CN104963324A - 一种导流洞封堵头排气结构及其排气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导流洞封堵头排气结构及其排气方法，所述导流洞封堵头排气结构包括导流筒及设置于导流筒内部封堵区域段的混凝土堵头，在混凝土堵头底部预埋有排气管和排水管，所述导流筒内位于混凝土堵头上下游侧均设置有围堰，在混凝土堵头内还设置有灌浆廊道及与灌浆廊道连通的闸门井；所述排气方法步骤包括(1)铺设排气管及排水管；(2)修筑围堰；(3)打开排水蝶阀；(4)浇筑混凝土堵头；(5)打开排气蝶阀；(6)观察排气管排水情况。本发明在一些导流洞埋深较深，顶部陡峭没有钻孔施工道路，打排气孔难度较大的地区，导流洞封堵施工过程中，能快速地排出导流洞前段的空腔，以防止压力增大产生气爆，确保堵头结构安全。

Description

一种导流洞封堵头排气结构及其排气方法

技术领域

本发明涉及一种导流洞封堵头排气结构及其排气方法，属于水利水电工程技术领域。

背景技术

导流洞堵头施工完成后，在导流洞堵头与进口闸门之间，会形成一个空腔，随着水库蓄水，水位升高，此空腔会被渗水不断压缩，当压力值达到一定值时就有可能产生气爆。在现有的技术中采用的是导流洞堵头前段钻孔，形成连接外界大气与空腔的排气孔，随着前段导流洞渗水，不断排气，其排气缓慢，空腔存在时间较长，而且施工难度较大，对于埋深较深的导流洞，成本较高。

为了降低排气孔的施工难度及保证排气气孔施工质量，目前在水利水电工程施工中，大都在导流洞封堵后采用了排气装置。例如，公开号为CN203296026U的中国专利公开了一种用于导流洞下闸和封堵后的排气装置，包括作为导流洞下闸所用的闸门井、闸门和导流洞封堵所用的混凝土堵头，在闸门井的位置设有可将混凝土堵头和闸门之间的空腔中的气体排出的装置。该气体排出的装置是由无缝钢管预埋在所述闸门井下游墙内和闸门井上方沿导流洞所穿越的山体坡面布设的排气钢管。该排气装置能够避免采取在导流洞所穿越山体顶部设置排气孔，可以降低排气孔的施工难度，降低排气装置的成本。但是该排气方式是在导流洞进口钢闸门后预一根埋排气钢管，此技术方案一般只在低水头的情况下使用，其结构只设置有排气管，未能设置排水管，从而导致排气过程只能通过导流洞渗水，当渗水压力足够大时，将导流洞与闸门之间的空气通过排气管逼出，这种排气方法，排气时间长，导流洞中空腔从在时间长，对结构安全不利，同时如果在高水头、大流量、库水位上升较快的时候，排气管会被淹没，导致空腔中的气体需要很大的压力才能排出。

1、再如，公开号为CN203270527U的中国专利公开了一种用于导流洞下闸和封堵后防止气爆的装置，包括作为导流洞下闸所用的闸门和导流洞封堵所用的混凝土堵头，特征是在混凝土堵头中和闸门与混凝土堵头之间设有充水和排气的装置。充水和排气装置是由无缝钢管预埋在所述混凝土堵头中的充水钢管和排气钢管。当导流洞下闸和封堵后，闸门与混凝土堵头之间的气体被阻隔，利用预埋于混凝土堵头内的充水钢管和设置于导流洞衬砌混凝土顶部和混凝土堵头顶部的排气钢管实现将气体排出。由于避免了采取在导流洞所穿越山体顶部设置排气孔，可以降低排气孔的施工难度，降低排气装置的成本。但是该排气结构是在堵头顶部预埋排气钢管和排水钢管进行充水排气，排气钢管与排水钢管末端设置阀门，在冲水排气后，只能通过末端一个阀门抵挡水压力，在高水头情况，与阀门老化的情况下，会从排气管和排水管形成渗漏通道，对结构安全极为不利。由于该技术方案中排气管布置于堵头顶部，排气管前段没有弯头，排气方向与排水方向一致，因此会出现堵管的情况，排气过程很难控制，具体施工操作性差；同时难以对排水钢管和排气钢管进行接触灌浆。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种导流洞封堵头排气结构及其排气方法。从而快速地排出导流洞前段的空腔，以防止压力增大产生气爆，危害堵头结构安全。

本发明通过以下技术方案得以实现。

一种导流洞封堵头排气结构，包括导流筒及设置于导流筒内部封堵区域段的混凝土堵头，在混凝土堵头底部预埋有排气管和排水管，所述导流筒内位于混凝土堵头上下游侧均设置有围堰，在混凝土堵头内还设置有灌浆廊道及与灌浆廊道连通的闸门井。

所述排水管上分别设置有端部排水蝶阀和中部排水蝶阀，并在排水管上位于端部排水蝶阀和中部排水蝶阀之间设置有排水三通阀。

所述排气管上分别设置有端部排气蝶阀和中部排水蝶阀，并在排气管上位于端部排气蝶阀和中部排水蝶阀之间设置有排气三通阀。

所述混凝土堵头端部四角上还设置有排气管支墩。

所述排气管和排水管均带弯头管。

所述排气管和排水管均采用铸铁管材制成。

所述围堰为临时草袋粘土围堰。

本发明还提供了一种导流洞封堵头排气方法，其具体排气方法步骤如下：

(1)铺设排气管及排水管：根据导流洞的尺寸要求铺设排气管及排水管，并浇筑排气管支墩；

(2)修筑围堰：采用草袋临时粘土围堰在导流洞上下游进行修筑；

(3)打开排水蝶阀：在步骤(2)所述围堰修筑好后，依次打开排水管上的端部排水蝶阀和中部排水蝶阀；

(4)浇筑混凝土堵头；

(5)打开排气蝶阀：待混凝土堵头浇筑完成后，因此打开排气管上的端部蝶阀和中部蝶阀，并从下游侧通过排水管向上游充水；

(6)观察排气管排水情况：若排气管出水，关闭阀门井内中部排水蝶阀及中部排气蝶阀，同时打开排水三通阀和排气三通阀，灌入混凝土封闭；若排气管不出水，重复步骤(5)；

本发明还提供了一种导流洞封堵头施工方法，其具体施工方法步骤如下：

(1)在堵头前修筑粘土临时围堰，并在堵头段预埋排水管和排气管，打开阀门井及出口处端部排水蝶阀，利用排水管排水，为堵头混凝土施工提供干地条件；

(2)在堵头施工完成后，从堵头排水管下游侧用水泵向导流洞前段充水，使得空气从排水管排出；

(3)向排水管中充水，直至导流洞的排气管中排出水，然后关闭阀门井中的中部排气蝶阀及中部排水蝶阀，并打开排水管和排气管上的排水三通阀和排气三通阀，从下游侧灌浆封闭排气管与排水管。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明在一些导流洞埋深较深，顶部陡峭没有钻孔施工道路，打排气孔难度较大的地区，导流洞封堵施工过程中，能快速地排出导流洞前段的空腔，以防止压力增大产生气爆，确保堵头结构安全，本发明所述排气方法不受地形限制，工程投资省，施工方便，排气耗时短，比原有的钻孔排气有明显的优势，具有良好的社会效益和经济效益，可在水利水电工程技术领域广泛推广应用。

本发明通用性强，排气方法适用于大多数导流洞排气；排气迅速，在堵头施工完成，达到设计强度70％后，便可通过排水钢管冲水，快速将气体排出，排气可靠性强。

本发明将排气钢管与排水钢管同时布置于堵头底部，同时设置灌浆廊道和阀门井，将排气钢管和排水钢管控制阀门布置于堵头内部阀门井中，在堵头内部进行排气过程的控制，从而实现了可以通过蝶阀与三通阀配合，完成排气后用低级配混凝土封闭排气钢管与排水钢管，在蝶阀失效的情况下仍可安全使用；利用灌浆封闭排气与排水管，提高了封堵体的可靠性。

附图说明

图1为本发明的平面布置结构示意图；

图2为本发明的纵剖面结构示意图；

图3为本发明中带弯头排气管的纵剖面结构示意图；

图4为本发明中导流洞堵头排气方法流程图。

图中：1-排气管，2-排水管，3-围堰，4-混凝土堵头，5-导流洞，6-排气管支墩，7-端部排水蝶阀，8-中部排水蝶阀，9-排水三通阀，10-端部排气蝶阀，11-排气三通阀，12－中部排气蝶阀，13－灌浆廊道，14－阀门井。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2、图3所示，本发明所述的一种导流洞封堵头排气结构，包括导流筒5及设置于导流筒5内部封堵区域段的混凝土堵头4，在混凝土堵头4底部预埋有排气管1和排水管2，所述导流筒5内位于混凝土堵头4上下游侧均设置有围堰3，在混凝土堵头4内还设置有灌浆廊道13及与灌浆廊道13连通的闸门井14。采用本技术方案，在施工时，在混凝土堵头4前修筑围堰3，利用预埋排水管2排水，为堵头混凝土施工提供干地条件；同时在一些导流洞埋设较深，顶部陡峭没有钻孔施工道路，打排气孔难度较大的地区，导流洞封堵施工过程中，能快速地排出导流洞前段的空腔，以防止压力增大产生气爆，确保堵头结构安全。

所述排水管2上分别设置有端部排水蝶阀7和中部排水蝶阀8，并在排水管2上位于端部排水蝶阀7和中部排水蝶阀8之间设置有排水三通阀9。采用本技术方案，在堵头施工时，打开堵头阀门井14及出口处端部排水蝶阀7、利用排水管2排水，为堵头混凝土施工提供干地条件。

所述排气管1上分别设置有端部排气蝶阀10和中部排水蝶阀12，并在排气管1上位于端部排气蝶阀10和中部排水蝶阀12之间设置有排气三通阀11。采用本技术方案，在工作时，充水直至排气管1中排出水，说明混凝土堵头4前段已经基本排光空气，关闭阀门井14中中部排气蝶阀12及中部排水蝶阀8，打开排水三通阀9和排气三通阀11，从下游侧灌浆封闭排气管1与排水管2。

所述混凝土堵头4端部四角上还设置有排气管支墩6。排气管支墩6用于支撑排气管1。

所述排气管1和排水管2均带弯头管。

所述排气管1和排水管2均采用铸铁管材制成。

所述围堰3为临时草袋粘土围堰。

如图4所示，本发明在施工堵头时的排气方法步骤如下：

(6)铺设排气管1及排水管2：根据导流洞5的尺寸要求铺设排气管1及排水管2，并浇筑排气管支墩6；用于支撑排气管1；

(7)修筑围堰3：采用草袋临时粘土围堰在导流洞5上下游进行修筑；

(8)打开排水蝶阀：在步骤(2)所述围堰3修筑好后，依次打开排水管2上的端部排水蝶阀7和中部排水蝶阀8；

(9)浇筑混凝土堵头4；

(10)打开排气蝶阀：待混凝土堵头4浇筑完成后，因此打开排气管1上的端部蝶阀10和中部蝶阀12，并从下游侧通过排水管2向上游充水；

(6)观察排气管排水情况：若排气管1出水，关闭阀门井14内中部排水蝶阀8及中部排气蝶阀12，同时打开排水三通阀9和排气三通阀11，灌入混凝土封闭；若排气管1不出水，重复步骤(5)；

(7)排气完毕。

采用本发明所述的导流洞封堵头排气结构，在堵头浇筑过程中，主要是在封堵混凝土底部预埋排气管1和排水管2。具体的施工方法步骤如下：

(1)在堵头前修筑粘土临时围堰，并在堵头段预埋排水管1和排气管2，打开阀门井14及出口处端部排水蝶阀7，利用排水管2排水，为堵头混凝土施工提供干地条件；

(2)在堵头施工完成后，从堵头排水管2下游侧用水泵向导流洞5前段充水，使得空气从排水管2排出；

(3)向排水管2中充水，直至导流洞5的排气管1中排出水，说明堵头前段已经基本排光空气，关闭阀门井14中的中部排气蝶阀12及中部排水蝶阀8，并打开排水管2和排气管1上的排水三通阀9和排气三通阀11，从下游侧灌浆封闭排气管1与排水管2。

Claims (9)

1.一种导流洞封堵头排气结构，其特征在于：包括导流筒(5)及设置于导流筒(5)内部封堵区域段的混凝土堵头(4)，在混凝土堵头(4)底部预埋有排气管(1)和排水管(2)，所述导流筒(5)内位于混凝土堵头(4)上下游侧均设置有围堰(3)，在混凝土堵头(4)内还设置有灌浆廊道(13)及与灌浆廊道(13)连通的闸门井(14)。

2.根据权利要求1所述的一种导流洞封堵头排气结构，其特征在于：所述排水管(2)上分别设置有端部排水蝶阀(7)和中部排水蝶阀(8)，并在排水管(2)上位于端部排水蝶阀(7)和中部排水蝶阀(8)之间设置有排水三通阀(9)。

3.根据权利要求1所述的一种导流洞封堵头排气结构，其特征在于：所述排气管(1)上分别设置有端部排气蝶阀(10)和中部排水蝶阀(12)，并在排气管(1)上位于端部排气蝶阀(10)和中部排水蝶阀(12)之间设置有排气三通阀(11)。

4.根据权利要求1所述的一种导流洞封堵头排气结构，其特征在于：所述混凝土堵头(4)端部四角上还设置有排气管支墩(6)。

5.根据权利要求1所述的一种导流洞封堵头排气结构，其特征在于：所述排气管(1)和排水管(2)均带弯头管。

6.根据权利要求1所述的一种导流洞封堵头排气结构，其特征在于：所述排气管(1)和排水管(2)均采用铸铁管材制成。

7.根据权利要求1所述的一种导流洞封堵头排气结构，其特征在于：所述围堰(3)为临时草袋粘土围堰。

8.一种导流洞封堵头排气方法，其特征在于：具体排气方法步骤如下：

(1)铺设排气管(1)及排水管(2)：根据导流洞(5)的尺寸 要求铺设排气管(1)及排水管(2)，并浇筑排气管支墩(6)；

(2)修筑围堰(3)：采用草袋临时粘土围堰在导流洞(5)上下游进行修筑；

(3)打开排水蝶阀：在步骤(2)所述围堰(3)修筑好后，依次打开排水管(2)上的端部排水蝶阀(7)和中部排水蝶阀(8)；

(4)浇筑混凝土堵头(4)；

(5)打开排气蝶阀：待混凝土堵头(4)浇筑完成后，因此打开排气管(1)上的端部蝶阀(10)和中部蝶阀(12)，并从下游侧通过排水管(2)向上游充水；

(6)观察排气管排水情况：若排气管(1)出水，关闭阀门井(14)

内中部排水蝶阀(8)及中部排气蝶阀(12)，同时打开排水三通

阀(9)和排气三通阀(11)，灌入混凝土封闭；若排气管(1)不

出水，重复步骤(5)。

9.一种导流洞封堵头施工方法，其特征在于：具体施工方法步骤如下：

(1)在堵头前修筑粘土临时围堰，并在堵头段预埋排水管(1)和排气管(2)，打开阀门井(14)及出口处端部排水蝶阀(7)，利用排水管(2)排水，为堵头混凝土施工提供干地条件；

(2)在堵头施工完成后，从堵头排水管(2)下游侧用水泵向导流洞(5)前段充水，使得空气从排水管(2)排出；

(3)向排水管(2)中充水，直至导流洞(5)的排气管(1)中排出水，然后关闭阀门井(14)中的中部排气蝶阀(12)及中部排水蝶阀(8)，并打开排水管(2)和排气管(1)上的排水三通阀(9)和排气三通阀(11)，从下游侧灌浆封闭排气管(1)与排水管(2)。