一种适用深厚覆盖层土石坝的新的防渗体系及结构制造技术

本发明专利技术涉及建筑工程领域，是针对现有高土石坝单一的基于竖直防渗体系所存在结构设计复杂、施工难度巨大、投资昂贵、施工质量保证较难、运行期存在风险等主要的缺点，提出一种适用深厚覆盖层土石坝的新的防渗体系及结构。包括在大坝坝基中同时设有竖直与水平方向的防渗结构，在竖直方向上的防渗墙及帷幕灌浆延伸至地层以下满足防渗要求的深度为止；在坝基地面高程处的上游方向设有水平防渗层，竖直向和水平向防渗结构在坝轴线附近交汇形成紧密防渗体，并在坝基下游沿地面高程设水平向排水层。本发明专利技术空间正交防渗体系具有鲜明的针对性特点：结构设计不复杂、施工难度不大、投资较节省、施工质量保证度高、运行风险小。

A new impervious system and structure for earth rockfill dam with deep overburden

The present invention relates to the field of building engineering, aims at the existing high rockfill dam seepage control system based on single vertical structure of the existing complex design, construction difficult and expensive investment, construction quality assurance difficult during operating period, the main disadvantage of risk, this paper proposed a deep overburden layer of earth rock dam seepage control system and new structure. Including in the dam foundation and seepage control structure is provided with a vertical and horizontal direction, vertical direction in the wall and curtain grouting extends to the layer below the anti-seepage depth so far; horizontal impervious layer is arranged in the upstream direction of dam foundation at the ground elevation, vertical and horizontal to the impervious structure in the dam axis near the intersection of closely in the dam foundation seepage body, and downstream along the elevation level to the drainage layer. The spatial orthogonal seepage prevention system of the invention has distinctive pertinence characteristics: the structure design is not complicated, the construction is difficult, the investment is saved, the construction quality guarantee is high, and the operation risk is small.

【技术实现步骤摘要】
一种适用深厚覆盖层土石坝的新的防渗体系及结构
本专利技术属于建筑工程领域，尤其涉及水利工程的一种适用深厚覆盖层土石坝的新的防渗体系及结构。
技术介绍
上世纪90年代以来，我国经济与社会发展对能源的需求日益增长，其中以水电为主体的可再生的清洁能量为我国经济社会绿色发展提供了天然的优良条件。一时间，世界水电开发看中国，中国的水电开发看西南，以四川为代表的西南省份抓住国家西部大开发战略的有利时机，在长江流域上游金沙江、雅砻江、嘉陵江和云南澜沧江、贵州乌江、西藏雅鲁藏布江等大江大河的水电开发方兴未艾。这些江河两岸陡峻、河流深切湍急，蕴藏着十分丰富的水能资源，一批以高坝大库为标志的大型、巨型水电站纷纷建成投产，成为当地经济发展和“西电东送”的骨干电力生产源。从目前统计资料分析，西南地区大部分河流上的高坝大库以土石坝居多，而且坝址所在河床都普遍存在深厚覆盖层，且结构层次复杂，在此类地基上修建100m级及以上的高土石坝，其渗流控制及防渗结构安全是一个带有全局性的、关键性的、系统性的技术难题，高土石坝设计与施工的关键难度就在于能否形成一道安全、有效的防渗帷幕，保证水库在长期运行的安全可靠，否则，由于防渗体系出问题而导致大坝失事，将给下游造成灾难性的破坏和巨量损失。当前对100m及以上级高土石坝(包括砾质类粘土心墙堆石坝和沥青混凝土心墙堆石坝等)，国内一些单位经过的科研攻关和工程实际应用，已取了长足进展。目前这方面研究应用水平最高的当属中国电建集团成都勘测设计研究院、昆明勘测设计研究院、长江委设计勘测公司等，这些设计研究机构经过十余年的研究与应用，取得了一系列研究成果，已在瀑布沟(高186m)、硗碛(高126m)、狮子坪(高136m)、毛尔盖(高147m)、长河坝(高240m)、冶勒(高125m)、糯扎渡(高261.5m)、水布垭(高233.2m)等数十座高土石坝工程中得到应用和推广，取得了明显的科技进步和良好的经济效益。通过分析上述土石坝渗流控制与防渗结构安全设计的各类型式，总体一个特点是它们全部采用垂直向(单排或双排)的防渗结构体系，垂直向防渗结构体系一般为坝体防渗体(砾质土防渗料或沥青混凝土心墙)+坝基覆盖层混凝土防渗墙(覆盖层上部，一般可单排或双排布置，双排布置时又分主帷幕和副帷幕)+坝基深层帷幕灌浆，三段防渗体也有不同的结构连接型式(如廊道)形成一个整体防渗体系。当前高土石坝防渗关键技设计都是按照这种“三位一体”组合防渗结构模式进行的。耗资巨大，施工难度也很大，后期处理也十分不便和困难。与本专利技术有关的现有技术(1)创建了深厚覆盖层200m级高心墙堆石坝“心墙防渗体+廊道+混凝土防渗墙+灌浆帷幕”的组合防渗设计成套技术，解决了深厚覆盖层建高心墙堆石坝渗流控制及防渗结构安全等关键技术问题。该创新属于水利工程、水工建筑物学科。该项成果已经成功应用于瀑布沟高土心墙堆石坝、冶勒高沥青混凝土心墙堆石坝等工程。旁证材料为：①《科学技术成果鉴定证书》；②《深厚覆盖层上高心墙堆石坝防渗系统关键技术研究与应用》项目研究报告；③专著，《瀑布沟水电站第二卷土建工程》(授权号ISBN978-7-5084-6979-9)；④专利，“水利水电工程土石坝深基础防渗止水结构”(专利号：ZL200710203303.3)；⑤专利，“一种土质心墙结构”(专利号：ZL201420719396.0)；⑥专利，“盖板坝基三角区帷幕结构”(专利号：ZL201220688778.2)；⑦论文，《瀑布沟水电站砾石土心墙堆石坝设计》.水力发电，2010，No.6；⑧论文，《高心墙堆石坝坝基防渗墙与心墙连接方案研究》.长江科学院院报，2010，No.9；(2)创新提出了防渗墙垂直分段联合防渗结构型式，防渗墙分上、下两层施工，中间通过廊道连接，解决了深厚覆盖层超深防渗墙无法一次成墙的技术难题。该创新属于水利工程、水工建筑物学科。该项成果国内外均无工程先例，已经成功应用于覆盖层深达420m的冶勒工程。旁证材料为：①《科学技术成果鉴定证书》；②《深厚覆盖层上高心墙堆石坝防渗系统关键技术研究与应用》项目研究报告；③专著，《冶勒水电站工程施工技术》(授权号ISBN978-7-5083-6915-0)④专利，“用于水利水电工程上的防渗止水结构”(专利号：ZL200610021297.5)⑤专利，“大坝防渗结构”(专利号：ZL200620034777.0)⑥专利，“一种坝基廊道连接结构”(专利号：ZL201420750462.0)⑦论文，《冶勒水电站坝基防渗处理设计》.水力发电，2004，No.11；⑧论文，《冶勒水电站枢纽布置设计》.四川水力发电，2003，No.4；(3)首次提出了坝基大间距、双防渗墙联合防渗结构，防渗墙与土心墙分别采用廊道和插入式连接，主墙顶部与廊道采用刚性连接结构，解决了200m级高土心墙堆石坝在高水头下深厚覆盖层防渗设计与施工技术难题。该创新属于水利工程、水工建筑物学科。该项成果已在瀑布沟工程成功应用，并推广应用于长河坝工程，使深厚覆盖层上建高土心墙堆石坝的坝高提高至250m级。旁证材料为：①《科学技术成果鉴定证书》；②《深厚覆盖层上高心墙堆石坝防渗系统关键技术研究与应用》项目研究报告；③专利，“超高土石坝防渗墙渗透检测结构”(专利号ZL201420441479.8)④专利，“心墙坝岸坡搭接式坝基廊道结构”(专利号：ZL201220388743.7)⑤专利，“高心墙堆石坝坝基防渗结构”(专利号：ZL201420752310.4)⑥论文，《长河坝坝基廊道应力变形特性研究》.岩土工程学报，2011，No.11；⑦论文，《不同本构模型对计算防渗墙应力的影响》.重庆大学学报，2013，No.10；⑧论文，《长河坝心墙堆石坝地基防渗墙应力变形分析》.JournalofWaterResources&WaterEngineering，2008，No.3；⑨论文，《冶勒水电站大坝心墙与防渗墙连接混凝土基座设计》.水电站设计，2013，No.2；对应上述三点现有技术，其主要缺点如下：(1)深厚覆盖层高心墙堆石坝“心墙防渗体+廊道+混凝土防渗墙+灌浆帷幕”的“三位一体”组合防渗技术与传统土石坝防渗处理技术一脉相承，本质上仍然是竖直向的单一防渗帷幕结构，仅在深度和材料上有所变革。“土石坝有多高，覆盖层内的防渗体系就应有多深”这种传统思维模式不得不依靠施工技术的革新而有所改善。但不可否认的是，一旦这种单向或单一的防渗结构遭受外力破坏(如地震等)则是无法修复的。因此，单一的“三位一体”式的组合防渗结构体系仍然存在较大的运行风险。(2)由于“坝有多高，防渗体系就有多高”的传统思维，如此产生了复杂的“三位一体”组合防渗技术，因而在防渗结构施工时，不得不分上下两层进行，中间用廊道连接的结构设计，坝基防渗体系深度约占坝高的0.8-1.2倍，导致工程造价十分昂贵，如西藏傍多水库坝高仅72.3m，但深厚覆盖层防渗墙处理深度达158m，坝基防渗体系施工造价约占坝体施工填筑造价的1.6-1.9倍。四川冶勒水电站大坝高125m，其覆盖层处理采用防渗墙和帷幕灌浆各深100m，其防渗处理规模巨大。(3)依照竖向防渗的传统思路，采用较有新意的双排帷幕进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用深厚覆盖层土石坝的新的防渗体系及结构，其特征在于：在大坝坝基中同时设有竖直与水平方向的防渗结构，在竖直方向上的防渗墙及帷幕灌浆延伸至地层以下满足防渗要求的深度为止；在坝基地面高程处的上游方向设有水平防渗层，竖直向和水平向防渗结构在坝轴线附近交汇，并在坝基下游沿地面高程设水平向排水层。

【技术特征摘要】
1.一种适用深厚覆盖层土石坝的新的防渗体系及结构，其特征在于：在大坝坝基中同时设有竖直与水平方向的防渗结构，在竖直方向上的防渗墙及帷幕灌浆延伸至地层以下满足防渗要求的深度为止；在坝基地面高程处的上游方向设有水平防渗层，竖直向和水平向防渗结构在坝轴线附近交汇，并在坝基下游沿地面高程设水平向排水层。2.根据权利要求1所述一种适用深厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军，
申请(专利权)人：梁军，
类型：发明
国别省市：四川,51