[发明专利]折线布置的沥青混凝土心墙坝布置结构及施工方法

说明书

本发明提供了折线布置的沥青混凝土心墙坝布置结构及施工方法，沥青混凝土心墙坝的坝轴线由三段直线依次连接构成，沥青混凝土心墙坝整体呈中间凸向上游设置；所述沥青混凝土心墙坝包括设置在坝体中心的沥青混凝土心墙，沥青混凝土心墙的上游侧和下游侧均向外依次设置垫层区、过渡区和堆石区。本发明利用坝体和基础变形的特性，将水压力转换为沿轴向分布的压应力，从根本上改变两岸心墙内部的受力状态，降低工程投资、提高工程运行可靠性。

技术领域

本发明涉及沥青混凝土心墙堆石坝工程领域，具体涉及折线布置的沥青混凝土心墙坝布置结构及施工方法。

背景技术

沥青混凝土心墙作为一种采用当地材料修筑的柔性坝，具有适应性广、防渗效果可靠、绿色环保且投资省的优势，在各种水库工程中广泛应用。对于沥青混凝土心墙堆石坝，心墙的运行状态是整个大坝安全运行的关键。根据目前的研究和工程实践经验，坝体填筑过程中以及运行期间坝体或坝基存在较大的变形，这种变形会导致两岸心墙出现拉伸应力和变形，尤其是两岸地形较陡时，会进一步加剧拉伸应力的分布范围和大小，严重时会产生拉裂缝，从而形成渗透通道，导致防渗体系的失效。

通过提高坝体填筑质量和加强基础处理措施，严格控制坝体、坝基变形，以及提高沥青混凝土心墙拉伸性能等措施是目前解决这一工程问题的主要途径。但是这种基于提高材料的性能和加强基础处理措施来解决问题的有效性受材料自身特性控制或者受投资控制的制约。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供折线布置的沥青混凝土心墙坝布置结构。本发明利用坝体和基础变形的特性，将水压力转换为沿轴向分布的压应力，从根本上改变两岸心墙内部的受力状态，降低工程投资、提高工程运行可靠性。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

折线布置的沥青混凝土心墙坝布置结构，其特征在于：沥青混凝土心墙坝的坝轴线由三段凸向上游布置的折线组成，沥青混凝土心墙坝整体呈中间凸向上游设置；所述沥青混凝土心墙坝包括设置在坝体中心的沥青混凝土心墙，沥青混凝土心墙的上游侧和下游侧均向外依次设置垫层区、过渡区和堆石区。

进一步的：所述三段直线分别由垂直于河床走向的中部段、相对中部段以角度α1折向下游侧的右侧段和相对中部段以角度α2折向下游侧的左侧段构成。

进一步的：所述沥青混凝土心墙的上游侧向外依次设置上游垫层区、上游过渡区以及上游主堆石区，所述沥青混凝土心墙的下游侧向外依次设置下游垫层区、下游过渡区以及下游主堆石区和下游次堆石区。

进一步的：所述沥青混凝土心墙坝的底部两侧均设置反滤层和过渡层，反滤层处在过渡层的下方，两侧的反滤层和过渡层分别与上游过渡区和下游过渡区衔接。

进一步的：所述沥青混凝土心墙的顶部连接防浪墙，沥青混凝土心墙、上游垫层区、下游垫层区、上游过渡区以及下游过渡区的顶部设置坝顶路面结构层。

进一步的：所述沥青混凝土心墙底部通过基础廊道设置基础防渗结构，基础防渗结构包括多个深入相对完整的基岩内部的灌浆孔，灌浆孔内灌入水泥浆。

进一步的：所述沥青混凝土心墙的心墙基础坐落在相对完整的基岩上，其偏向下游布置的坝段的部分心墙基础开挖成倾向上游的体型。

本发明第二个目的在于提供一种折线布置的沥青混凝土心墙坝布置结构的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

S1、先根据河床的走向及两侧岸坡的地形、地质条件，确定河床部位初始方案的坝轴线布置；在地质条件基本一致的情况下，一般初始方案的坝轴线布置在相对狭窄的部位，并垂直河床走线，以节省大坝的填筑规模；

S2、采用土石坝三维有限元分析软件对整个大坝进行三维应力应变计算分析，分析两岸沥青混凝土心墙基础部位产生拉应力的区域及应力水平，初步确定坝轴线中两个转折点的位置和转折角度；