[发明专利]一种深覆盖层上高混凝土面板堆石坝周边缝铜止水

说明书

技术领域

    本发明涉及一种用于处于深厚覆盖层上高混凝土面板堆石坝周边缝的止水结构，该新型铜止水在理论上比常规的F型铜止水适应剪切变形的能力有较大的提高。

背景技术

    从上个世纪70年代以来，钢筋混凝土面板堆石坝筑坝技术各国得到了迅速的发展。我国从1985年以后开始修建面板坝，与国外相比，虽然起点较晚，但是起点高，发展快，已在工程规模居于世界前列。据不完全统计，目前我国已建成70余座面板坝，其中在建工程中，坝高在100m以上的近20座，清江水布垭面板堆石坝工程坝高233m，是世界上最高的混凝土面板堆石坝，现已投入运行。随着梯级开发的不断深入，在较好的坝基础上修建300m级的高混凝土面板堆石坝以及在百米级深厚覆盖层修建200m级高混凝土面板堆石坝已经提上日程。

    超高混凝土面板堆石坝和处于深厚覆盖层的高混凝土面板堆石坝，在水压力和自重的作用下，堆石体的变形较大，面板坝的周边缝将会有较大的沉降、张开、剪切变形，多年来对于已经投入使用的面板坝的原型观测值表明，周边缝是现代混凝土面板堆石坝的主要漏水源，可见其防渗止水结构合理设计的重要性，确保周边缝防渗结构的完整性和可靠性已经成为亟需解决的关键问题之一。

    现代混凝土面板堆石坝的周边缝发展已经历经了近四十年的研究和发展，早期巴西的阿里亚混凝土面板堆石坝的周边缝止水为三道止水设计，顶部采用塑性填充料的表层止水，并在其表面以细砂覆盖，中部采用PVC止水带，底部采用铜止水，且在铜止水的底部设置了沥青砂浆垫层，该坝最终渗流量稳定在70L/s，说明该种止水结构效果良好，这种止水结构也一度成为周边缝止水方案的标准模式，我国多数面板坝的周边缝也是借鉴了该种止水方式。后来的阿瓜米尔帕面板坝的周边缝的设计时取消了顶部填充塑性填料的做法，而是在缝顶部设置一定级配的粉煤灰，粉煤灰的表面以细砂覆盖，中部仍然采用PVC止水，在底部铜止水的下部布置渗透系数比粉煤灰的小一个数量级的反滤料，当周边缝发生较大的三向变位时，粉煤灰在水压力的作用下流入缝内，由于在缝底部设置了反滤层，粉煤灰在缝内进行淤堵，起到止水的效果。国内的水布垭面板堆石坝的周边缝（适应剪切变形最大值为50mm）止水方案中结合了阿里亚面板坝和阿瓜米尔帕面板坝的周边缝止水设计的优点，即采用了止水和自愈相结合的设计理念，其表层止水采用了新型的嵌缝止水材料（GB塑性填料），以直径为100mm的PVC棒和波形止水带作为的支撑，并以加筋橡胶带进行密封，在高程为345.0m以下的（约坝高的1/2处）采用了三道止水，底部和中部均为铜止水，在两道铜止水中间设置12mm厚的沥青杉木板，中部为Ω型软紫铜片，底部为F型软态紫铜片，在其下设置沥青砂浆垫块。

    可以看出，无论是传统的周边缝止水方式还是现代周边缝的止水方式，铜止水在其中充当了重要的角色，规范中也明确规定底部铜止水为混凝土面板堆石坝最基本的防渗线。大坝在正常蓄水以后，周边缝将会产生三向变位，F型或者W型铜止水在缝内适应张开变形和沉降变形的能力较强，因此，止水铜片在缝内的主要破坏方式是剪切破坏，从相关研究人员的模型试验可以总结几点铜止水在缝内的破坏特征：a. F型铜止水的剪切变位值约为其肋高的40﹪-50﹪。b. 铜止水在缝内几何变形受到两侧混凝土的侧向约束时，铜片的拱冠部位出现急剧的扭曲变形。c. 铜止水撕裂破坏的部位通常位于铜片嵌入混凝土处根部的部分。

发明内容

  . 本发明是一种深覆盖层上高混凝土面板堆石坝周边缝铜止水，包括倒U形截面和喇叭形截面两种局部宽缝布置形式，其特征在于：在周边缝的底部设置局部宽缝，铜止水在常规的F型铜止水拱肋两侧各增加一个副拱肋，两侧的副拱肋的形状相似于中间的主拱肋，形成类似于“山”字形的止水结构。所述铜止水的两个副拱肋与中间主拱肋的相似比均为1/3。所述的宽缝大于20mm。

 本发明是基于如何提高深厚覆盖层上（深100m）高面板堆石坝（高200m）或者300m级高面板堆石坝的周边缝底部铜止水适应剪切变形能力为研究背景的，主要技术方案是提出一种新型的铜止水，以及新型铜止水在周边缝内的布置形式，以能适应周边缝较大的三向变位、尤其是较大的剪切位移。