[发明专利]高底座沥青混凝土心墙坝

说明书

技术领域

本发明涉及一种高底座沥青混凝土心墙坝，属于水电水利工程水工建筑物技术领域。

背景技术

随着水电战略的实施，在水能资源丰富的西南、西北地区，一大批高坝已建、在建或待建。土石坝是当今坝工建设中最常见的一种坝型，也是发展最快的一种坝型，约占已建大坝总数的95%以上。全世界坝高超过15m的土石坝有29000多座，其中我国拥有15000余座，主要包括均质土坝、心墙坝和混凝土面板堆石坝等。

土质防渗堆石坝在我国的发展早于混凝土面板坝，建设数量也较混凝土面板坝多。在上世纪70年代之前建设的土质防渗堆石坝绝大多数坝高不大于80m。直到上世纪70年代末80年代初甘肃碧口、陕西石头河两座土石坝相继建成投运，使土质防渗堆石坝坝高在国内突破100m（碧口坝高101.8m、石头河坝高104m）。其后建成投运的坝高大于100m的土质防渗堆石坝有：云南鲁布革风化料心墙坝，坝高103.8m；陕西黑河金盆水库，坝高130m；黄河小浪底斜心墙土石坝，坝高167m；四川绵阳水牛家水电站心墙堆石坝，坝高108m；四川狮子坪水电站碎石土心墙堆石坝，坝高136m；新疆恰布其海心墙堆石坝，坝高125m。国内在建的土质防渗堆石坝坝高已达200m～250m级，瀑布沟水电站心墙堆石坝坝高186m，糯扎渡水电站心墙堆石坝坝高261.5m。目前正在设计（预可、可研）的坝高大于200m的心墙堆石坝工程主要有双江口（坝高332m、可研）、两河口（坝高270m、可研）、苗家坝（坝高263m，此方案只完成预可研，现采用低坝开发方案，混凝土面板坝坝高110m）、长河坝（坝高238m、可研）等工程。

近年来沥青混凝土心墙堆石坝随着施工设备和检测设备的发展，沥青质量的提高，水工沥青混凝土技术的深入研究，沥青混凝土防渗技术有了很大的发展，但都无法达到200m级高沥青混凝土心墙堆石坝。坝工界对高沥青混凝土心墙堆石坝的安全性问题，主要存在以下担心：（1）不能正确预测高沥青混凝土心墙堆石坝大坝沉降以及沉降导致的心墙变形、应力、沥青心墙与下部的混凝土防渗墙或基座的联接结构形式和对心墙材料的要求。（2）现有的实验手段采用缩尺模型材料，是否能正确预测高沥青混凝土心墙堆石坝大坝渗透稳定性问题以及筑坝材料的物理力学性质。（3）由于上述不确定因素的存在，是否能提出高耐挤压、高抗裂的沥青混凝土材料和结构形式。

如果拟建的200m级高沥青混凝土心墙堆石坝的变形、心墙的挠度和应力量级达到150m级沥青混凝土心墙堆石坝的程度，亦可以为坝工界接受，也就解决了200m级高沥青混凝土心墙堆石坝的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提出一种高底座沥青混凝土心墙坝（以下简称高底座心墙坝），克服200m级高沥青混凝土心墙堆石坝的技术难关，充分发挥沥青混凝土、高底座、低压缩材料和堆石料的各自优点和综合优势，从技术上解决下部狭窄、上部宽阔河谷高沥青混凝土心墙堆石坝的可行性问题，而且能明显增强坝体防渗结构的可靠性、耐久性、抗震性和安全性。

  本发明的技术方案是：高底座沥青混凝土心墙坝，其特征是：它是由高底座、沥青混凝土防渗墙的基座、心墙、过渡1区、过渡2区、堆石1区、堆石2区、河床低压缩材料区和防浪墙组成，心墙设置在沥青混凝土防渗墙的基座上，沥青混凝土防渗墙的基座设置在高底座上，心墙顶部，即坝顶处设置有防浪墙；两个过渡1区分别设置在心墙的上游侧和下游侧并与心墙紧贴；在两个过渡1区外侧均设置有过渡2区；过渡1区、过渡2区与心墙高度相等；所述的高底座高度在10m以上。

所述的心墙为沥青混凝土心墙；所述的高底座为C₉₀15、C₉₀20或 C₁₈₀15的常规混凝土墙。

 所述高底座高度h与高底座心墙坝的坝高H的比值为0.1～0.4。

 所述的上游侧和下游侧均为斜面形式。

 所述的高底座的横截面为上窄下宽的梯形，上宽为6～10米，坡度为1：0.1～1：0.5。

 所述的高底座的上游侧和下游侧的坝基下均设置有河床低压缩材料区，所述的河床低压缩材料区填充有低压缩材料。

 所述的心墙的上游侧过渡2区外侧还设置有堆石1区，心墙的下游侧过渡2区外侧依次设置有堆石2区、堆石1区。

 所述的上游侧的坝坡为1：m，m=1.8～2.5；下游侧的坝坡坡比为1：n，n=1.6～2.5；

所述的心墙下游侧堆石1区与堆石2区的分区坡度为1：k，k=0.5～1.5。