cm，压在沥青碎石混合料挤压边墙下0.25m，伸入过渡层0.75m，伸入的深度为挤压边墙底宽的3倍；

16、步骤三、沥青碎石混合料制备及挤压边墙施工；

17、步骤四、搭设可调式支架模版

18、将可调式支架模版布置于沥青混凝土心墙的中轴线位置，通过调整使得可调式支架模版与沥青碎石混合料挤压边墙的内侧壁密接，不留缝隙；

19、步骤五、铺筑过渡层与大坝填筑料；

20、步骤六、拆卸可调式支架模版；

21、步骤七、浇筑沥青混凝土心墙；

22、步骤八、重复步骤二至步骤七，直至沥青混凝土心墙结构施工完成。

23、所述步骤三沥青碎石混合料制备及挤压边墙施工具体如下：

24、s1、材料准备

25、沥青采用与沥青混凝土心墙相同的沥青，配合比参数范围为：沥青含量为10%～15%，填料占矿料总重的12%～18%，粗骨料最大粒径不大于16～19mm，级配指数为o.3～0.36，沥青采用50号水工沥青、道路石油沥青或掺配沥青；矿料级配选择采用丁朴荣公式：

26、

27、式中：为通过孔径是di的过筛率，%；

28、为填料用量，%；

29、r为级配指数；

30、di为某一筛孔尺寸，mm；

31、dmax为矿料最大粒径，mm；

32、具体操作为：固定r值，即保持骨料级配恒定，任意调整，即调整填料含量；固定，即保持填料用最恒定；改变r值，任意调整骨料级配，当dmax、r、均确定时，矿料级配即确定；

33、碎石采用碱性岩石破碎的碎石，采用的粗骨料要质地坚硬、新鲜，同时满足表观密度、与沥青粘附性、针片状颗粒含量、压碎值、吸水率、含泥量和耐久满足预设要求；

34、s2、拌制与运输

35、将拌和充分均匀的沥青碎石混合料运到现场，每间隔5m～8m在大坝碾压工作面的垫层料区上卸料约lm3；

36、s3、边墙挤压机就位

37、s4、施工挤压边墙

38、首先，清理沥青碎石混合料挤压边墙底部范围内的杂物，并涂抹乳化沥青油；然后，将拌和料转运至挤压机进料仓；启动边墙挤压机，挤压机行走速度控制在20～40m/h，在挤压边墙成型出模后即进行人工休整；边墙挤压机完成两排沥青碎石混合料挤压边墙后，处理边墙两端接口，两端按照分层碾压厚度尺寸架设模板，采用人工入仓，每层铺料lo～15cm，人工钢嵌插捣密实；

39、所述步骤五铺筑过渡层与大坝填筑料的具体过程如下：沥青碎石混合料挤压边墙两侧的过渡层同时施工，顶面高差控制在10cm以内；先施工20cm厚的过渡层，达到质量标准后，在铺剩余部分过渡层及大坝填筑料，第二层的过渡层与大坝填筑料平起施工，直到过渡层与大坝填筑料均到达质量要求；

40、所述步骤七浇筑沥青混凝土心墙的具体过程如下：

41、s1、准备材料

42、沥青采用与沥青碎石混合料挤压边墙相同的沥青，配合比参数范围为：沥青含量为10%～15%，填料占矿料总重的12%～18%，粗骨料最大粒径不大于16～19mm，级配指数为o.3～0.36，沥青采用50号水工沥青、道路石油沥青或掺配沥青；矿料级配选择采用丁朴荣公式：

43、

44、式中：为通过孔径为di的过筛率，%；

45、为填料用量，%；

46、r为级配指数；

47、di为某一筛孔尺寸，mm；

48、dmax为矿料最大粒径，mm；

49、具体操作为：固定r值，即保持骨料级配恒定，可任意调整，即调整填料含量；固定，即保持填料用最恒定，改变r值可任意调整骨料级配，当dmax、r、均确定时，矿料级配即确定；

50、碎石采用碱性岩石破碎的碎石，粗骨料采用质地坚硬、新鲜的，同时满足表观密度、与沥青粘附性、针片状颗粒含量、压碎值、吸水率、含泥量和耐久性的预设要求；

51、细骨料选用人工砂或天然砂，其级配应符合要求，同时满足表观密度、水稳定等级、耐久性、有机质及泥土含量要求；

52、矿粉填料采用石灰岩粉、白云岩粉、滑石粉、普通硅酸盐水泥或粉煤灰，同时表观密度、亲水系数、含水率及细度满足预设指标；

53、s2、沥青混合料拌制、运输及浇筑

54、将采用厂拌方式拌和均匀的沥青混凝土运输，同时进行保温处理，并防止沥青与骨料产生离析；在沥青混凝土入仓前需要对其进行二次搅拌，浇筑现场对沥青混凝土进行测温，通常要求入仓温度为不能低于145℃，冬季施工入仓温度不能低于170℃；施工层厚小于50cm，沥青混凝土一次浇筑至挤压边墙顶部；若施工层厚大于50cm，沥青混凝土分两次浇筑至挤压边墙顶部，入仓后用振捣棒进行振捣，直至沥青混凝土无气泡排出，表面没有泛油为止；浇筑沥青混凝土时通仓浇筑，减少横向接缝；当需设置横向接缝时，结合的坡度不陡于1∶3，且上下浇筑层接缝互相错开，浇筑完的沥青混凝土心墙厚度不能小于设计厚度，浇筑面平整。

55、所述的可调式支架模版包括挡板、固定限位块、滑动限位块、斜撑、调节螺栓、螺栓限位块和转轴；所述挡板平行的设置两块、斜撑设置两根；每块挡板的下部都固定连接有一个用于限制斜撑位移的固定限位块；每块挡板的中上部固定连接有一个滑轨，所述滑动限位块置于滑轨内；两根斜撑的中心通过转轴可转动连接，每根斜撑的上端头与一个滑动限位块连接；每块挡板的上部水平连接有一个螺栓限位块，螺栓限位块采用的是带孔钢板，孔内设置与调节螺栓相匹配的丝口，调节螺栓连接在螺栓限位块的孔内，用于调节两根斜撑之间的交叉角度，实现挡板的位置调整。

56、有益效果：

57、（1）本发明的大坝结构由沥青混凝土心墙、沥青碎石混合料挤压边墙、钢塑土工格栅、过渡层和大坝填筑料有机构成；通过施工放线、铺筑钢塑土工格栅、沥青碎石混合料制备及挤压边墙施工、搭设可调式支架模版、铺筑过渡层与大坝填筑料、拆卸可调式支架模版和浇筑沥青混凝土心墙完成一层浇筑，重复上述步骤，直至沥青混凝土心墙结构施工完成。本发明解决了沥青心墙与坝壳料沉降不一致的问题。

58、（2）本发明中设置的挤压边墙施工工艺，在面坝堆石坝施工中较为成熟，便于机械化快速施工，与反复移动模版并填充模版缝隙的施工方法相比，施工速度更快，效率更高。

59、（3）本发明中设置钢塑土工格栅，起到传力作用。其设置于沥青碎石混合料挤压边墙底部，距离沥青混凝土心墙内侧边界约5cm，避免了浇筑沥青混凝土心墙时受到高温破坏。

60、（4）本发明中的可调式支架模版，能够方便的进行搭设与拆卸，保证沥青碎石混合料挤压边墙的顺利施工。

61、（5）本发明可将沥青碎石混合料挤压边墙作为沥青混凝土心墙的施工模版，不仅节约了成本，而且加快了施工的进度。

62、（6）本发明中的沥青碎石混合料挤压边墙的外侧壁设置为多个平行凹型槽的结构，便于与过渡层的结合，保证大坝具有较好的稳定性。

63、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。