CN106812117A - 水电站大坝反向排水封堵装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种水电站大坝反向排水封堵装置,包括混凝土面板、趾板、垫层料、特殊垫层料,在距趾板一定距离的坝体内设置集水体，在大坝趾板和集水体之间设置有排水管，在排水管内靠近垫层料一端设置有止浆袋，排水管伸出趾板的一端外部设置有止浆环以及安装有阀门的排气管，排水管端口设置有排水管封堵钢板，排水管封堵钢板上设置有相连通的灌浆管，灌浆管一端设置有灌浆管封堵钢板，在趾板端面平行于水平面的方向设置有若干锚杆；采用上述装置进行封堵的施工方法，在实际工程应用中可承受较大的反向水压力，本发明简单、实用，有效防止反向水头引起垫层料破坏和混凝土面板周边缝破坏。

Description

水电站大坝反向排水封堵装置及方法

技术领域

本发明属于拦河坝布置、结构、建造的方法或者设备技术领域，具体涉及到一种水电站大坝反向排水封堵装置及方法。

背景技术

当拦河坝采用混凝土面板或者沥青混凝土面板作为挡水防渗结构时，基于坝料分区的特点，坝体上游半透水料在承受反向渗水(渗压)的能力非常有限。某些工程坝曾发生垫层及混凝土固坡面受损，甚至混凝土面板向上游顶托位移，造成周边缝止水系统破坏的事故，处理非常困难，给工程留下了安全隐患，目前，在高面板坝施工过程中，坝体反向渗水时有发生，尽管国内外对反向渗水的危害已有所认识，虽有工程在混凝土面板上设置竖直抽排水措施或水平排水沟管，但或是抽排水及孔洞封堵不便，影响工程质量，或是费用较高。

在大坝填筑期间，坝体内部积水主要有降雨、两岸边坡渗流等，为了解决施工期大坝堆石体反向水压力问题，使坝体的渗水集中、有效的自由渗流，结合现场坝体内部渗水集水点，本申请在大坝水平趾板位置设置反向排水设施(共计埋设了5根反向排水钢管)，在大坝施工期在表面防渗体上下游形成反向水头差，使得坝体渗水能自由排至趾板上游集水坑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述大坝反向排水系统封堵的不足,提供一种设计合理、结构简单、对排水管进行有效封堵、节省成本、防止反向水头引起垫层料破坏和混凝土面板周边缝破坏的水电站大坝反向排水封堵装置及方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：包括混凝土面板、趾板、垫层料、特殊垫层料，在距趾板一定距离的坝体内设置集水体，其特征在于：在大坝上游集水坑和集水体之间设置有排水管，在排水管内靠近垫层料一端设置有止浆袋，排水管伸出趾板的一端外部设置有止浆环以及安装有阀门的排气管，排水管端口设置有排水管封堵钢板，排水管封堵钢板上设置有相连通的灌浆管，灌浆管一端设置有灌浆管封堵钢板，在趾板端面平行于水平面的方向设置有若干锚杆。

本发明的止浆环为矩形钢板，所述的止浆环上设置有与排水管相适应的孔。

本发明的灌浆管包括设置在阀门两端的钢管。

本发明趾板上安装锚杆的锚杆孔的孔深为45～55cm、孔径为38～58mm。

利用上述装置封堵的方法，

1)、施工准备：在施工期根据权利要求1所述的结构设置反向排水系统，对各个反向排水管进行流量监测；

2)、趾板及管底清理：

a)、人工清除排水管周边淤泥，周边采用土袋围挡；

b)、对设计要求中与混凝土接触的趾板面进行凿毛处理，对排水管进行除杂；

c)、在排水管内靠近垫层料一端设置止浆袋，止浆袋的直径和长度与排水管直径相适应；

3)、管口封堵：

a)、安装止浆环、排气管：先对反向排水管伸出趾板的一端外壁进行处理，然后焊接止浆环和安装有阀门的排气管；

b)、安装排水管封堵钢板、灌浆管：在反向排水管端口焊接排水管封堵钢板，排水管封堵钢板的预留孔上焊接灌浆管，对孔内止浆袋进行灌浆；

4)、锚杆施工：

a)、造孔、清孔：在趾板端面平行于水平面的方向上钻若干锚杆孔，造孔完成后将锚杆孔内岩屑冲洗干净，将锚杆孔封堵密实；

b)、锚杆安装：锚杆安装采用先注浆后安装的顺序，注浆管插至距锚杆孔50～100mm处，随水泥浆的注入缓慢的拔出，直至孔内水泥浆饱满，立即将锚杆插入，锚杆插入锚杆孔长度不小于设计长度的95％；

5)、回填灌浆：包括止浆袋和锚杆孔内回填灌浆两个工序，工艺流程相同；先按设计要求制浆，然后确定浆液配合比和灌浆压力进行灌浆；

6)、混凝土浇筑：

a)、灌浆完成后，对灌浆管及排气管按设计要求采用钢板焊接进行封堵；

b)、对基础进行二次清理施工，采用常规模板进行加工处理；

c)、模板安装完成后进行混凝土浇筑；

7)、坝前充水：排水管封堵后及时快速充水，并超过设计高程，使坝体内水经由排水区排至下游河道。

本发明的有益效果：系统采用简单、实用、有效的坝体排水及封堵设计，本发明经过实际工程的应用测试，可以有效的减少因降雨、渗漏等问题引起的坝内含水量增大，解决了坝体反向渗水问题，达到内外压力平衡，减少施工期间混凝土面板的压力，经过工程实践取得了良好的效果。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图2是本发明反向排水系统的结构示意图。

图3是图2的左视图。

图中：1、灌浆管；2、灌浆管封堵钢板；3、止浆环；4、锚杆；5、趾板；6、混凝土面板；7、垫层料；8、止浆袋；9、特殊垫层料；10、排水管：11、排水管封堵钢板；12、排气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2、3中，本发明水电站大坝反向排水封堵装置包括混凝土面板6、趾板5、垫层料7、特殊垫层料8，在河床最低趾板5上预留具备相应排水能力的排水孔，为是坝体内渗水能集中、有效地从排水孔自由外渗，在距趾板5一定距离的坝体内设置有集水体，从上游集水坑的趾板5处布置5根通往集水体的排水管10，排水管10的根数根据坝体的反向渗水量确定，该排水管10外面包覆有不锈钢滤网，防止排水管10堵塞，有利于排水通畅，在排水管10内靠近垫层料7一端安装有止浆袋8，止浆袋8的直径和长度根据排水管10的直径确定，止浆袋8距排水管10管口的位置根据排水管10的接缝情况具体确定，排水管10伸出趾板5的一端外部焊接固定有止浆环3以及安装有阀门的排气管12，止浆环3为矩形钢板，所述的止浆环3上加工有与排水管10相适应的孔，排水管10端口焊接固定有排水管封堵钢板11，排水管封堵钢板11上焊接固定有相连通的灌浆管1，所述的灌浆管1由焊接固定在在阀门两端的两段钢管构成，灌浆管1一端焊接固定有灌浆管封堵钢板2，在趾板5端面平行于水平面的方向钻有若干锚杆孔，该锚杆孔内安装有锚杆4，所述锚杆孔的孔深为45～55cm、孔径为38～58mm。

用上述装置进行大坝反向排水系统封堵的施工方法为：

1)、施工准备：在施工期根据上述的结构设置反向排水系统，对各个反向排水管10进行流量监测；

2)、趾板5及管底清理：

a)、人工清除排水管10周边淤泥，底板清除至原开挖基岩面，周边清除范围较设计体型大50cm～100cm，周边采用土袋围挡，减少周边坝基渗水对反向排水管10封堵施工影响；

b)、对设计要求中与混凝土接触的趾板5进行凿毛处理，对排水管10进行除杂；

c)、在排水管10内靠近垫层料7一端设置止浆袋8，止浆袋8的直径和长度与排水管10直径相适应；

3)、管口封堵：

a)、安装止浆环3、排气管12：先对反向排水管10伸出趾板5的一端外壁进行处理，然后焊接止浆环3和安装有阀门的排气管12；

b)、安装排水管封堵钢板11、灌浆管1：在反向排水管10端口焊接排水管封堵钢板11，排水管封堵钢板11的预留孔上焊接灌浆管1，对孔内止浆袋8进行灌浆；

4)、锚杆施工：

a)、造孔、清孔：在趾板5端面平行于水平面的方向上钻若干锚杆孔，造孔完成后将锚杆孔内岩屑冲洗干净，将锚杆孔封堵密实，，防止在施工过程中石屑等杂物落入孔中。

b)、锚杆4安装：锚杆4安装采用先注浆后安装的顺序，锚杆4注浆采用M30水泥浆，注浆管插至距锚杆孔50～100mm处，随水泥浆的注入缓慢的拔出，直至孔内水泥浆饱满，立即将锚杆4插入，锚杆4插入锚杆孔长度不小于设计长度的95％，锚杆4插入后，若锚杆孔口无水泥浆溢出，及时补注，锚杆4安装后，在砂浆凝固前7天以内，不得敲击、碰撞和拉拔锚杆；

5)、回填灌浆：包括止浆袋和锚杆孔内回填灌浆两个工序，工艺流程相同；先按设计要求制浆，灌浆采用R42.5水泥，受潮结块水泥不得使用；灌浆用水应符合拌制混凝土用水的要求；灌浆采用纯水泥浆液，使用普通搅拌机，搅拌时间不小于3min，浆液在使用前应过筛，自制备到使用完的时间宜小于4h；水泥浆中掺入3％氧化镁或者外加剂时，外加剂的种类及用量应根据室内浆材试验和现场灌浆试验确定；浆液温度保持在5～40℃之间，低于或超过此标准的应视为废浆；浆液从开始制备至用完的时间宜少于4h，超过时间应弃掉；向排水管10灌注水灰比为1：0.5的水泥浆，采用纯压式灌浆法；灌浆采用压力0.2～0.5MPa，灌浆结束标准为0.0L/min，连续用灌浆泵对排水管10保持灌浆压力5min，屏浆结束后关闭阀门进行闭浆。

6)、混凝土浇筑：

a)、灌浆完成后，对灌浆管1及排气12管按设计要求采用钢板焊接进行封堵；

b)、对基础进行二次清理施工，清理基坑中的积水及淤泥采用常规模板进行加工处理；

c)、模板安装完成后进行混凝土浇筑；

7)、坝前充水：排水管封堵后及时快速充水，并超过设计高程，使坝体内水经由排水区排至下游河道。

Claims (5)

1.一种水电站大坝反向排水封堵装置,包括混凝土面板、趾板、垫层料、特殊垫层料，在距趾板一定距离的坝体内设置集水体，其特征在于：在大坝上游集水坑和集水体之间设置有排水管，在排水管内靠近垫层料一端设置有止浆袋，排水管伸出趾板的一端外部设置有止浆环以及安装有阀门的排气管，排水管端口设置有排水管封堵钢板，排水管封堵钢板上设置有相连通的灌浆管，灌浆管一端设置有灌浆管封堵钢板，在趾板端面平行于水平面的方向设置有若干锚杆。

2.根据权利要求1所述的水电站大坝反向排水封堵装置，其特征在于：所述的止浆环为矩形钢板，所述的止浆环上设置有与排水管相适应的孔。

3.根据权利要求2所述的水电站大坝反向排水封堵装置，其特征在于：所述的灌浆管包括设置在阀门两端的钢管。

4.根据权利要求3所述的水电站大坝反向排水封堵装置，其特征在于：所述趾板上安装锚杆的锚杆孔的孔深为45～55cm、孔径为38～58mm。

5.一种水电站大坝反向排水封堵装置的施工方法，其特征在于：

1)、施工准备：在施工期根据权利要求1所述的结构设置反向排水系统，对各个反向排水管进行流量监测；

2)、趾板及管底清理：

a)、人工清除排水管周边淤泥，周边采用土袋围挡；

b)、对设计要求中与混凝土接触的趾板面进行凿毛处理，对排水管进行除杂；

c)、在排水管内靠近垫层料一端设置止浆袋，止浆袋的直径和长度与排水管直径相适应；

3)、管口封堵：

a)、安装止浆环、排气管：先对反向排水管伸出趾板的一端外壁进行处理，然后焊接止浆环和安装有阀门的排气管；

b)、安装排水管封堵钢板、灌浆管：在反向排水管端口焊接排水管封堵钢板，排水管封堵钢板的预留孔上焊接灌浆管，对孔内止浆袋进行灌浆；

4)、锚杆施工：

a)、造孔、清孔：在趾板端面平行于水平面的方向上钻若干锚杆孔，造孔完成后将锚杆孔内岩屑冲洗干净，将锚杆孔封堵密实；

b)、锚杆安装：锚杆安装采用先注浆后安装的顺序，注浆管插至距锚杆孔50～100mm处，随水泥浆的注入缓慢的拔出，直至孔内水泥浆饱满，立即将锚杆插入，锚杆插入锚杆孔长度不小于设计长度的95％；

5)、回填灌浆：包括止浆袋和锚杆孔内回填灌浆两个工序，工艺流程相同；先按设计要求制浆，然后确定浆液配合比和灌浆压力进行灌浆；

6)、混凝土浇筑：

a)、灌浆完成后，对灌浆管及排气管按设计要求采用钢板焊接进行封堵；

b)、对基础进行二次清理施工，采用常规模板进行加工处理；

c)、模板安装完成后进行混凝土浇筑；

7)、坝前充水：排水管封堵后及时快速充水，并超过设计高程，使坝体内水经由排水区排至下游河道。