一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道结构及建造方法

技术领域

本发明属于心墙堆石坝坝基廊道建造技术领域，具体为一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道结构及建造方法。

背景技术

国内外深厚覆盖层心墙堆石坝的建造中多采用在防渗墙顶部设置灌浆廊道与防渗心墙连接的型式，设置廊道不但可以在河床廊道内进行帷幕灌浆，节省工程建设直线工期，而且可以为后期工程运行期间大坝防渗系统(防渗墙、灌浆帷幕等)提供施工、监测和检测通道。然而从已建廊道的运行情况来看，廊道开裂及渗漏已经成为一个亟待解决的普遍性问题。

坝基廊道的破坏与其高应力和大变形状态有关，廊道在坝体填筑过程中，廊道在竖直方向将发生挠曲大变形，在大坝蓄水过程中，由于防渗墙在水压作用下向下游变形拖拽与其刚性连接的廊道向下游产生挠曲变形。竖向和向下游的挠曲大变形会在廊道上尤其是在廊道靠近岸坡变形的反弯段引起极大的应力，当应力超过钢筋混凝土强度时，会造成混凝土拉裂或压碎，在廊道上出现裂缝进而出现渗漏现象，影响廊道的正常功能。

廊道施工及运行期变形受大坝坝高、填料属性、施工及蓄水进度、蓄水高度等因素影响，难以控制。因此，确保廊道能够适应大变形成为廊道防裂、防渗漏的关键。目前，关于廊道防裂的研究主要集中在廊道截面型式和结构缝布置位置的等方面，通过调整廊道整体刚度的方式提高廊道的防裂性能，关于能够主动适应变形的土石坝廊道设计还未见公布。

申请号为CN201610997779.8的中国发明专利公开了一种高心墙堆石坝坝底微拱型廊道结构，包括心墙底部的廊道，廊道的顶部向上凸起与廊道结合形成微拱形结构，利用拱形结构改变结构的传力路径；与平顶型廊道结构相比，增加的混凝土量不多，但能显著地减小廊道顶角区域的剪应力，同时在廊道顶部剪应力区和底部剪应力区设置抗剪钢筋结构。

这种廊道结构可以显著减少廊道顶角区域剪应力，但是对于廊道其他部位内部的应力无法减小，存在开裂、漏水等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道结构及建造方法，解决了现有心墙堆石坝坝基廊道内部应力大，容易变形、开裂和漏水等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道结构，包括廊道本体，所述廊道本体两端连接基岩，所述廊道本体包括普通混凝土段以及设在所述普通混凝土段中段的至少一段ECC塑形铰接段，所述ECC塑形铰接段两端设有界面剂；所述廊道本体由普通混凝土浇注而成，所述ECC塑形铰接段由纤维增强水泥基复合材料ECC浇注而成。

本发明的廊道本体由普通混凝土段和ECC塑形铰接段组成，可以充分发挥ECC材料自身应变硬化、超高韧性、裂缝分散和自修复等特性，承担廊道本体的主要变形，且产生的裂缝宽度小于50μm，为不连续裂缝，从而避免廊道在ECC塑性铰接段发生渗漏；主要变形由ECC塑性铰接段承担后，廊道本体的普通混凝土段的变形量及内部应力会大幅下降，开裂风险会明显降低，能有效避免廊道本体在除ECC塑性铰接段外其他地方的开裂和渗漏问题，从而改善整个廊道本体的开裂和渗漏问题；通过抹刷界面剂，可以加强ECC塑性铰接段与普通混凝土段之间的粘接强度，进一步降低廊道本体开裂风险。

进一步地，所述界面剂为水泥砂浆或纤维增强水泥基复合材料ECC。

进一步地，所述ECC塑形铰接段数量为两段。

进一步地，所述ECC塑形铰接段设在所述廊道本体应力集中区域。

进一步地，所述ECC塑性铰接段的长度和位置通过有限元优化计算分析确定。

进一步地，所述廊道本体内设有钢筋，可以增强廊道强度和抗变形能力，所述ECC塑性铰接段与所述普通混凝土段连接处的钢筋配筋量大于所述普通混凝土段的钢筋配筋量，从而加强ECC塑性铰接段与普通混凝土段连接处的廊道本体强度和抗变形能力，所述ECC塑性铰接段内的钢筋配筋量小于所述普通混凝土段内的钢筋配筋量，从而适当降低ECC塑性铰接段处廊道本体强度，引导廊道本体的变形发生在ECC塑性铰接段，充分发挥ECC塑性铰接段应变硬化、超高韧性、裂缝分散、自修复等特性，提高廊道本体适应变形能力。

与上述廊道结构相对应的，本发明还提供了一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道建造方法，包括以下步骤：

S1、先搭建所述钢筋框架；

S2、模板安装；

S3、同步浇注所述ECC塑性铰接段和所述普通混凝土段，所述ECC塑性铰接段和所述普通混凝土段之间留有一段待浇普通混凝土段，可以提高施工速度；

S4、待所述ECC塑性铰接段和和所述普通混凝土段降温收缩完成后，在所述ECC塑性铰接段的两端均抹刷所述界面剂；

S5、最后在待浇普通混凝土段处浇注普通混凝土。

进一步地，所述界面剂抹刷前，先对所述ECC塑性铰接段的两端进行残留物清理和界面清洁，可以增大结合面的摩擦。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明廊道结构能充分利用廊道本体大应力区ECC材料率先进入塑性状态的特点，发挥ECC材料应变硬化的优势，由ECC塑性铰接段主动承担廊道本体的主要变形，ECC塑性铰接段在持荷进入塑性状态后，产生的裂缝宽度小于50μm，且为不连续微裂缝，从而避免廊道本体在ECC塑性铰接段发生渗漏；本发明廊道结构，主要变形由ECC塑性铰接段承担后，廊道本体其他部位的变形量及应力将会大幅下降，开裂风险会明显降低，能有效避免廊道本体其他部位的开裂和渗漏问题，从而在整体上避免廊道本体渗漏。

(2)本发明在ECC塑性铰接段两端的交接面处增加了钢筋配筋量，能有效避免廊道本体在ECC塑性铰接段交接面处出现开裂和渗漏。

(3)本发明的坝基廊道结构与常规混凝土廊道施工相比，仅仅增加了ECC塑性铰接段浇筑以及ECC塑性铰接段与普通混凝土段连接界面的处理工序，而且界面处理方式相对简单，其它施工过程与常规混凝土廊道施工相同，施工方案简单。

附图说明

图1为本发明中一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道结构剖视图；

图2为本发明中一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道结构变形后示意图；

图中：1、ECC塑性铰接段；2、普通混凝土段；3、界面剂；4、基岩；5、防渗墙。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本实施例提供一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道结构，包括廊道本体，所述廊道本体两端连接基岩4，所述廊道本体包括普通混凝土段2以及设在所述普通混凝土段2中段的至少一段ECC塑形铰接段，所述ECC塑形铰接段两端设有界面剂3；所述廊道本体由普通混凝土浇注而成，所述ECC塑形铰接段由纤维增强水泥基复合材料ECC浇注而成。

本发明的廊道本体由普通混凝土段2和ECC塑形铰接段组成，可以充分发挥ECC材料自身应变硬化、超高韧性、裂缝分散和自修复等特性，承担廊道本体的主要变形，且产生的裂缝宽度小于50μm，为不连续裂缝，从而避免廊道在ECC塑性铰接段1发生渗漏；主要变形由ECC塑性铰接段1承担后，廊道本体的普通混凝土段2的变形量及内部应力会大幅下降，开裂风险会明显降低，能有效避免廊道本体在除ECC塑性铰接段1外其他地方的开裂和渗漏问题，从而改善整个廊道本体的开裂和渗漏问题；通过抹刷界面剂3，可以加强ECC塑性铰接段1与普通混凝土段2之间的粘接强度，进一步降低廊道本体开裂风险。

进一步地，所述界面剂3为水泥砂浆或纤维增强水泥基复合材料ECC。

进一步地，所述ECC塑形铰接段数量为两段。

进一步地，所述ECC塑形铰接段设在所述廊道本体应力集中区域。

进一步地，所述ECC塑性铰接段1的长度和位置通过有限元优化计算分析确定。

进一步地，所述廊道本体内设有钢筋，可以增强廊道强度和抗变形能力，所述ECC塑性铰接段1与所述普通混凝土段2连接处的钢筋配筋量大于所述普通混凝土段2的钢筋配筋量，从而加强ECC塑性铰接段1与普通混凝土段2连接处的廊道本体强度和抗变形能力，所述ECC塑性铰接段1内的钢筋配筋量小于所述普通混凝土段2内的钢筋配筋量，从而适当降低ECC塑性铰接段1处廊道本体强度，引导廊道本体的变形发生在ECC塑性铰接段1，充分发挥ECC塑性铰接段1应变硬化、超高韧性、裂缝分散、自修复等特性，提高廊道本体适应变形能力。

进一步地，所述廊道本体设置在深厚覆盖层心墙堆石坝的防渗墙5上，且与防渗墙5刚性连接。

与上述廊道结构相对应的，本实施例还提供一种采用ECC的心墙堆石坝坝基廊道建造方法，包括以下步骤：

S1、先搭建所述钢筋框架；

S2、模板安装；

S3、同步浇注所述ECC塑性铰接段1和所述普通混凝土段2，所述ECC塑性铰接段1和所述普通混凝土段2之间留有一段待浇普通混凝土段2，可以提高施工速度；

S4、待所述ECC塑性铰接段1和和所述普通混凝土段2降温收缩完成后，在所述ECC塑性铰接段1的两端均抹刷所述界面剂3；

S5、最后在待浇普通混凝土段2处浇注普通混凝土。

进一步地，所述界面剂3抹刷前，先对所述ECC塑性铰接段1的两端进行残留物清理和界面清洁，可以增大结合面的摩擦。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。