一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构及其施工方法与流程

本发明属于水利工程建筑施工，具体涉及一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构及其施工方法。

背景技术：

1、沥青心墙坝作为一种内置沥青混凝土心墙作为防渗体的土石坝，具有防渗性能优异、变形协调能力强、环境适应性好等优点，在高寒、高海拔、高地震烈度、软岩筑坝材料、深厚覆盖层及强风化地基等复杂建设条件下应用广泛。随着我国水电水利工程建设的蓬勃发展，越来越多在复杂地基条件上修建沥青心墙坝的工程案例不断出现，同时也涌现了各种工程问题，其中以深厚覆盖层地基上沥青心墙坝的防渗体系构建与坝体填筑的施工时序问题尤为突出。

2、沥青心墙坝防渗体系主要采用坝内沥青混凝土心墙防渗体+坝底防渗墙的组合形式，两者之间利用坝内廊道进行连接。当坝底防渗墙横跨深厚覆盖层地基与基岩地基交界面时，可以采用分段浇筑、预留防渗墙错开缝的施工方法，来有效解决防渗墙施工与深厚覆盖层地基沉降稳定之间的时序问题。因此，为了更好地对应预留错开缝的坝底防渗墙结构型式，亟需研发一种新型的沥青混凝土心墙防渗体结构及施工方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述缺陷或改进需求，本发明提供了一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构及其施工方法，以适应预留错开缝的坝底防渗墙结构型式，解决沥青心墙坝的防渗体系构建与坝体填筑之间的时序问题，为提高沥青心墙坝对于深厚覆盖层地基的适应性、优化水电工程建设的进度安排提供有效的解决方案。

2、为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构，主要包括：半圆环混凝土套筒、弧形钢板、钢板一、接触钢板、沥青混凝土心墙、坝内廊道、坝底防渗墙、反滤料和垫层料区，半圆环混凝土套筒与沥青混凝土心墙之间设置坡度为1:10的斜面接触，两个半圆环混凝土套筒之间预留混凝土套筒错开缝，两段坝底防渗墙之间预留防渗墙错开缝，混凝土套筒错开缝与防渗墙错开缝位于深厚覆盖层地基与基岩地基交界面正上方的同一竖直平面内，以便于分别位于深厚覆盖层地基与基岩地基上的半圆环混凝土套筒、防渗墙可以发生相对错动。

4、一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构的建造方法，通过将两个半圆环混凝土套筒布置在深厚覆盖层地基与基岩地基交界面正上方的沥青混凝土心墙防渗体中，与沥青混凝土心墙防渗体保持同步浇筑，将完整的坝内沥青混凝土心墙防渗体转变为柔性连接的分段式结构，在同一竖直平面内对应预留错开缝的坝底防渗墙结构，由此可以实现坝体填筑与沥青混凝土心墙防渗体的同步施工，并在坝体填筑完成后再形成封闭的防渗体系，为优化工程进度安排提供有益帮助。

5、本发明提供了一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构，包括设置在深厚覆盖层地基与基岩地基交界面正上方的半圆环混凝土套筒，两个半圆环混凝土套筒的对接处预留混凝土套筒错开缝，在半圆环混凝土套筒两侧沿坝体轴线方向的不同高程处设置有沥青混凝土心墙和坝内廊道，沥青混凝土心墙位于坝内廊道的正上方，坝内廊道下部设置有分段的坝底防渗墙，坝内廊道与防渗墙之间通过混凝土浇筑连接，相邻的坝底防渗墙之间预留有防渗墙错开缝。

6、进一步地，沥青混凝土心墙与半圆环混凝土套筒之间设置有接触斜面，增大二者的接触面积，有效提高二者的粘结强度。

7、进一步地，沥青混凝土心墙、坝内廊道、坝底防渗墙布置在平行于坝体轴线方向的同一竖直平面内，共同构成垂直于河道水流流向的防渗结构。

8、进一步地，混凝土套筒错开缝布置于深厚覆盖层地基与基岩地基交界面的正上方，即坝底预留防渗墙错开缝的正上方，保证分别位于深厚覆盖层地基与基岩地基上的半圆环混凝土套筒、防渗墙共同沉降。

9、进一步地，两个半圆环混凝土套筒相向对接，形成整圆环结构。

10、进一步地，两半圆环混凝土套筒之间设置有连接件，连接件可包括在混凝土套筒错开缝的外径部位设置的弧形钢板，在混凝土套筒错开缝的内径部位设置的钢板一，以及在混凝土套筒错开缝内两侧布置的接触钢板。

11、弧形钢板、钢板一和接触钢板之间相互搭接并涂抹固态润滑油脂，混凝土套筒错开缝与两侧接触钢板之间、弧形钢板与半圆环混凝土套筒外壁之间、钢板一与半圆环混凝土套筒内壁之间均涂抹固态润滑油脂。

12、进一步地，在半圆环混凝土套筒和沥青混凝土心墙的外部布置有坝体反滤料和垫层料区，反滤料和垫层料区的填筑与半圆环混凝土套筒和沥青混凝土心墙的浇筑保持同步。

13、本发明还提供了一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构的施工方法，主要包括以下步骤：

14、s1、分段浇筑防渗墙，相邻的防渗墙之间预留防渗墙错开缝，防渗墙错开缝位于深厚覆盖层地基与基岩地基交界面正上方；

15、s2、在已经浇筑形成的防渗墙和防渗墙错开缝的正上方立模浇筑两个半圆环混凝土套筒；

16、s3、在浇筑两个半圆环混凝土套筒的过程中，预留混凝土套筒错开缝，混凝土套筒错开缝与防渗墙错开缝位于同一竖直平面内；

17、s4、在两个半圆环混凝土套筒之间布置连接件，连接件包括弧形钢板、钢板一和接触钢板，在所有钢板、接缝的接触部位均涂抹固态润滑油脂；

18、s5、在两个半圆环混凝土套筒浇筑形成一定高度后，同步浇筑半圆环混凝土套筒两侧的坝内廊道和沥青混凝土心墙，并同步填筑反滤料和垫层料区；

19、s6、待沥青心墙坝填筑完成且深厚覆盖层地基沉降稳定后，向两个半圆环混凝土套筒对接形成的整圆环套筒内灌注满预制水泥浆；

20、s7、采用钻爆法或tbm施工连接贯通半圆环混凝土套筒两侧的坝内廊道，形成封闭的坝体防渗体系。

21、优选地，两个半圆环混凝土套筒的厚度为4～5m，其内径尺寸与坝内廊道的宽度相等，应根据水电工程的具体设计方案确定，一般取7～10m。

22、优选地，混凝土套筒错开缝的宽度为0.5～1m，布置于深厚覆盖层地基与基岩地基交界面的正上方，也是坝底预留防渗墙错开缝的正上方。

23、优选地，混凝土套筒错开缝内两侧布置接触钢板，与半圆环混凝土套筒形成钢-混凝土组合结构，保证两个半圆环混凝土套筒接触面受力均匀。

24、优选地，混凝土套筒错开缝内两侧接触钢板之间涂抹固态润滑油脂，保证两个半圆环混凝土套筒可以润滑地发生相对错动。

25、优选地，弧形钢板布置在混凝土套筒错开缝的外径部位，与反滤料和垫层料区相接触，隔绝坝体填筑材料进入混凝土套筒内部。

26、优选地，弧形钢板的厚度为3mm。

27、优选地，弧形钢板与半圆环混凝土套筒外壁之间涂抹固态润滑油脂，保证两者之间相对润滑且紧密贴合。

28、优选地，钢板一布置在混凝土套筒错开缝的内径部位，在沥青心墙坝防渗体系封闭后与套筒内灌注材料相接触。

29、优选地，钢板一与半圆环混凝土套筒内壁之间涂抹固态润滑油脂，保证两者之间相对润滑且紧密贴合。

30、优选地，在浇筑沥青混凝土心墙的施工工序中，先浇筑形成一定高度的两个半圆环混凝土套筒，再浇筑混凝土套筒外部的沥青混凝土心墙；两个半圆环混凝土套筒的浇筑与套筒周边4～5m范围内的坝体反滤料和垫层料区填筑保持同步施工、平起上升，以保证半圆环混凝土套筒浇筑过程的稳定。

31、优选地，半圆环混凝土套筒与沥青混凝土心墙之间设置坡度为1:10的斜面接触，保证混凝土套筒与沥青混凝土心墙的结合质量，提高二者的粘结强度。

32、优选地，待沥青心墙坝填筑完成且深厚覆盖层地基沉降稳定后，向混凝土套筒内灌注满预制水泥浆，并连接贯通坝内廊道，形成封闭的坝体防渗体系。

33、与现有技术相比，本发明提供的一种应用于沥青心墙坝的后置封闭防渗体结构及其施工方法，具有以下优点和有益效果：

34、1、本发明通过设置两个半圆环混凝土套筒，将传统意义上的沥青混凝土心墙整体结构转变为柔性连接的分段式结构，通过预留混凝土套筒错开缝，配合预留错开缝的坝底防渗墙结构，有效降低了深厚覆盖层地基的长时间沉降变形对工程进度安排的不利影响，为施工进度优化提供操作空间；

35、2、本发明提出先填筑坝体、后封闭防渗体系的沥青心墙坝施工工艺，在保证防渗效果的同时提高了沥青心墙坝对于深厚覆盖层地基的适应性；

36、3、本发明技术路线清晰，施工方法简单，可操作性强，技术经济性优越，具有较强的工程实践价值。