[发明专利]一种寒区土石坝防冻胀结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利电工程领域，更具体地说涉及一种寒区土石坝防冻胀结构及其施工方法，该方法适用于在寒区建设土石坝时，利用该方法寒区土石坝防冻胀结构达到土石坝防冻胀效果。

背景技术

土石坝护坡冻胀破坏是高寒区水利工程中普遍存在的问题。土石坝护坡在冬季负温作用下会产生冻胀变形和冰拔破坏，春季温度上升使其融化产生融沉变形，春季在风浪作用下产生冰推力，经过反复冻融、冰推和风浪作用下土石坝护坡会产生破坏。

现有技术中防渗防冻胀结构单一，防冻胀效果差，经过反复冻融、冻胀、冰推和冰拔作用土石坝护坡产生破坏。没有从本质解决防冻胀问题，土石坝护坡经过几个冻融循环作用和冰冻害后，土石坝护坡产生冻胀破坏，不仅影响水库的运行效益而且增加了维护费用。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，本发明提供了一种高寒区土石坝护坡结构，对现有的土石坝护坡防冻胀形式与新的土石坝护坡防冻胀结构形式进行了对比试验，试验结果表明本发明土石坝护坡防冻胀效果明显，利用新型防冻胀结构抑制坝体填土冻胀、及护坡防冻胀等优点。本发明的另一个目的是提供了一种寒区土石坝护坡结构的施工方法。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种寒区土石坝防冻胀结构，其特征在于：在坝体上游设有护坡结构和新型防冻胀结构，所述护坡结构为铺设在坝底和坝顶的现浇混凝土结构，所述新型防冻胀结构位于所述坝坡对应的水库冬季蓄水位结冰区，所述新型防冻胀结构包括浇筑埋设在坝坡处的钢筋混凝土墙体结构和设置在所述钢筋混凝土墙体结构顶部的发光加热结构，所述发光加热结构包括钢化玻璃加热面板、LED发光指示层、光控加热开关，所述加热开关与所述钢化玻璃加热面板和所述LED发光指示层连接，相邻所述钢化玻璃加热面板之间设有LED发光指示层。

进一步，所述新型防冻胀结构沿所述坝体纵断面方向设置。

进一步，所述LED发光指示层平铺在所述钢化玻璃加热面板的下层及相邻所述钢化玻璃加热面板之间。

进一步，所述钢化玻璃加热面板的外表面为黑色，形状为四边形，所述钢化玻璃加热面板中嵌设有所述光伏电池板，所述光伏电池板与所述太阳能充电器、所述蓄电池、所述光控加热开关依次连接。

进一步，所述钢筋混凝土墙体结构的顶部设有预埋钢筋，所述钢筋混凝土墙体结构的顶部的表面设有基础地层，所述钢化玻璃加热面板通过螺母设置在所述预埋钢筋上。

进一步，所述现浇混凝土结构和所述新型防冻胀结构的外表面在同一个平面上。

一种寒区土石坝防冻胀结构的施工方法，包括如下步骤：

1)填筑坝体，将所述坝体制成直线形；

2)在坝坡对应的水库冬季蓄水位结冰区浇筑钢筋混凝土墙体，在所述钢筋混凝土墙体的顶部安装发光加热结构；

3)在所述坝体的表面依次铺设土工膜、砂砾石垫层至坝顶；

4)在所述砂砾石垫层上沿坝底至所述新型防冻胀结构靠近所述坝底的一侧浇筑混凝土层；

5)在所述步骤3)中所述砂砾石垫层上沿所述新型防冻胀结构的另一侧至坝顶浇筑现浇混凝土层。

进一步，所述步骤2)中所述发光加热结构包括钢化玻璃加热面板、光伏电池板、LED发光指示层、太阳能充电器、蓄电池、光控加热开关，相邻的所述钢化玻璃加热面板之间设有所述LED发光指示层，所述钢化玻璃加热面板中嵌设有所述光伏电池板，所述光伏电池板与所述太阳能充电器、所述蓄电池、所述光控加热开关依次连接，所述光控加热开关与所述钢化玻璃加热面板和所述LED发光指示层连接。

进一步，所述钢化玻璃加热面板的外表面为黑色，形状为四边形，所述钢化玻璃加热面板通过螺母设置在所述钢筋混凝土墙体结构顶部的预埋钢筋上。

进一步，所述步骤2)中所述钢筋混凝土墙体宽为1-2m，高为1-2m，沿着坝轴线方向布置。

本发明的有益效果为：

冬季蓄水位处的水会沿坝坡表面结冰蔓延，对坡体产生推力和冰拔，通常情况下结冰面沿坝坡分布的宽度为2m左右，当冬天蓄水位范围的水结冰时，冰层分布在新型防冻胀结上，发光加热结构能融化护坡结冰；

所述钢化玻璃加热面板中嵌有光伏电池板，既能利用太阳能发电又能防止冻胀破坏，将太阳能转化为电能，可积累大量的电能；

防冻胀结构具有防冻胀、防冰推、防冰拔、绝缘、加热、发光警示提醒等性能；

利用新型防冻胀结构加热和材料特性，将冬季蓄水位结冰区护坡表面冰融化，防止冰对护坡的冲刷、冻胀、冰推、冰拔破坏；