高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法.pdf

本发明公开了一种高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法，在堆石坝体一、二期填筑之间间隔近5个月，给一期堆石坝体一定的沉降期；在二期堆石坝体填筑完成后，才进行混凝土一期面板的施工，同时以后区超高前区的空间控制方式进行三期反台填筑；三至五期之间采取连续高强度填筑方式将堆石体填筑至防浪墙平台高程；五、六期堆石坝体之间间隔近20个月，才将堆石坝体填筑到坝顶设计高程，完成超高堆石坝施工，间隔期间进行二期混凝土面板浇筑，待堆石坝体填筑到坝顶设计高程后，再进行三期混凝土面板施工和防浪墙施工。

1、  一种高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法，其特征在于：
1)一方面，从时间上给高堆石坝体的沉降变形提供通道，通过分期间歇填筑，在施工期给堆石坝体预留出足够的沉降变形时间，待堆石坝体完成一定的沉降变形后才开始面板混凝土施工，减少因堆石体变形对面板混凝土的影响；
2)另一方面，从空间上根据堆石体加荷后会产生瞬间变形以及堆石体干密度从坝体上游区向下游区逐步增大、孔隙率从上游区向下游区逐步减小的趋势，下游区沉降变形空间远大于上游区的特点，在坝体分期填筑中，通过堆石体填筑空间形状的控制，在堆石坝体下游区实施超上游区的连续均衡高强度反台填筑，在施工期充分加大堆石坝体下游区的沉降变形，为堆石坝体上、下游区的不均匀沉降变形控制，从填筑的空间形状上提供通道；
基于上述合理的分期间歇和科学的反台填筑方式，通过连续均衡高强度填筑碾压，在施工期就加大堆石体的ε0瞬时变形和ε(t)延时变形，时空两方面控制超高堆石坝体不均匀沉降变形。

高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法
技术领域
本发明涉及一种坝体填筑施工领域，特别是一种高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法。
背景技术
一般的堆石坝的施工工艺，较为追求施工进度，以施工工序复杂的前区为主，基于坝体运行水荷载从坝体上游堆石体向坝体下游堆石坝传递，坝体堆石体干密度呈现从坝体上游区向坝体下游区逐步增大、孔隙率呈现从坝体上游区向坝体下游区逐步减小的趋势，坝体下游区沉降变形空间大于坝体上游区，这样就使坝体上下游堆石体的总体沉降规律不一致，导致坝体堆石体产生不均衡沉降变形，对坝体混凝土面板运行产生不利的影响，甚至导致混凝土面板产生裂缝，对蓄水期的堆石坝体安全运行产生不安全影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法，可以增加坝体运行安全，减少坝体不均匀沉降变形对混凝土面板等防渗结构产生的不良影响。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法，包括以下步骤：
1)一方面，从时间上给高堆石坝体的沉降变形提供通道，通过分期间歇填筑，在施工期给堆石坝体预留出足够的沉降变形时间，待堆石坝体完成一定的沉降变形后才开始面板混凝土施工，减少因堆石体变形对面板混凝土的影响；
2)另一方面，从空间上根据堆石体加荷后会产生瞬间变形以及堆石体干密度从坝体下游区向上游区逐步增大、孔隙率从下游区向上游区逐步减小的趋势，下游区沉降变形空间远大于上游区的特点，在坝体分期填筑中，通过堆石体填筑空间形状的控制，在堆石坝体下游区实施超上游区的连续均衡高强度反台填筑，在施工期充分加大堆石坝体下游区的沉降变形，为控制堆石坝体上、下游区的不均匀沉降变形，从填筑的空间形状上提供通道。
基于上述合理的分期间歇和科学的反台填筑方法，通过连续均衡高强度填筑碾压，在施工期就加大堆石体的ε0瞬时变形和ε(t)延时变形，时空两方面控制超高堆石坝体不均匀沉降变形。
反台填筑方法，是使坝体横断面上的下游区超高于上游区，这种填筑方式改变了传统的前高后低填筑方式，经过坝体实际沉降证明，这种填筑方式有效的改善了坝体不均匀变形。通过理论上的非线性有限元的计算比较，新的填筑施工方法改善了坝体蓄水期的位移分布，使上游坝坡最大水平位移从100cm降至50cm(上游坡中部)，沿坝坡水平分布比较均匀，这种位移分布情况，减小了堆石料和垫层料中产生的差异变形，对改善面板的支撑条件起到较大作用。
本发明提供的一种高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法，根据堆石体变形规律：ε＝ε₀+ε(t)，其中ε₀为瞬时变形，ε(t)为随时间增长的变形。根据堆石体变形既有填筑加载瞬间变形ε₀，又是时间的函数ε(t)的特点，就从时间和空间两方面控制堆石坝体的沉降变形，在施工期通过合理的填筑分期间隔和坝体的填筑空间形状，尽可能加大堆石坝体在施工期的沉降变形，减少将来坝体运行期的不均匀变形，待堆石坝体沉降变形达到一定程度后，才进行坝体混凝土面板浇筑，将堆石坝体在运行期的变形控制在混凝土面板能承受的范围内，避免了凝土面板裂隙的产生，保障了高面板堆石坝体的安全稳定运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的分期填筑及面板施工进展图。
具体实施方式
在高面板堆石坝坝体填筑施工中，一方面，从时间上给高堆石坝体的沉降变形提供通道，通过分期间歇填筑，在施工期给堆石坝体预留出足够的沉降变形时间，待堆石坝体有了一定的沉降变形后才开始面板混凝土施工，减少因堆石体变形对面板混凝土的影响；
另一方面，从空间上根据堆石体加荷后会产生瞬间变形以及堆石体干密度从坝体下游区向上游区逐步增大、孔隙率从下游区向上游区存在逐步减小的趋势，下游区沉降变形空间远大于上游区的特点，在坝体分期填筑中，通过堆石体填筑空间形状的控制，在堆石坝体下游区实施超上游区的连续均衡高强度反台填筑，在施工期充分加大堆石坝体下游区的沉降变形，为控制堆石坝体上、下游区的不均匀沉降变形，从填筑的空间形状上提供通道。基于上述合理的分期间歇和科学的反台填筑方式，通过连续均衡高强度填筑碾压，在施工期就加大堆石体的ε0瞬时变形和ε(t)延时变形，从时空两方面控制超高堆石坝体不均匀沉降变形，为混凝土面板施工提供合适的时机，将堆石坝体在运行期的变形控制在混凝土面板能承受的范围内，这就为控制高堆石坝体的安全稳定运行提供了技术保障。
实施案例：
表1 高堆石坝体时空预沉降控制法填筑分期及间歇表

高面板堆石坝坝体填筑时空预沉降控制法的主要施工步骤，如图1和表1所示：
在图1中，标记2为上游，标记10为下游。总体上，将坝体填筑分六期进行，即的一期施工区9、的二期正台填筑施工区8、的三期反台填筑施工区7、的四期施工区6、的五期施工区5和六期施工区11；将混凝土面板施工分三期进行，即一期面板1、二期面板3和三期面板4。
在堆石坝体一、二期之间间隔近5个月，三至五期堆石坝体填筑之间采取连续高强度施工，五、六期堆石坝体填筑之间间隔近20个月之后，才将堆石坝体填筑到坝顶高程。具体过程是：在堆石坝体一期施工区9、二期正台填筑施工区8之间间隔近5个月，给一期堆石坝体长达12个月的沉降期，这种沉降变形已经包括了全部的ε0瞬时变形和绝大部分的ε(t)延时变形；在二期堆石坝体填筑完成后，才进行混凝土一期面板1的施工，这样就保证了面板施工后堆石坝体的继续沉降变形在混凝土面板的可承受范围之内，不会因沉降变形而引起裂缝。沉降时间根据当地地质情况经过精密测算和多次实验，在保证施工安全和质量的同时，又不会过度延长工期。
同时以下游区高度超过上游区高度的空间形状控制方式进行三期反台填筑；三至五期之间采取连续高强度填筑方式将堆石坝体填筑至防浪墙平台高程，五、六期填筑之间间歇近20个月，这样保证了堆石坝体整体的均匀沉降，在间隔期间进行二期混凝土面板浇筑，然后将堆石坝体填筑到坝顶设计高程，再进行三期混凝土面板施工和防浪墙施工，完成高堆石坝坝体填筑施工。