1.本发明涉及水利工程坝结构技术领域，更具体地，涉及一种堆石坝坝顶溢洪道的抗滑锚固结构及其施工方法。


背景技术：

2.堆石坝地基地形适用性强，性价比高，是目前应用广泛的挡水坝工结构之一。水库采用堆石坝挡水时，通常选择低矮哑口修改溢洪道，或当大坝岸坡坡度较缓，地形地质条件好时，也可选择在大坝岸坡修建溢洪道，以宣泄多余洪水。然而，当水库不存在低矮哑口，且大坝两岸边坡高而陡峻时，在坝肩岸坡开挖溢洪道会带来巨量土石方工程、高边坡治理、大面积生态破坏和水土保持、巨量弃土和巨大工程造价等问题。此时，若把溢洪道建在堆石坝上，即把溢洪道与堆石坝集成在一起，使得大坝即能挡水又能泄洪，就可以避免上述问题。
3.当挡水的堆石坝与溢洪道集成在一起，大坝坝身是溢洪道的基础，大坝在水压力作用下发生变形，会引起溢洪道结构的变形和次生内力；而溢洪道泄洪时，会在坝面形成水压力、水流下泄拖拽力和振动等问题，影响堆石坝的变形和稳定。大坝和溢洪道相互作用、相互影响，这对工程设计和施工技术提出了更高的要求，技术难度大；两者的集成后，一方失事时也会殃及另一方失事，叠加了风险。因此坝顶溢流堆石坝运用较少，且主要集中在中低坝，相关的经验和研究较少，这大大限制了这一经济的坝工结构的推广和运用。建成的坝顶溢流堆石坝目录均运行良好，这也表明这一坝工结构虽然复杂，但只要精心设计和施工，也是可以运用成功的。近年，科学计算和施工机械的得到了高速发展，现在已经可以对坝顶溢流堆石坝进行较好的分析和设计，先进的施工技术也可以把坝体碾压得很密实，大大降低了工程风险，为这一经济的坝工结构的推广和运用提供了条件和保障。
4.坝顶溢流堆石坝的溢洪道泄槽位于大坝的下游坝坡，溢洪道行洪时，泄槽在水流脉动压力下发生流激振动，因此泄槽的抗滑稳定设计是坝顶溢流堆石坝最关键技术。为了增加泄槽的稳定性，目前通常在坝内设置单一的矩形截面的混凝土地梁，通过水平锚筋来锚固泄槽。当库水位上升时，坝体受到水压而变形，即上游坝坡向下、向下游变形，下游坝坡向下游、向上变形。由于锚筋或保护套直接与坝体填筑在一起，坝体变位带动锚筋法向(垂直于钢索方向)变位。这使锚筋产生轴向拉力过大，常使局部坝体特别是锚梁周边坝体屈服，产生塑性变形。当水位下降时，坝体和锚筋回位，锚筋拉力减少，甚至为0。反复几次后，由于局部坝体屈服，常出现锚筋松驰，影响拉锚效果。另外，由于坝体变形会显著的影响锚筋的张拉情况，因此即便监测出锚筋拉力，也无法正确的应用于泄槽的抗滑稳定分析，同时，泄槽泄洪时，泄槽在流激振动作用下可能产生沿坝轴线方向的水平位移，而通常锚筋水平垂直坝轴线布置，这对泄槽沿坝轴线的水平位移约束很弱，无法约束激振下泄槽的水平位移而带来安全风险。中国专利申请，公开号为：cn102644259b，公开了锚固混凝土挡墙堆石坝及其构筑方法，其主要包括混凝十挡墙，混凝十挡墙的后方为堆石体，堆石体包括堆石区和过渡层，堆石区的下方设置有水平排水体和反滤层，坝体下游侧为下游护坡；还包括布设在混凝土挡墙、过渡层和堆石区内的多个锚固体组，混凝土挡墙由多个墙段组成，相邻两
个墙段之间留有施工缝，各施工缝内填充有沥青玛蹄脂，该公开的技术方案锚固混凝土挡墙堆石坝有效地改善已有坝型所存在堆石体填筑方量大、坝体变形大且与防渗体之间变形不协调的问题。但公开的技术方案中的锚固结构依然不能很好的解决泄槽抗滑的问题。


技术实现要素：

5.本发明为克服上述现有技术中的锚固结构依然不能很好的解决泄槽抗滑的问题，提供一种堆石坝坝顶溢洪道的抗滑锚固结构及其施工方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种堆石坝坝顶溢洪道的抗滑锚固结构，包括坝体、设于坝体上的泄槽以及设于坝体中的锚梁与若干锚筋，若干所述锚筋的一端位于所述锚梁中，另一端与泄槽相连，还包括用于防止所述锚筋变形的空心管，所述锚筋设于所述空心管中并与所述空心管相分离；若干所述锚筋交叉设于所述坝体中；所述锚梁上设置有用于增加锚固能力的抗滑结构。
7.在本技术方案中，锚梁通过抗滑结构增强了锚梁的锚固效果，同时交叉分布的锚筋既可以约束泄槽沿坝坡向下的滑动，也能防止泄槽在泄流激振作用下发生平行于坝轴线方向的水平滑动，大大提升了泄槽的抗滑稳定性。此外，当库水位变动引起坝体变位时，锚筋区的坝体带动变位空心管变位，只引起锚筋与空心管相对位置的变化，不引起锚筋的法向变形，保证了锚筋工作的独立性。本发明结构简单，提高了锚固结构的锚固效果和泄槽的抗滑稳定性，降低工程安全风险，有利于推动坝顶溢流堆石坝的推广和运用。
8.优选地，若干抗滑结构间隔设置，所述抗滑结构包括平行设置的第一单梁、第二单梁以及间隔设于所述第一单梁与所述第二单梁之间的连接梁，所述连接梁连接所述第一单梁与所述第二单梁。
9.优选地，所述抗滑结构包括设于所述锚梁顶部的第一凸起结构或第一凹槽结构以及设于所述锚梁底部的第二凸起结构或第二凹槽结构。
10.优选地，若干所述锚筋的延长线相交于一点。
11.优选地，若干所述锚筋在所述锚梁底面的投影相交于一点。
12.优选地，所述坝体的中部设有若干相交叉的所述锚筋，所述坝体的上端以及所述坝体的下端均设置有与所述锚梁轴线相垂直的若干锚筋。
13.优选地，所述锚筋与所述泄槽相连的一端贯穿所述泄槽并延伸至所述泄槽的外侧，所述锚筋延伸至所述泄槽外侧的一端设置有用于调节所述锚筋拉力的拉力器，所述锚筋上设有用于检测锚筋拉力大小的拉力检测装置，所述拉力监测装置与外接显示屏电连接。
14.优选地，所述锚筋与所述空心管的内壁不接触，所述空心管的两端分别与所述锚梁的侧壁以及所述泄槽的侧壁相抵接。
15.同时，本发明还提供了一种堆石坝坝顶溢洪道的抗滑锚固结构的施工方法，包括以下步骤：
16.s1：利用土石料进行分层填筑以及分层碾压，形成干密度达到要求的坝体；
17.s2：在所述坝体上挖出用于放置锚梁的第一基槽以及用于放置空心管的第二基槽；
18.s3：将锚筋放置于所述第二基槽中并使所述锚筋靠近第一基槽的一端延伸至所述
第一基槽中；
19.s4：通过板件对所述第二基槽与所述第一基槽的交接口进行临时封堵，并向所述第一基槽中浇注混凝土并形成所需的锚梁；
20.s5：拆除所述板件，同时调整所述锚筋的位置与方向，在所述锚筋上安装有与所述锚筋相分离的空心管，并使所述空心管的一端与所述锚梁的侧壁相抵接，另一端露出所述泄槽的外侧；
21.s6：对空心管外周进行回填碎石层，并继续利用土石料进行分层填筑以及分层碾压到下一个需要放置锚梁的位置，按上述步骤施工锚筋、锚梁以及套管，直至大坝封顶；
22.s7：大坝沉降达到平衡后，在大坝上自上往下开挖出溢洪道基础，并在所述溢洪道基础的坡面铺素混凝土垫层，并平整，凝结后作为溢流控制段和泄槽的工作面；
23.s8：在工作面上架立用于形成所述溢流控制段和所述泄槽的模板和钢筋，从下往上分段浇注混凝土并形成所需的溢流控制段和泄槽；
24.s9：拆除模板，在泄槽的两侧回填土石方并压实至大坝设计高程；
25.s10：大坝沉降达到新的平衡后，对大坝上游面的工程进行施工，直至完工。
26.优选地，挖出所述第一基槽以及形成所述锚梁包括以下的步骤：
27.s11：当坝体填筑高度达到设计锚梁的高度时，在坝体上以坡比1：0.1～1：0.3的标准开挖第一基槽；
28.s12：在所述第一基槽的底面铺出平整的素混凝土层，并在所述素混凝土层上布置钢筋笼，并使锚筋与钢筋笼紧密连接；
29.s13：向第一基槽中浇注混凝土并振捣密实形成所述锚梁。
30.与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：
31.在本发明中，锚梁通过抗滑结构增强了锚梁的锚固效果，同时交叉分布的锚筋既可以约束泄槽沿坝坡向下的滑动，也能防止泄槽在泄流激振作用下发生平行于坝轴线方向的水平滑动，大大提升了泄槽的抗滑稳定性。此外，当库水位变动引起坝体变位时，由于空心管与锚筋的分离设置，坝体只引起锚筋与空心管相对位置的变化，不引起锚筋的法向变形，保证了锚筋工作的独立性。本发明结构简单，提高了锚固结构的锚固效果和泄槽的抗滑稳定性，降低工程安全风险，有利于推动坝顶溢流堆石坝的推广和运用。
附图说明
32.图1是本发明实施例1的整体结构示意图；
33.图2是本发明实施例1中锚筋与锚梁以及泄槽的一种连接关系示意图；
34.图3是本发明实施例1中锚筋与锚梁以及泄槽另一角度的连接关系示意图；
35.图4是本发明实施例1中锚筋与空心管以及锚梁的连接关系示意图；
36.图5是本发明实施例1中锚筋与锚梁以及泄槽的另一种连接关系示意图；
37.图6是本发明实施例2的整体流程示意图；
38.图7是本发明实施例2中的浇筑锚梁的流程示意图。
39.附图中：1、锚梁；2、锚筋；3、空心管；4、坝体；5、泄槽；6、第一凹槽结构；7、第二凸起结构；8、拉力器；9、垫层；10、溢流控制段；11、第一单梁；12、第二单梁；13、连接梁；20、防腐层；30、拉力检测装置；31、电缆线；32、显示屏；40、预留孔。
具体实施方式
40.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
41.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
42.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
43.实施例1
44.如图1至图5所示，一种堆石坝坝顶溢洪道的抗滑锚固结构，包括坝体4、设于坝体4上的泄槽5以及设于坝体4中的锚梁1与若干锚筋2，若干锚筋2的一端位于锚梁1中，另一端与泄槽5相连，还包括用于防止锚筋2变形的空心管3，锚筋2设于空心管3中并与空心管3相分离；若干锚筋2交叉设于坝体4中；锚梁1上设置有用于增加锚固能力的抗滑结构。在本实施例中，锚梁1通过抗滑结构增强了锚梁1的锚固效果，同时交叉分布的锚筋2既可以约束泄槽5沿坝坡向下的滑动，也能防止泄槽5在泄流激振作用下发生平行于坝轴线方向的水平滑动，大大提升了泄槽5的抗滑稳定性。此外，当库水位变动引起坝体4变位时，锚筋2区的坝体4带动变位空心管3变位，只引起锚筋2与空心管3相对位置的变化，不引起锚筋2的法向变形，保证了锚筋2工作的独立性。本发明结构简单，提高了锚固结构的锚固效果和泄槽5的抗滑稳定性，降低工程安全风险，有利于推动坝顶溢流堆石坝的推广和运用。
45.其中，若干抗滑结构间隔设置，抗滑结构包括平行设置的第一单梁11、第二单梁12以及间隔设于第一单梁11与第二单梁12之间的连接梁13，连接梁13连接第一单梁11与第二单梁12。在本实施例中，第一单梁11与第二单梁12以及相邻的连接梁13之间形成方格，这样可以增加锚梁1与坝体4的接触面积，进而使锚梁1的水平抗力将增加数倍，降低锚梁1周边坝体4的应力集中度，有效防止在锚梁1与坝体4之间因坝体4应力集中而屈服形成的间隙和松动现象；同时锚梁1在锚筋2轴方向的长度大大增加，大大增强了锚梁1抗转动能力，有效改善锚拉偏转矩的影响。
46.另外，抗滑结构包括设于锚梁1顶部的第一凸起结构或第一凹槽结构6以及设于锚梁1底部的第二凸起结构7或第二凹槽结构。在本实施例中，锚梁1的横截面为梯形，锚梁1的顶部设置第三凸起以及以及第四凸起，第三凸起与第四凸起以及锚梁1形成第一凹槽结构6，锚梁1的底部设置第二凸起结构7，第二凸起、第三凸起以及第四凸起与锚梁1之间采用45
°
～60
°
斜坡过度，这样可以达到增加摩擦力，同时又不引起过大的坝体4应力集中。
47.其中，若干锚筋2的延长线相交于一点。在本实施例中，斜拉锚筋2与底板在水平面上的交线的夹角应不小于45
°
。这样可以约束泄槽5沿坝坡向下的滑动，也可能防止泄槽5在泄流激振作用下发生的水平滑动，大大提升了泄槽5的抗滑稳定性，降低安全风险。
48.另外，若干锚筋2在锚梁1底面的投影相交于一点。在本实施例中，这样可以约束泄
槽5沿坝坡向下的滑动，也可能防止泄槽5在泄流激振作用下发生的水平滑动，大大提升了泄槽5的抗滑稳定性，降低安全风险。
49.其中，坝体4的中部设有若干相交叉的锚筋2，坝体4的上端以及坝体4的下端均设置有与锚梁1轴线相垂直的若干锚筋2。在本实施例中，这样可以进一步保证泄槽5的抗滑稳定性，降低安全风险。
50.另外，锚筋2与泄槽5相连的一端贯穿泄槽5并延伸至泄槽5的外侧，锚筋2延伸至泄槽5外侧的一端设置有用于调节锚筋2拉力的拉力器8，锚筋2上设有用于检测锚筋2拉力大小的拉力检测装置30，拉力监测装置30与外接显示屏32电连接。在本实施例中，完建和运行期间可以根据拉力监测值，调整锚筋2的拉力，一方面保证各锚筋2均衡受力，减少泄槽5应力集中，同时保持锚筋2处于一定的预紧度，持续处于正常工作状态，如锚筋2预拉力可设为15kn，当锚拉力小于13kn时发出警示，提醒关注变化；当小于10kn时发出警报，提醒调加大拉力，以保证锚固系统的初始刚度，此外，各锚点尽量均匀、对称布置，在本实施例中，拉力监测装置30通过电缆线31与显示屏32电连接，拉力感应器将锚筋2受到的拉力值通过电缆线31传输到位于大坝外的显示屏32中，操作人员根据显示屏32显示的拉力值拉力器8调整锚筋2的拉力，需要说明的是，在本实施例中，泄槽5上预留有锚筋2穿过的预留孔40，锚筋2与泄槽5相连的一端位于预留孔40中并可以在预留孔40中滑动。
51.其中，锚筋2与空心管3内壁不接触，所述空心管3的两端分别与所述锚梁1的侧壁以及所述泄槽5的侧壁相抵接.在本实施例中，所以锚筋2区坝体4的变位只是带动锚筋2与空心管3相对位置的变化，防止了锚筋2的变形，保证了锚筋2工作的独立性，此外，空心管3也可以随锚筋2贯穿泄槽5并延伸至泄槽5的外侧，这样可以方便更换空心管。
52.另外，锚筋2上涂有防腐层20。在本实施例中，这样可以保证锚筋2的稳定性和使用寿命。
53.实施例2
54.如图6和图7所示，一种堆石坝坝顶溢洪道的抗滑锚固结构的施工方法，包括以下步骤：
55.s1：利用土石料进行分层填筑以及分层碾压，形成干密度达到要求的坝体4；
56.s2：在坝体4上挖出用于放置锚梁1的第一基槽以及用于放置空心管3的第二基槽；
57.s3：将锚筋2放置于第二基槽中并使锚筋2靠近第一基槽的一端延伸至第一基槽中；
58.s4：通过板件对第二基槽与第一基槽的交接口进行临时封堵，并向第一基槽中浇注并形成所需的锚梁1；
59.s5：拆除板件，同时调整锚筋2的位置与方向，在锚筋2上安装有与锚筋2相分离的空心管3，并使空心管3的一端与锚梁1的侧壁相抵接，另一端通过泄槽5预留的贯穿孔露出泄槽5的外侧；
60.s6：对空心管3外周进行回填碎石层，并继续利用土石料进行分层填筑以及分层碾压到下一个需要放置锚梁1的位置，按上述步骤施工锚筋2、锚梁1以及套管，直至大坝封顶；
61.s7：大坝沉降达到平衡后，在大坝上自上往下开挖出溢洪道基础，并在所述溢洪道基础的坡面铺素混凝土垫层9，并平整，凝结后作为溢流控制段10和泄槽5的工作面；
62.s8：在工作面上架立用于形成所述溢流控制段10和所述泄槽5的模板和钢筋，从下
往上分段浇注混凝土并形成所需的溢流控制段10和泄槽5；
63.s9：拆除模板在泄槽5的两侧回填土石方并压实至大坝设计高程；
64.s10：大坝沉降达到新的平衡后，对大坝上游面的工程进行施工，直至完工。在本实施例中，碎石层的厚度大于0.2m，素混凝土的厚度大于0.1m，需要说明的是，在开挖溢洪道时要注意之前埋入的空心管3，尽量减少对其的干扰，同时，在浇注泄槽5前，会对外露的多余的空心管3进行切除。
65.其中，挖出第一基槽以及形成锚梁1包括以下的步骤：
66.s11：当坝体4填筑高度达到设计锚梁1的高度时，在坝体4上以坡比1：0.1～1：0.3的标准开挖第一基槽；
67.s12：在第一基槽的底面铺出平整的素混凝土层，并在素混凝土层上布置钢筋笼，并使锚筋2与钢筋笼紧密连接；
68.s13：向第一基槽中浇注混凝土并振捣密实形成锚梁1。
69.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。