[发明专利]一种高弹模垫座式复合坝

说明书

技术领域

本发明属于水电水利工程水工建筑物技术领域，具体涉及一种高弹模垫座式复合坝。

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。

钢筋混凝土面板堆石坝是上世纪70年代后期开始发展起来的一种新坝型，其在实践中体现出安全性、经济性、施工方便和适应性良好的特点，虽然起步较晚但发展很快，深受坝工界的青睐。据不完全统计，截至2011年9月，国际上已建、在建和拟建的面板堆石坝，从工程数量、坝高到工程规模都居前列。我国至今已建和在建面板堆石坝有270多座，总数占全世界的50%。随着大坝建设经验的积累以及设计水平的提高，面板堆石坝的高度还在不断的增大，水布垭大坝高达233m，为世界上已建最高面板堆石坝，也成为250m级高面板堆石坝的成功案例。大石峡、茨哈峡、古水、马吉、茹美等拟建的250～300m级超高面板堆石坝目前也在规划研究当中，坝工界对超高面板堆石坝的安全性问题，主要存在以下担心：（1）不能正确预测超高面板坝大坝沉降以及沉降导致的面板变形、应力和对止水材料的要求；（2）现有的实验手段采用缩尺模型材料，是否能正确预测超高面板坝大坝渗透稳定性问题以及筑坝材料的物理力学性质；由于上述不确定因素的存在，是否能提出高耐挤压、高抗裂的混凝土面板材料和结构形式，是否能提出满足超高面板坝大变形的接缝止水结构形式和材料，已经成为现在坝工界研究较多的问题。

但是，水布垭的建成成为250m级高面板堆石坝的成功案例，以被坝工界所接受。如果拟建的300m级超高面板堆石坝的变形、面板挠度和应力、接缝止水的变形量级达到200m级面板堆石坝的程度，亦可以为坝工界接受，也就解决了300m级超高面板堆石坝的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中300m级超高面板堆石坝的变形、面板挠度和应力等技术上的可行性问题。

为此，本发明提供了一种高弹模垫座式复合坝，包括从上游至下游依次设置的混凝土面板、垫层区、过渡区、上游主堆石区和下游次堆石区，所述混凝土面板、垫层区、过渡区的底部设有高趾墙区，所述上游主堆石区和下游次堆石区的底部设有低压缩区，所述低压缩区置于高趾墙区的下游且在高趾墙区的顶高程以下。

上述混凝土面板和高趾墙区上游侧由上游至下游依次设置有压重区和铺盖区。

上述压重区和铺盖区的底高程高于低压缩区底部10m以上。

上述高趾墙区顶部上游侧端点以上铺盖区的厚度不小于10m。

上述高趾墙区上游侧坡比为1：t，且t的取值范围为0～0.2，高趾墙区下游侧与低压缩区的分区坡比为1：S，且S不小于0.5。

上述高趾墙区和低压缩区的高度一致，且其高度与复合坝的坝高的比值为0.1～0.4。

上述高趾墙区的底部设置有高趾墙基础固结灌浆层。

上述高趾墙区内设置灌浆廊道，在灌浆廊道中设置帷幕灌浆层。

上述混凝土面板、垫层区和过渡区的坡比相同，均为1：m，且m的取值范围为1.35～1.7；下游次堆石区的下游侧坡比为1：n，且n的取值范围为1.25～1.8。

上述上游主堆石区和下游次堆石区的分区坡比为1：k，且k的取值范围为0～1.35。

本发明的有益效果如下：

(1)高弹模垫座式复合坝坝体底部设置的低压缩区，高趾墙区及其底部的高趾墙基础固结灌浆层和帷幕灌浆层与坝体中、上部设置的上游主堆石区、下游次堆石区和混凝土面板一起，形成了封闭的防渗体系。

(2)本发明提出的高弹模垫座式复合坝，可以使得300m级超高面板堆石坝的应力、沉降以及分缝结构的变形等等安全性指标，满足现有的《混凝土面板堆石坝设计规范》（DL/T5016-2011、SL228-98）和《混凝土重力坝设计规范》（L5108-1999、SL319-2005）的要求，使得300m级超高面板堆石坝在技术上可行。

(3)本发明提出的高弹模垫座式复合坝充分利用当地建筑堆石材料，满足经济性的要求，具有良好的社会、经济和生态效益。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明高弹模垫座式复合坝的断面结构示意图。