专利名称:滚轮压实混凝土水坝结构和筑造方法
本发明一般地涉及水坝结构或其类似设施和建造水库的水坝的改进方法。
到目前为止，建造湖和水库的水坝的典型结构一般不外乎两种类型。它们分别是用石块和泥土填充而成的水坝和传统的浇筑大块混凝土水坝。
用泥土和石块填充而成的水坝比传统大块混凝土水坝的成本低。但是，用泥土和石块填充而成的水坝有许多缺点。例如，它不能经受“越过顶部”的水，在这种情况下，水坝结构明显会被侵蚀。这样，用泥土和石块填充造成的水坝必须筑造成高于实际需要的高度，使泥土、石块的体积明显地增加，并导致水坝的截面积和地上高度大大地增加。必须修筑一个分流溢水道以便将过量的水泄掉，特别是在洪水的情况下更需要如此。最后的结果是这种类型的水坝结构特别是用于较大的水库或蓄水池时其建造价是较高的。
另外，用泥土和石块填充造成的水坝当水通过水坝的缝隙向外渗透时，则水容易泄漏出。因此，必须采用灌浆和其它的堵漏设备，诸如连续塑料衬砌(Continuous plastic liner)，以便将足够的水保持水库涨满。必须进行周期性的重灌浆和其它堵漏维修。显然，这种类型水坝的总成本将进一步明显地增加。
传统的浇注的大块混凝土水坝的优点是具有较窄的横截面积和低的地上高度。而且，泄漏的问题不大。但是，采用浇灌混凝土方法筑造包括附属结构(attendant forms)在内的整个水坝，并且加上所需的修整工作，则大大地增加建造成本和工时。
最近，采用一种叫滚轮压实混凝土(RCC)法建造水坝，它是用湿砾石和水泥混和后填在混凝土预制板上经滚轮一层一层的压实。其优点是这种水坝不像用泥石造成的水坝那样，它能经受住当洪水的水位涨满时不会被冲垮。而且，它可以和大块混凝土水坝一样，具有窄的横截面积和低的地上高度。
滚轮压实混凝土(RCC)水坝与传统的浇注大块混凝土水坝相比还有许多优点。具体地说，滚轮压实混凝土所需的混合物集料没有严格的要求，它需要转少的混凝土和允许在更宽的范围内选用做混合集料骨料，就是说，可以采用当地出产的廉价的骨料，而这些骨料在传统的浇注混凝土中是不允许使用的。滚轮压实混凝土水坝所需要的劳工比传统的大块混凝土水坝为少，这主要是因为其模型工较少，而且混凝土的铺开是使用刮土机而不是用铲斗一斗一斗的送。由于具有这些占优势的特点，则导致滚轮压实混凝土水坝与传统浇注大块混凝土水坝相比其筑造成本为1/3弱，而投入的工时为1/3。
尽管有这些优点，滚轮压实混凝土水坝的现在技术仍然存在某些问题必须提出并加以解决。具体地说，就是将滚轮压实混凝土铺开成许多个水平的混凝土层而形成水坝。这种结构必然会沿着水平方向的层与层之间的冷冻结处造成一个薄弱的平面，这就自然地形成水的通道。当水从这些平面渗漏时，巨大的静压压头实际上能够造成足够大的上升力，从而造成部分的水坝向上提起或者滑移。而且，当冬季到来时，水会贮存在滚轮压实混凝土层的靠近水坝的表面处，可能会结冰并且膨胀并在混凝土的层与层之间的冷冻处形成更大的压力导致日后的泄漏水道进一步增大。最终，这就会造成一个不稳定状态，而且需要昂贵的水坝维修费。
所以，显而易见对于滚轮压实混凝土水坝的结构进行改进，和建造方法的改进，以便严格限制或消除水的泄漏是完全必要的。
因此，本发明的主要目的是，提供一个水坝的结构和一个建造水坝的方法，以便有效地克服现在技术中所存在的上述局限性和缺点。
本发明的另一目的是，提供一个坚固而且安全可靠的滚轮压实混凝土(RCC)型的水坝结构，并可以在较低的成本条件下快速而易于施工。
本发明的再一个目的是，提供一个经改进后能防止水泄漏和显著降低沿混凝土层产生的上浮压力倾向的多层滚轮压实混凝土水坝新结构，它是改进整个水坝结构的完整性。
本发明的其它目的，优点和其它独特之处将有一部分在以下的描述中加以阐明，而另一部分则将在对以下的有关技术进行研究分析或对本发明的实践的学习后予以理解。本发明的有关目的和优点，可以通过各种手段并且特别是结合下面所附的权利要求
书所指出的内容能够认识和实现。
为达到上述和其它目的并且按照本发明所述的目的，一个用于蓄水水库的改进的水坝结构已提供出来，尤其用于中、小型水库。水坝的结构包括一个用混凝土预制板边与边相连结砌成的水坝的挡水面，用以直接拦住水库中的水。预制混凝土板包括粘在它上面的防水衬砌。一个用传统的浇灌混凝土方法浇灌的幕墙紧埃着混凝土预制板上的衬砌。一层层的滚轮压实混凝土层紧埃着浇灌的混凝土幕墙延伸出，使水坝完工。
最好防水衬砌系统包括对应于每块预制混凝土板的单张的塑料垫板。预制板组件的垫板的一面是在预制板的挡水面背面，即是远离水库水面和预制混凝土板的面。这样，当水坝修筑完成之后，衬砌则位于预制混凝土板与浇灌混凝土幕墙之间。根据这种布局，则塑料垫板处于与周围环境隔离状态，这样也就起到保护作用。
防水垫板可以使用任何合适的防水材料制成，诸如聚氯乙烯板即可。粘结在预制混凝土板上的防水垫板与沿着预制板组件的搭接处密封用的密封垫片之间，采用热焊法粘焊起来。
浇灌混凝土幕墙与滚轮压实混凝土(RCC)是一层层的沿着水平方向建成的。每一个幕墙的截面都是浇灌出来，以形成一个平滑的组合表面用以支撑衬砌来抵抗施加于预制板组件的挡水面上的流体压力。滚轮压实混凝土层与浇灌的混凝土紧紧地联接在一起，形成一个大约45°斜坡的挡水面的背面。
至少用一个细长的防水垫片，它也是由聚氯乙烯制成的，靠近水坝的底部沿着坝的整个宽度连续延伸过去。这种防水垫片由预制板组件的外侧面沿水平方向向外延伸，并与粘结在预制板上的衬砌用热焊法粘焊在一起。这种防水垫片用于阻止水沿着预制混凝土板与浇灌混凝土幕墙之间向上渗出。最好将阻挡垫片安置在水坝的键槽形沟中的浇灌混凝土枕木条中。当在水坝结构上存在着由于向上渗出的水在坝底附近形成很大的上浮压力时，可以考虑在水坝的滚轮压实混凝土部位再加一层阻挡垫片。
本发明的另一方面，是提供一个新颖的建造新型的滚轮压实混凝土水坝的方法。该方法包括先建造一屋混凝土预制板，以形成水坝的挡水面的步骤。第二步是紧埃着混凝土预制板挡水面的背面浇灌一层混凝土以形成幕墙，然后在靠近幕墙的后面建造一层滚轮压实混凝土，在横截面上延伸到整个水坝的厚度。将上述步骤重复进行，一直达到所要求的水坝高度为止。
建造方法的另外一个而且是更专门的步骤包括混凝土预制板阻止水渗出的密封系统，它是通过一个在预制板上粘结一层防止衬砌和沿着预制板之间的搭接处焊接上一层衬砌片来实现。
在建造方法中，最好还包括将一个细长的阻挡板片沿着水坝的底部延伸至整个水坝宽度的步骤，以防止水向上渗出。
本发明还有其它一些目的，通过以下的描述对那些已熟习本发明技术的人将变为显而易见的了，将对本发明的实施方案进行描述和显示，亦即是对适合于实施本发明的最佳方案之一进行简明扼要的描述。本发明是有可能实现其它的各种不同的实施方案而且在几个具体细节方面进行一些修改，而其基本模式方面并不脱离本发明，对此将被人们所理解。因此，附图和就有关方面的描述是对其本质的描绘，而不是限制性的。
结合附图，并作为说明书的一个组成部分，以描述本发明的几个方面，与叙述部分结合起来用于对本发明的原则进行解释。图中图1是一个按照本发明的指导原则所建造的水坝挡水面的剖视图;
图2是沿图1所示水坝2-2线的横截面剖视图。
现在可以结合本发明的实施方案，进行确定具体的标准。附图就是描述本发明的一个实施。
现在参看图1，经改进的滚轮压实混凝土水坝结构(10)包括许多层混凝土预制件(11)按照顶对顶地排列。一个典型的陆面(L)的断面用以描述改进的实施方案，并用预制板(11)紧埃着陆面以常用的样式一层一层砌起来。一个槽形沟(K)在底面(G)上形成，并沿着整个水坝(10)的全长上限定枕木状的混凝土板S(见图2)。
图1中已表示清楚，混凝土预制板(11)是面对水的溢出方向，这样则水库中的水直接与预制板面相接触。
粘结在混凝土板(11)表面的后面(或水的溢出方向的背面)是一个防水的衬板，在改进的实施方案的布局情况如隔板(12)。最好是将隔板(12)放置在预制件模板的底部，并用T-形固定元件直接与预制板(11)粘在一起。例如，衬垫板可以是一个65密耳(mil)的聚氯乙烯(PVC)材料，由阿麦弱(Ameron)公司出售的商品名称叫做AMER-板(AMER-PLATE)，该公司设在加州92621邮区.布诺，北自瑞大街201号(201North Berry Street，Brea，CA92621)，也可用其它代用材料。
如图2所示，预制板(11)的砌筑是按照竖立垂直负荷支撑结构，沿着搭接边(13)的形式连结起来。沿着每个搭接缝的方向放置密封垫片(14)，其材料也是采用聚氯乙烯(PVC)为好。密封垫片(14)盖在搭接边的水平方向(如图2所示)，同时也盖在搭接边的垂直方向(如图1的剖示图所示)。密封垫片(14)向隔板(12)上贴结时是采用热焊粘合，这样则可以对水库中的水(W)造成一个完好的防水层。
对密封垫片(14)进行固定的热粘合可以采用其热源能够对上述垫片的外露表面进行加热的常规粘焊技术。当靠近搭接边(13)的塑料材料加热时，则聚氯乙烯(PVC)塑料就软化了，然后将两者进行加压则牢固地粘合在一起。由于所施加的热和压力都进行控制，所以在密封垫片(14)和隔板(12)之间以及隔板(12)周围的焊接处都能获得很好的模范结合。
一个混凝土幕墙，一般结构和标号(15)所示，它造成一层层或坝层(16)，与隔板(12)和密封垫片(14)合成的组合衬砌并列(如图2所示)。已经发现为了这一目的，采用浇灌混凝土如坝床底部(bedding mix)混凝土。尤其是浇灌混凝土提供一个整体坚固的表面，可以承受水库中的水(W)施加在隔板(12)上的流体压力。按照这样的结构布局，则隔板(12)在流体压力的作用下，不会从预制板(11)上提升或与预制板(11)分离开，尤其在沿着搭接处(13)的密封垫片范围(14)在水的压力作用下不会脱开。在预制混凝土板(11)与实幕墙(15)之间设有该隔板(12)可以提供一个牢靠的防水层。整个防护层的整体性，包括隔板(12)和密封垫片(14)也都同样在任何时候得到充分的保护。
在靠近幕墙(15)的坝层(16)的地方用滚轮压实混凝土层或坝层(20)砌成。如在图2中的剖示图所示，压实层(20)以最大限度的向外延伸在水坝(10)的底部向外延伸，在坝的顶部向上连续地缩短。水坝的挡水面的背面(21)的倾斜度，大约是45°或1∶1的斜率。
图2中已清楚地表示出，浇灌混凝土幕墙的坝层(16)和滚轮压实混凝土(RCC)层(20)都是与底面(G)基本平行地铺设。由于幕墙的每一层是浇灌而成的，它形成一个宽阔平滑的实面，从而支持衬垫层。相对应的压实层(RCC)(20)则沿着上述各层向外延伸，经过压实以后，则与各相应的浇灌层(16)形成一个基本上整体的结构。
至少需要有一个细长的防水垫片(25)，最好用聚氯乙烯制成，设置在槽形沟(K)内，并且跨过整个水坝的宽度延伸，形成一个阻挡隔板，隔板片(25)由防水隔层组件沿水平方向向外延伸，如图2所示。隔板片(25)用热焊法粘焊在防水隔层的最低的部位。这种结构可以有效地阻止或防止水沿着预制件隔板(11)和幕墙(15)之间向上渗出。如果需要，还可以另外将一种阻挡片(26)放置在幕墙坝层(16)与滚轮压实混凝土之间。
现在考虑本发明的滚轮压实混凝土水坝的筑造方法。首先是把一层预制件混凝土板砌起来，以形成水坝的立面。其次是埃着预制件板的溢水方向的背面用浇灌法把一层混凝土隔层砌起来以形成幕墙(15)。再次是紧埃着幕墙(15)用滚轮压实混凝土方法将一层压实层(20)筑造起来。然后，按照上述步骤重复进行，一直到将水坝砌成所需要的高度。
另外，把每一块隔板(12)与预制件(11)粘结在一起的步骤，要在将预制件边对边地砌好之前进行。密封垫片(14)最好用与隔板(12)相同的材料，用热焊法沿着搭接处(13)，与隔板(12)粘结起来，如此，形成一个完整的防水隔层。一个细长的阻挡片，也是防水材料制的，在紧埃着水坝底部的挡水面，沿水平方向伸出。这种阻挡片是沿着水坝的全长，并按照水坝底床(G)的构形设置的。将阻挡片与聚氯乙烯隔板(12)粘焊的热焊方法也是非常重要的。
如果需要的话，可以在水坝(10)的顶部修筑出一个混凝土的盖板(30)，总括言之，申请人已提供一个改进的滚轮压实混凝土水坝结构，它可以消除水的泄漏，而且水坝(10)能够以最低的成本筑造。每块聚氯乙烯隔板(12)都是粘结在预制件(11)上以形成防水层，搭接处(13)可以通过密封垫片(14)而达到完全密封。一个幕墙(15)是一层一层的浇灌而成，以支撑防水层。滚轮压实混凝土(RCC)层(20)对应于每个混凝土坝层(16)，这样就构成改进结构的基本部分。但是，另外还有阻挡片(25)形成水平的隔层以阻止水平通过预制件(11)和幕墙(15)之间渗出。阻挡片(25)最好是布置在枕木形混凝土板(S)内，也可以将另外的阻挡片(26)与之结合使用。
上面所述的有关本发明的一个优选的实例已经对描述和阐述的目的表达清楚。它并不对本发明的公开进行限制。
权利要求
1.一种用于水库贮存水的水坝结构或其类似的设施，其特征包括预制混凝土板按照在基本垂直的方向上承受载荷的原则形成，并包含一个密封防水装置，一个浇灌混凝土幕墙紧埃着预制混凝土板挡水面的背面，滚轮压实混凝土紧埃着上述浇灌的混凝土幕墙。
2.根据权利要求
1的水坝结构，其特征在于上述预制混凝土板与水库中的水直接接触，上述密封防水装置与幕墙并列。
3.根据权利要求
1的水坝结构，其特征在于所述密封防水装置粘结在上述预制板装置的挡水面背面。
4.根据权利要求
3的水坝结构，其特征在于所述密封防水装置置中包含许多个与上述预制板对应的密封隔板。
5.根据权利要求
4的水坝结构，其特征在于每个粘结在预制混凝土板上的隔板与密封垫片用热焊接法连接，从而将预制板的搭接处密封好。
6.根据权利要求
1的水坝结构，其特征在于所述的密封防水装置包含粘结在每个预制混凝土板面上的隔板。
7.根据权利要求
6的水坝结构，其特征在于每个粘结在预制混凝土板上的隔板与密封垫片用热焊接法连接，从而将预制板的搭接处密封好。
8.根据权利要求
7的水坝结构，其特征在于所述的隔板和垫片都是聚氯乙烯制成的。
9.根据权利要求
8的水坝结构，其特征在于所述的隔板是粘结在预制板的挡水面背面。
10.根据权利要求
9的水坝结构，其特征在于所述隔板与其焊结的密封垫片均设置在预制混凝土板和浇灌的混凝土幕墙之间，以便使其与周围水环境隔离。
11.根据权利要求
1的水坝结构，其特征在于浇灌的混凝土幕墙和滚轮压实混凝土形成基本水平的延伸层。
12.根据权利要求
11的水坝结构，其特征在于所述的阻挡装置是用以阻止水从预制混凝土板与浇灌的幕墙之间，至少是在靠近水坝的底部向上渗出。
13.根据权利要求
12的水坝结构，其特征在于所述的阻挡装置是一个沿着水坝延伸的细长防水垫片。
14.根据权利要求
13的水坝结构，其特征在于所述的防水垫片在两层浇灌的混凝土幕墙之间基本沿着水平方向延伸，形成一个翼形板。
15.根据权利要求
14的水坝结构，其特征在于所述的密封装置和防水垫片都是使用聚氯乙烯板制成。
16.根据权利要求
15的水坝结构，其特征在于所述密封隔板是粘结在预制混凝土板上的，而防水密封垫片是沿着水坝长度方向热焊在密封隔板上的。
17.存贮水的水库水坝或其类似的设施的建造方法，其特征在于包括以下步骤a.建造一层基本垂直的承受载荷的预制混凝土板形成坝面，用以与水库中的水基本接触并形成一个防水层，b.紧埃着上述预制混凝土板和挡水面背面，浇灌一层混凝土，以形成幕墙，c.紧埃着浇灌混凝土层的挡水面的背面，浇灌一层滚轮压实混凝土，d.重复a-c的步骤，一直到水坝修筑完成。
18.根据权利要求
17的水坝建造方法，其特征在于包括一个形成防水层的附加步骤，它是通过把单张的防水隔板在砌筑前粘结在预制混凝土板上，并用热焊法将防水密封热汽与上述隔板沿着搭接处粘焊起来。
19.根据权利要求
18的水坝修筑方法，其特征在于包括另一个附加步骤，用防水材料制成的细长的阻挡板，从接近水坝的底部在与水接触的坝面的背面上沿着水平方向延伸。
20.根据权利要求
19的水坝修筑方法，其特征在于包括一个热焊接步骤，它将阻挡板片焊接在上述预制混凝土板上的防水隔板上。
专利摘要
一个用于水库中存贮水的水坝结构，包括预制混凝土板构件形成坝面，一个粘结的防水密封装置，一个浇灌的混凝土幕墙在紧靠着预制混凝土板筑件上的密封装置的部位。一层一层的滚轮压实混凝土设置在浇灌混凝土幕墙的挡水面的背面。本发明的水坝的修筑方法包括砌筑一层混凝土预制板以形成坝面；挨近预制板在其挡水面的背面浇灌一层混凝土，以形成幕墙；紧挨着幕墙向外延伸建造一层滚轮压实混凝土；并重复这些步骤一直到完成所要求的水坝高度。
文档编号E02B7/02GK86105987SQ86105987
公开日1987年4月1日 申请日期1986年9月4日
发明者唐纳德·L·塞克斯顿, 罗纳德·L·赫特, 理查德·G·刘易斯 申请人:唐纳德·L·塞克斯顿, 罗纳德·L·赫特, 理查德·G·刘易斯导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan