一种坝基库底防渗铺盖结构及其修筑方法与流程

1.本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种坝基库底防渗铺盖结构及其修筑方法。


背景技术：

2.尾矿库截洪坝和拦泥坝一般修建在尾矿库上游溪沟里，常采用重力坝或土石坝坝型，其功能是拦截沟谷里汛期产生的洪水以及洪水带来的泥沙，从而保证尾矿库汛期的防洪安全。截洪坝和拦泥坝坝址地质条件常常为深厚覆盖层坝基，这就需要解决坝基防渗的问题；另外，拦截在库里的泥沙需要每年清除，为保证清淤机械正常工作，则要求库底进行硬化处理。
3.目前对坝基防渗处理通常采用的方法是在坝基实施帷幕灌浆，而库底硬化处理则通常在库底浇筑混凝土硬化层。由于覆盖层地基上截洪坝和拦泥坝受水压力作用，在建基面产生较大的剪切变形，坝基灌浆帷幕存在被剪断失效的风险。另一方面，由于库底面积较大，修建混凝土库底硬化层往往造价较高，而且大面积薄层混凝土受温度应力和地基不均匀沉降影响容易发生开裂。此外，覆盖层地基上修建截洪坝和拦泥坝，坝基开挖过程中会产生大量弃渣料，这些开挖石渣料丢弃废料场，不仅占用大量土地，而且破坏周围生态环境。
4.鉴于此，有必要提出一种坝基库底防渗铺盖结构及其修筑方法以解决或至少缓解上述缺陷。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种坝基库底防渗铺盖结构及其修筑方法，旨在解决现有坝基防渗实施帷幕灌浆方法会产生较大的剪切变形而被剪断失效，库底硬化实施浇筑混凝土硬化层方法的造价较高、容易发生开裂的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种坝基库底防渗铺盖结构，包括胶凝砂砾石防渗铺盖层以及连接缝结构，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层包括含砂率为20％-30％的河床开挖天然石渣料、水泥和水，其中，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的厚度大于h为坝前水深；所述连接缝结构为在胶凝砂砾石防渗铺盖层与大坝垫座之间设置的连接缝，所述连接缝的内部填充沥青麻絮，所述连接缝的上部铺设有防渗膜进行防渗处理。
7.优选地，所述连接缝的缝宽为1-2厘米，所述连接缝两侧的所述防渗膜的延伸长度大于100厘米，所述防渗膜嵌入所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的深度大于15厘米。
8.优选地，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的厚度大于60厘米。
9.优选地，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的设置范围为库底以及正常蓄水位以下的岸坡。
10.本发明还提供一种坝基库底防渗铺盖结构的修筑方法，包括以下步骤：
11.s1，胶凝砂砾石备料，其中，所述胶凝砂砾石的材料配合比为：含砂率为20％-30％
的河床开挖天然石渣料、110-150kg/m3的水泥和90-110kg/m3的水；
12.s2，胶凝砂砾石配制拌和，将所述胶凝砂砾石的材料在拌和坑内进行拌和，选用挖机进行配料，拌和完成验收合格，装车运送上坝；
13.s3，对所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺设地表进行清理，将所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺设范围随原始地形变化修整为连续缓坡，并对地基进行压实，采用吨位不低于16t振动碾至少碾压6-8遍；
14.s4，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层施工，平仓过程中的铺料厚度为30-40厘米；
15.s5，对所述胶凝砂砾石防渗铺盖层进行养护，在所述胶凝砂砾石终凝后，采用潮湿草帘覆盖养护，养护天数大于21天。
16.优选地，所述步骤s5中的养护步骤具体包括：将所述胶凝砂砾石防渗铺盖层铺盖表面完全覆盖潮湿草帘，并避免阳光暴晒，定期洒水使草帘保持充分潮湿。
17.优选地，所述步骤s2中的配制拌和步骤具体包括：在所述拌合坑内第一层铺设45-55厘米河床开挖天然石渣料；人工均匀铺洒水泥；第二层铺设45-55厘米河床开挖天然石渣料；人工均匀铺洒水泥；挖掘机干拌两遍；人工均匀加水；挖掘机湿拌四遍；拌和完成，验收合格后装车。
18.优选地，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的施工为一次性摊铺，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的施工采用通仓平层连续铺筑，分2层碾压，每层压实厚度为30厘米，选用16t振动碾，先无振碾压2遍，再有振碾压6遍，其中，振动碾的行走速度为1km/h-l.5km/h。
19.优选地，所述步骤s4还包括对所述胶凝砂砾石防渗铺盖层进行分区段施工，相邻两个区段的连接部位做搭接段处理，以保证所述胶凝砂砾石防渗铺盖层密闭防渗。
20.优选地，所述分区段施工的步骤具体包括：所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的前一区段摊铺完成后，留3-5米不进行碾压，施工时间迟的后一段所述胶凝砂砾石防渗铺盖层施工时，将前段留下未碾压的所述胶凝砂砾石防渗铺盖层再添加水泥，施工现场采用挖掘机重新拌和，与后一段施工的所述胶凝砂砾石防渗铺盖层一起碾压，所述搭接段的施工间歇时间小于所述胶凝砂砾石的终凝时间。
21.与现有技术相比，本发明所提供的一种坝基库底防渗铺盖结构及其修筑方法具有如下的有益效果：
22.本发明所提供的一种坝基库底防渗铺盖结构及其修筑方法，坝基库底防渗铺盖结构包括胶凝砂砾石防渗铺盖层及其与大坝垫座之间的连接缝结构，胶凝砂砾石防渗铺盖层为利用河床开挖天然石渣料掺配适量水泥和水后碾压而成，连接缝结构可实现胶凝砂砾石防渗铺盖层与大坝的可靠连接。修筑方法包括：胶凝砂砾石配制与拌和；胶凝砂砾石防渗铺盖随地形摊铺和碾压施工；胶凝砂砾石铺盖施工搭接段处理。本发明利用河床开挖天然石渣料作为骨料，在坝基库底铺设胶凝砂砾石防渗铺盖层，既解决了坝基防渗问题，还满足了每年汛后清淤对库底硬化的要求，而且施工便利、快速，充分利用了河床开挖弃料，具有明显的生态效益和经济效益。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
24.图1为本发明一个实施例中的胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺设示意图；
25.图2为本发明一个实施例中的胶凝砂砾石防渗铺盖层与坝的剖面图；
26.图3为本发明一个实施例中的连接缝结构的位置示意图；
27.附图说明：
28.1、胶凝砂砾石防渗铺盖层；2、重力坝；3、覆盖层地基；4、重力坝垫座；5、连接缝；6、防渗膜。
29.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
30.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
34.请参照附图1～3，本发明提供一种坝基库底防渗铺盖结构及其修筑方法。
35.一种坝基库底防渗铺盖结构，包括胶凝砂砾石防渗铺盖层以及连接缝结构，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层包括含砂率为20％-30％的河床开挖天然石渣料、水泥和水，其中，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的厚度大于h为坝前水深；所述连接缝结构为在胶凝砂砾石防渗铺盖层与垫座之间设置的连接缝，所述连接缝的内部填充沥青麻絮，所述连接缝的上部铺设有防渗膜进行防渗处理。
36.具体的，在坝基库底修筑防渗铺盖结构，防渗铺盖结构包括胶凝砂砾石防渗铺盖层以及连接缝结构，胶凝砂砾石防渗铺盖层的骨料采用河床开挖的天然石渣料，胶凝砂砾石防渗铺盖层为利用河床开挖天然石渣料掺配适量水泥和水后碾压而成，可采用任一河床的天然料，开挖出的渣料无需进行再处理，直接可用于胶凝砂砾石的制作，保护环境，节省工序，降低成本，胶凝砂砾石防渗铺盖层的厚度必须满足坝基防渗要求，因而其厚度需大于h为坝前水深；此外，在胶凝砂砾石防渗铺盖层与与大坝垫座之间设置连接缝结构，垫
座为大坝的垫座，连接缝的内部填充沥青麻絮，并在其上部铺设防渗膜，以达到更好的防渗效果。
37.本发明利用河床开挖弃渣料用作胶凝砂砾石骨料，在坝基库底建成兼具坝基防渗和库底硬化层的胶凝砂砾石防渗铺盖层，能够有效利用河床开挖废弃料，节约了成本，有利于保护当地生态环境，具有较好的经济效益和生态效益，胶凝砂砾石防渗铺盖层除了具有坝基防渗功能外，还形成库底硬化层，能够满足坝基每年汛期后的清淤作业要求。
38.值得注意的是，本发明的坝基库底防渗铺盖结构可以用于冶金矿山覆盖层地基上尾矿库、排土场或其他矿区截排洪工程的截洪坝、拦泥坝，以尾矿库工程为例，尾矿库截洪坝和拦泥坝一般修建在尾矿库上游溪沟里，常采用重力坝或土石坝坝型，在附图1～3中，坝以重力坝为例，同时，垫座以重力坝垫座为例。
39.进一步地，所述连接缝结构的缝宽为1-2厘米，所述连接缝结构两侧的所述防渗膜的延伸长度大于100厘米，所述防渗膜嵌入所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的深度大于15厘米。
40.详细地，连接缝的具体结构可以根据实际需要进行设置，优选地，在本实施例中，将连接缝结构的缝宽设置为1-2厘米，以便于填充沥青麻絮，且将连接缝结构两侧的所述防渗膜的延伸长度设置为大于100厘米，防渗膜嵌入胶凝砂砾石防渗铺盖层的深度大于15厘米，以此进行进一步的防渗处理，能够起到很好的防渗作用，防渗膜的防渗系数高，耐腐蚀、耐老化性能，具有良好机械强度，可有效克服基面的不均匀沉降，成本低效益高，且施工较为方便，在本实施例中，连接缝内填塞沥青浸制的麻絮，防渗膜采用hdpe防渗土工膜。
41.作为本发明的一优选的实施方式，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的厚度大于60厘米。具体的，胶凝砂砾石防渗铺盖层的厚度需满足汛后清淤机械作业的要求，其具体厚度可以根据实际需要进行设置，在本实施例中，将其厚度设置为大于60厘米。
42.作为本发明的一较佳的实施方式，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的设置范围为库底以及正常蓄水位以下的岸坡。请再次参阅附图1，胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺设范围可以根据实际需要进行选择，优选地，在本实施例中，将胶凝砂砾石防渗铺盖层的设置范围为库底以及正常蓄水位以下的岸坡。
43.本发明还提供一种坝基库底防渗铺盖结构的修筑方法，包括以下步骤：
44.s1，胶凝砂砾石备料，其中，所述胶凝砂砾石的材料配合比为：河床开挖天然石渣料作为骨料、骨料砂率控制在20％-30％、110-150kg/m3的水泥和90-110kg/m3的水；
45.s2，胶凝砂砾石配制拌和，将所述胶凝砂砾石的材料在拌和坑内进行拌和，选用挖机进行配料，拌和完成验收合格，装车运送上坝；
46.s3，对所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺设地表进行清理，将所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺设范围随原始地形变化修整为连续缓坡，并对地基进行压实，采用吨位不低于16t振动碾至少碾压6-8遍；
47.s4，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层施工，平仓过程中的铺料厚度为30-40厘米；
48.s5，对所述胶凝砂砾石防渗铺盖层进行养护，在所述胶凝砂砾石终凝后，采用潮湿草帘覆盖养护，养护天数大于21天。
49.应当理解的是，河床开挖天然石渣料可采用任一河床的天然料，将河床开挖天然石渣料用作胶凝砂砾石骨料，水泥和水的用量均根据实际需要进行选择，其拌和在拌和坑内进行，选用专用挖机进行配料，并且拌和坑的长度与施工场地和挖机工作数量相适应。
50.详细地，在本实施例中，胶凝砂砾石的设计强度为c
90
4，材料设计抗渗等级为w4，将河床坝基开挖天然石渣料用作胶凝砂砾石骨料，掺入适量的砂和水泥即可配置成胶凝砂砾石拌和料，经碾压、养护90天可达到设计指标的要求。
51.值得注意的是，在铺设胶凝砂砾石前，需要对铺设地表进行清理，将铺设范围随原始地形变化修整为连续缓坡，并对地基进行压实，有利于下一步胶凝砂砾石防渗铺盖层的施工，在施工时，采用自卸汽车将胶凝砂砾石运输入仓，采用平仓机或推土机平仓，边角部位人工平仓，平仓过程中防止骨料分离，铺料厚度控制在30-40厘米，施工完后即对胶凝砂砾石防渗铺盖层进行养护，在胶凝砂砾石终凝后，采用潮湿草帘覆盖养护，养护天数大于21天，养护期间可封闭交通，使得施工机械走施工便道，以避免对胶凝砂砾石防渗铺盖层铺盖有任何形式的碾压。
52.本发明的修筑方法利用河床坝基开挖弃渣料用作胶凝砂砾石骨料，掺入适量的砂和水泥即可配置成胶凝砂砾石拌和料，经摊铺、碾压施工，在截洪坝和拦泥坝库底建成兼具坝基防渗和库底硬化层的胶凝砂砾石防渗铺盖层，能够有效利用开挖废弃料，节约了成本，有利于保护当地生态环境，施工方便，具有较好的经济效益和生态效益。
53.作为本发明的一优选的实施方式，所述步骤s5中的养护步骤具体包括：将所述胶凝砂砾石防渗铺盖层铺盖表面完全覆盖潮湿草帘，并避免阳光暴晒，定期洒水使草帘保持充分潮湿。
54.作为本发明的一较佳的实施方式，所述步骤s2中的配制拌和步骤具体包括：在所述拌合坑内第一层铺设45-55厘米河床开挖天然石渣料；人工均匀铺洒水泥；第二层铺设45-55厘米河床开挖天然石渣料；人工均匀铺洒水泥；挖掘机干拌两遍；人工均匀加水；挖掘机湿拌四遍；拌和完成，验收合格后装车。
55.应当理解的是，在本实施例中，采用的拌和坑为矩形拌和坑，矩形拌和坑的三个侧面采用预制混凝土进行围砌，矩形拌和坑的底板进行硬化处理，矩形拌和坑的宽度为5米，矩形拌和坑的深度为1.2米，同时，矩形拌和坑的长度与施工场地和挖掘机工作数量相适应，在胶凝砂砾石配制拌和完成时，验收合格后装车，并运送上坝。
56.进一步地，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的施工为一次性摊铺，所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的施工采用通仓平层连续铺筑，分2层碾压，每层压实厚度为30厘米，选用16t振动碾，先无振碾压2遍，再有振碾压6遍，其中，振动碾的行走速度为1km/h-l.5km/h。
57.作为本发明的一优选的实施方式，所述步骤s4还包括对所述胶凝砂砾石防渗铺盖层进行分区段施工，相邻两个区段的连接部位做搭接段处理，以保证所述胶凝砂砾石防渗铺盖层密闭防渗。
58.具体的，根据胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺筑范围判断是否做分区段施工，在本实施例中，胶凝砂砾石防渗铺盖层的铺筑范围较大，进行分区段施工，各区段连接部位做好搭接处理，以保证胶凝砂砾石防渗铺盖层的密闭防渗效果。
59.作为本发明的一较佳的实施方式，所述分区段施工的步骤具体包括：所述胶凝砂砾石防渗铺盖层的前一区段摊铺完成后，留3-5米不进行碾压，施工时间迟的后一段所述胶凝砂砾石防渗铺盖层施工时，将前段留下未碾压的所述胶凝砂砾石防渗铺盖层再添加水泥，施工现场采用挖掘机重新拌和，与后一段施工的所述胶凝砂砾石防渗铺盖层一起碾压，所述搭接段的施工间歇时间小于所述胶凝砂砾石的终凝时间。
60.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。