CN106939580B - 一种交错埋管型透水丁坝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交错埋管型透水丁坝，通过在丁坝坝体中设有多组连通且层间呈交错状布置的钢管结构，钢管轴线在水平面上投影与坝轴线存在一定夹角，在水平面上投影呈“八”字型分布；同时坝身底部设有包围布置的混凝土板桩，在透水丁坝的上下游侧与坝轴线平行布置，在坝头处与坝轴线垂直布置。与现有透水丁坝相比，本发明能更好地稳定水流，削弱坝后漩涡，减小坝头部位材料的冲刷，同时还能够降低丁坝下游处水流的底层流速，促进泥沙沉降以淤积造滩。
Description
技术领域
本发明属于河流治理领域，具体涉及一种交错埋管型透水丁坝结构。
背景技术
丁坝是用于河道治理的一类水工建筑物，其河岸一端与堤岸相接呈“丁”字形，因而得名“丁坝”。丁坝有多种河道治理功能，一方面它可保护河岸不受来流直接冲蚀以避免掏刷破坏，同时它也有改善航道、保护河相和维护水生态多样化等多种功用。丁坝分为不透水丁坝和透水丁坝。现有的透水丁坝多为水力插板透水丁坝和井柱桩透水丁坝，这两种透水丁坝相较于非透水丁坝，其水流结构更为复杂，主流在坝头分离后，不仅会产生竖轴漩涡，还会产生近底平轴漩涡。从坝体间穿过的水流在下游侧靠进坝轴断面处的流速较大，一方面会导致河床冲刷严重，威胁到工程结构安全，另一方面对坝后的回水区及流速减小范围造成不稳定干扰，影响泥沙沉降和淤积造滩。
现有的关于透水丁坝技术方案中，已经授权的发明专利ZL201310521749.6采用的是若干组截面为正方形，水平方向布置的透水孔，一方面会导致透水孔产生应力集中现象，威胁丁坝的结构安全，另一方面，水平布置的透水孔对于透坝水流的消能作用较差。
发明内容
针对现有透水丁坝的缺陷，本发明提供了一种最小程度上能减小坝头处冲刷，削弱坝后漩涡，稳定透水水流，同时降低丁坝下游底层流速的加固交错埋管型透水丁坝。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种交错埋管型透水丁坝，所述丁坝包括坝身、板桩、坝头连系梁和坝头底板，其中，
所述坝身为实体结构，坝头俯视为半圆形；所述板桩设置于丁坝坝身的底部，其中，在坝身的上游侧和下游侧所述板桩与坝轴线平行布置，分别和坝踵、坝趾相接，在坝头处，板桩与坝轴线垂直布置，且坝头圆弧基底与板桩相切，垂直相邻的板桩之间通过坝头连系梁连接，提高丁坝坝基的稳定性，所述坝头连系梁设置于坝头底板的底部；
所述坝身内部包埋有钢管，所述钢管两两一组，每组钢管在水平面投影规则地呈“八”字形，在竖直平面内，相邻两组钢管上下两层呈交错状埋设，两组钢管的四个钢管轴线交于丁坝下游侧一点，其中，在一组钢管中，上游侧两钢管管口水平距离大于下游侧两钢管管口水平距离；在竖直平面内相邻布置的两组钢管在下游侧，相邻两钢管的管口之间的厚度大于一倍管径。
优选地，在板桩的顶端留有接头，板桩与丁坝坝基通过混凝土现浇连接。
所述坝头连系梁与相邻两垂直板桩呈45度夹角连接，所述坝头底板与板桩和坝头连系梁现浇连接。
其中，所述钢管直径小于1m，大于3D，D为所在河段中可能出现的最大砾石粒径。
优选地，所述钢管的轴线在水平面上投影与顺水流方向呈10°至30°的夹角，所述钢管的轴线在竖直平面内的投影与水平方向呈5°至20°之间的夹角。
更具体地，上层钢管管口在上游面一侧较高，在下游面一侧较低；下层钢管管口在上游面一侧较低，在下游面一侧较高，从而形成交错埋管。
优选地，所述钢管上游面管口顶端位置处的水深应大于临界淹没深度，同时下游面钢管管口底端位置应至少高于坝基面1m，其中，临界淹没深度为d为过水钢管的内径，单位m；V为所在河流可能出现的最大速度，m/s；C为与进水口几何形状有关的参数，一般参照《水电站进水口设计规范》中规定的取值，一般取0.55。
优选地，所述板桩一般为钢筋混凝土板桩。在钢管附近采用抗冲耐磨性较好的掺杂粉煤灰混凝土。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明的埋管型透水丁坝通过埋设呈交错状，在水平面投影呈“八”字型的埋管群，使之相比于普通透水丁坝，能更好对透坝水流消能，稳定水流，削弱坝后漩涡，同时降低丁坝下游底层流速，促进泥沙沉降以淤积造滩；
(2)通过三面包围布置的板桩基础及连系梁现浇连接，大大提高了丁坝在动水中的整体稳定性和耐久性。
附图说明
图1为本发明实施例丁坝的布置俯视图；
图2为本发明实施例丁坝上游侧立面图；
图3为本发明实施例丁坝下游侧立面图；
图4为本发明实施例丁坝坝基示意图；
图5为本发明实施例丁坝按照图1中A-A剖面图。
具体实施方式
以下结合附图详细叙述本发明专利的具体实施方式，本发明专利的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。
本发明的实施例提供了一种交错埋管型透水丁坝，其布置俯视图和截面图如图1和图5所示。本交错埋管型透水丁坝包括混凝土板桩1、由埋有小口径钢管3的坝身2、坝头连系梁4、和坝头底板5。
坝身2为实体结构，坝头俯视为半圆形。该坝头与水面接触光滑，过水平顺。板桩1为混凝土板桩1，其在上下游侧与坝轴线平行布置，分别和坝踵、坝趾相接。在坝头处垂直坝轴线布置，且坝头圆弧基底与板桩1相切，垂直相邻的板桩之间通过坝头连系梁4连接，坝头连系梁设置于坝头底板5的底部。混凝土板桩顶端留有接头6，板桩与丁坝坝基通过混凝土现浇连接。其中，坝头连系梁4与两相邻垂直板桩1呈45度夹角连接。坝头底板5与板桩1和坝头连系梁4通过混凝土现浇连接，这样，丁坝坝身2和坝基板桩1牢固的结合为一整体，能有效抵御来流对于坝基周围的淘刷，提高丁坝整体的稳定性和耐久性。
坝身2中埋设的钢管3大致沿顺水流方向布置，钢管3直径在0.5m至1m之间。钢管3的轴线在水平面上投影与顺水流方向呈10°至30°的夹角，钢管3的轴线在竖直平面内投影与水平方向呈5°至20°之间的夹角。当来流时，一部分水流被丁坝坝身2阻挡，通过坝头绕过，另一部分水流通过钢管3汇入丁坝下游侧。由于钢管群交错布置，即每组钢管3在水平面上投影呈“八”字形，其中，一组钢管中，上游侧两钢管口水平距离大于下游侧两钢管口水平距离，在竖直平面内相邻两组钢管的钢管轴线汇于下游侧一点。这样，裹挟泥沙的水流进入下层埋管后，由于下层埋管为正坡，管内流速减缓。在水流从下游侧管口涌出后，来自不同管口涌出的水流涌向交汇点。即在水平面上，一组埋管内的水流相互碰撞，在竖直平面上，相邻两组埋管上下层内的水流互相碰撞。经过上述复杂的水流交汇消能后，透坝水流的速度大幅降低，从而使泥沙沉降，淤积。钢管3上游面管口顶端距水面深度应大于临界淹没深度，同时下游面钢管管口底端位置应至少高于坝基面1m，其中，临界淹没深度为d为过水钢管的内径，单位m；V为所在河流可能出现的最大速度，m/s；C为与进水口几何形状有关的参数，一般取0.55。这样使得在上下游侧均不会产生威胁丁坝结构的吸气漏斗状漩涡。
结合已有的施工技术和材料，板桩1一般为钢筋混凝土板桩。钢管附近采用抗冲耐磨性较好的掺杂粉煤灰混凝土。
综上所述，本发明的埋管型透水丁坝通过埋设呈交错状，在水平面投影呈“八”字型的埋管群，使之相比于普通透水丁坝，能更好对透坝水流消能，稳定水流，削弱坝后漩涡，同时降低丁坝下游底层流速，促进泥沙沉降以淤积造滩；同时，通过三面包围布置的板桩基础及连系梁现浇连接，大大提高了丁坝在动水中的整体稳定性和耐久性。
Claims (8)
1.一种交错埋管型透水丁坝，其特征在于，所述丁坝包括坝身、板桩、坝头连系梁和坝头底板，其中，
所述坝身为实体结构，坝头俯视为半圆形；所述板桩设置于丁坝坝身的底部，其中，在坝身的上游侧和下游侧所述板桩与坝轴线平行布置，分别和坝踵、趾相接，在坝头处，板桩与坝轴线垂直布置，且坝头圆弧基底与板桩相切，垂直相邻的板桩之间通过坝头连系梁连接，所述坝头连系梁设置于坝头底板的底部；
所述坝身内部包埋有钢管，所述钢管两两为一组，每组钢管在水平面投影规则地呈“八”字形，在竖直平面内，相邻两组钢管上下两层呈交错状埋设，两组钢管的四个钢管轴线交于丁坝下游侧一点，其中，在一组钢管中，上游侧两钢管管口水平距离大于下游侧两钢管管口水平距离；在竖直平面内相邻布置的两组钢管在下游侧，相邻两钢管的管口之间的厚度大于一倍管径。
2.根据权利要求1所述的交错埋管型透水丁坝，其特征在于，在板桩的顶端留有接头，板桩与丁坝坝基通过混凝土现浇连接。
3.根据权利要求1所述的交错埋管型透水丁坝，其特征在于，所述坝头连系梁与相邻两垂直板桩呈45度夹角连接，所述坝头底板与板桩和坝头连系梁现浇连接。
4.根据权利要求1所述的交错埋管型透水丁坝，其特征在于，所述钢管直径小于1m，大于3D，D为所在河段中可能出现的最大砾石粒径。
5.根据权利要求1所述的交错埋管型透水丁坝，其特征在于，所述钢管的轴线在水平面上投影与顺水流方向呈10°至30°的夹角，所述钢管的轴线在竖直平面内的投影与水平方向呈5°至20°之间的夹角。
6.根据权利要求1所述的交错埋管型透水丁坝，其特征在于，上层钢管管口在上游面一侧较高，在下游面一侧较低；所述的下层钢管管口在上游面一侧较低，在下游面一侧较高，从而形成交错埋管。
7.根据权利要求1所述的交错埋管型透水丁坝，其特征在于，所述钢管上游面管口顶端位置处的水深应大于临界淹没深度，同时下游面钢管管口底端位置应至少高于坝基面1m，其中，临界淹没深度为d为过水钢管的内径，单位m；V为所在河流可能出现的最大速度，m/s；C为与进水口几何形状有关的参数。
8.根据权利要求1所述的交错埋管型透水丁坝，其特征在于，所述板桩为钢筋混凝土板桩。
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