一种水利工程土石坝抗震结构的施工工法及坡面施工装置的制作方法

本发明涉及水利工程，尤其涉及一种水利工程土石坝抗震结构的施工工法及坡面施工装置。

背景技术：

1、近年来，随着我国水利水电事业的迅速发展，我国西南地区以其优越的自然地理环境，使得全国水电事业的重点向西南转移，已建、在建以及未建规划了一系列大型的水电站，且多数为坝体较高的土石坝，但西南地区处于太平洋板块与印度洋板块冲撞区，是地震高发的重灾区域，如果发生地震而释放巨大的能量，将直接造成大坝的破坏，同时大坝破坏引发的其他灾害也更加剧了损失；

2、传统利工程土石坝坡面主要是采用人工悬挂安全绳在左、右岸盖板上持打磨机进行施工，其效率低且施工过程中存在较大安全隐患，人员可活动区域小，束缚大，施工过程中耗时耗力，耽误施工进度。

3、为此，一种成熟的大坝抗震结构施工技术对已建和未建大坝工程的抗震防灾施工，具有重要的实用价值和指导意义；

4、而现有的土石坝抗震结构，对单卷土工格栅长度与宽度规划较不规范、固化铺设顺序不统一、标记与检查措施有所缺乏，返工现象多，材料的损失较大，影响了大坝的填筑进度，并且造成了抗震减灾能力的削弱。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种水利工程土石坝抗震结构的施工工法及坡面施工装置，能够有效地解决现有技术对单卷土工格栅长度与宽度规划较不规范、固化铺设顺序不统一、标记与检查措施有所缺乏，返工现象多，材料的损失较大，影响了大坝的填筑进度，并且造成了抗震减灾能力削弱的问题。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种水利工程土石坝抗震结构的施工工法，包含由框格梁、土木格栅和堆石区构成的土石坝抗震结构；

4、其中，框格梁：采用双绳扣连接两端钢丝绳，从坝坡面向坝轴线方向进行铺设，先铺设最外层然后向坝内逐根摆放，框格梁相应位置预埋钢丝绳，用于框格梁之间连接，与坝面抗震扁钢相连的框格梁一端预埋一根抗震扁钢；

5、土木格栅：搭接绑扎时，绑扎使用与土工格栅同材质的绳索，绑扎完成后对土工格栅上下游、左右岸边缘及搭接处进行固定，固定采用u型钢筋；具体包括以下步骤：

6、步骤1，进行坝坡面测量，并在施工区域铺设区域标线，所测量的检测坡面，若欠填或超填，则进行修坡，坝坡修坡时留30cm保护层人工处理；

7、步骤2，在施工铺设面进行整平处理，坡面平整度满足要求后人工将下层土工格栅预留部分往上铺设，搭接位置铺于压实平面上；

8、步骤3，进行下层土工格栅上翻，开始土工格栅铺设；土木格栅在铺设时，坝内框格梁的扁钢需穿过土工格栅，将相应位置的土工格栅网格采用美工刀割除，使扁钢穿过土工格栅与坝面水平抗震扁钢连接，然后检查土工格栅是否贴坡，未贴坡位置进行处理；

9、步骤4，进行铺设平整度与搭接宽度检查，剔除冒头石等，要求铺设面每2m范围内最大起伏不超过10cm，铺设前先每隔一段距离在上下游边线上标记纵桩号，计算铺设宽度时减去土工格栅搭接宽度30cm；

10、水平段土工格栅铺设时，从填筑区最上下游边线上开始，先抽出坡面预留长度，人工将土工格栅往心墙方向摊开，坝坡面预留的土工格栅暂时放置于坡面上，预留长度为坡面长度加搭接长度；

11、步骤5，对土木格栅进行搭接绑扎和破损修复，完成土工格栅主体固定；

12、步骤6，对相邻的土木格栅使用钢制卡扣进行边缘处加固；

13、步骤7，在钢制卡扣所接触的土木格栅区域以及钢制卡扣自身喷涂防锈涂料；

14、步骤8，使用防水胶合剂对钢制卡扣与土木格栅衔接处进行缝隙填充；

15、步骤9，进行框格梁位置测量与标记，完成框格梁铺设；

16、步骤10，进行最终质量检查，完成石料填筑，进行碾压；

17、步骤11，在石料填筑过程中，逐步进行抗震扁钢的铺设及焊接；

18、步骤12，在铺设土木格栅与铺设抗震扁钢的阶段，针对连接处分批次进行防冻裂处理；

19、步骤13，石料填筑完毕后，表面架构钢筋，呈网状交叉放置，并在钢筋连接处采取焊接固定；

20、步骤14，在钢筋周围二次填充石料，进行碾压；

21、步骤15，通过坡面施工装置对土石坝的坡面进行快速调整打磨平整。

22、作为本发明一种水利工程土石坝抗震结构的施工工法的进一步优选方案，在步骤5中，破损修复过程中，对受损明显的土工格栅应进行处理，另铺一层合格的土工格栅在受损部位之上，其各边长度应大于受损部位1m以上，并进行两者的绑扎连接；土木格栅的搭接绑扎时，绑扎使用与土工格栅同材质的绳索，绑扎完成后对土工格栅上下游、左右岸边缘及搭接处进行固定，固定采用u型钢筋，u型钢筋采用直径10mm圆钢，宽度30cm，钉入碾压面10cm，间距5m。

23、作为本发明一种水利工程土石坝抗震结构的施工工法的进一步优选方案，在步骤9中，坝内框格梁进行预制施工，框格梁预制施工在专门预制场进行，两侧采用槽钢为模板，下方铺设薄膜，分批次进行生产；所述步骤step9中的坝内框格梁铺设过程中，在同层土工格栅铺设后进行，摆放时框格梁连接位置间隔15cm，局部架空位置采用砂石铺垫，梁间连接采用双绳扣连接两端钢丝绳，从坝坡面向坝轴线方向进行铺设，先铺设最外层然后向坝内逐根摆放。

24、作为本发明一种水利工程土石坝抗震结构的施工工法的进一步优选方案，在步骤10中，石料填筑，于框格梁及土工格栅铺设面外起坡，在填筑面外先形成卸料平台，用推土机推料，填筑过程中反铲对填筑面块石集中区和冒头石进行处理，控制反铲力度及挖深，填筑完成后进行碾压，按照同层全部堆石料碾压增加两遍振碾，其他碾压参数不变，抗震扁钢为纵横交错井字形热浸镀锌扁钢网，采用100mm*8mm镀锌扁钢，铺设在大块石下方，抗震扁钢的铺设时，水平向铺设从最外层坝内框格梁端头扁钢环内穿过并进行焊接，顺水流向扁钢间距8.6m，与水平向扁钢在节点处焊接，扁钢与扁钢搭接处满焊，扁钢与圆钢做到双面焊接，焊接长度不低于10d，坝面抗震扁钢与大坝迎水面接地扁钢可靠焊接，扁钢与扁钢搭接处满焊，圆钢焊接长度不小于6d，d为圆钢直径；抗震扁钢焊接随填筑进度进行铺设及焊接，坡面处理时若框格梁外露抗震扁钢被埋，先确定扁钢大致位置，然后指挥反铲缓慢施工，留30cm保护层采用人工将扁钢扒出。

25、一种基于水利工程土石坝抗震结构的施工工法的坡面施工装置，包括坝坡面和操作台车，所述坝坡面的外端面设置有操作台车，所述操作台车包括钢作框架、承载组件、牵引组件和牵引辅助组件，所述钢作框架的顶部设置有承载组件和牵引组件，所述钢作框架靠近坝坡面的一侧设置有牵引辅助组件，所述坝坡面外端面靠近顶部的位置固定有若干个第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓的外壁绕接有安全保护钢丝绳，所述安全保护钢丝绳的一端与钢作框架连接，所述第二螺栓的外壁绕接有牵引钢丝绳，所述牵引钢丝绳的一端与牵引组件连接。

26、作为本发明水利工程土石坝抗震结构的施工工法的坡面施工装置的进一步优选方案，所述钢作框架包括第一角钢、第二角钢、第三角钢、第四角钢、第五角钢和第六角钢，所述第一角钢与第二角钢相互平行设置，所述第三角钢与第二角钢相互平行设置，所述第一角钢与第二角钢相对的一面垂直设置有若干个第四角钢，所述第三角钢与第二角钢相对的一面垂直设置有与第四角钢数量相同的第五角钢，所述第四角钢和第五角钢相互垂直，所述第四角钢与第五角钢相对的一面设置有第六角钢，所述第六角钢与第四角钢、第五角钢的倾斜角度为45°；所述第一角钢、第二角钢和第三角钢均采用角钢∠75，所述第四角钢、第五角钢和第六角钢均采用角钢∠55，所述第一角钢、第三角钢和第五角钢的顶部设置有承载组件和牵引组件，所述第六角钢的外壁设置有牵引辅助组件。

27、作为本发明水利工程土石坝抗震结构的施工工法的坡面施工装置的进一步优选方案，所述承载组件包括铺设在第一角钢、第三角钢和第五角钢顶部的竹胶板，所述第一角钢的顶部设置有护栏，所述竹胶板靠近护栏的一侧设置有踢脚，所述竹胶板的顶部放置有爬梯。

28、作为本发明水利工程土石坝抗震结构的施工工法的坡面施工装置的进一步优选方案，所述牵引组件包括设置在第五角钢上的安装支座及设置在安装支座上的卷扬机，所述安装支座的内部设置有第三螺栓，所述第三螺栓为m20高强度螺栓，所述安装支座通过第三螺栓固定在第五角钢上。

29、作为本发明水利工程土石坝抗震结构的施工工法的坡面施工装置的进一步优选方案，所述牵引辅助组件包括设置在第六角钢外壁的两个卡接座及设置在卡接座内壁的转轴和牵引轮，所述牵引轮绕转轴转动，所述卡接座的内部设置有第四螺栓，所述卡接座通过第四螺栓固定在第六角钢上，两个转轴的一端均键连接有所述第一齿轮，所述第六角钢的内壁设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴键连接有第二齿轮，第二齿轮及两个第一齿轮的外壁设置有所述传动齿带。

30、作为本发明水利工程土石坝抗震结构的施工工法的坡面施工装置的进一步优选方案，所述第一螺栓采用m14高强度膨胀螺栓，所述第二螺栓采用m16高强度膨胀螺栓，所述在第一螺栓、第二螺栓固定的坝坡面外端面位置开设有孔，所述第一螺栓、和第二螺栓固定在孔内。

31、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

32、1、本发明在大坝抗震结构施工过程中，通过合理规划单卷土工格栅长度与宽度、提前预制抗震框格梁、固化铺设顺序和及时做好标记与检查的措施，避免返工现象，减少了材料的损失，节省了人力、物力、财力，加快了大坝填筑进度，避免削弱大坝的抗震减灾能力，确保了高质量、高效率的抗震结构施工，减少了灾害的发生。

33、2、本发明通过增加对土木格栅连接多重加固的措施，提升了土木格栅连接处的防水与防锈能力，大大提升土木格栅连接的固定能力，提升结构的稳定性，减少了安全隐患，防止土木格栅的连接处被腐蚀。

34、3、本发明能够有效的抑制寒冷极端天气下，部件出现的冻裂情况，进一步提升了使用的安全性，加装的网状钢筋能够有效的抑制建筑体开裂的情况，较为坚固，降低了地震等自然灾害来临时的危险性。

35、4、本发明坡面施工装置相较于传统的人工悬挂安全绳在左、右岸盖板上进行施工，本装置的工作人员在工作时可在操作台车上随意活动，安全性更高，并且工作位置相对自由，可从不同角度对盖板进行施工，施工效率高，工程质量好。

36、5、本发明坡面施工装置工作人员可通过牵引组件和牵引辅助组件的配合快速调整操作台车施工平台的位置，其作用可以边上升，使用灵活、方便、节约时间，提高施工质量。