CN107724351A - 一种导流隧洞直柱形堵头结构型式及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种导流隧洞直柱形堵头结构型式及方法，它包括导流隧洞(1)，所述的导流隧洞(1)周边设置有钢筋混凝土衬砌(8),所述的导流隧洞(1)内设置有直柱形堵头(2)；在所述的直柱形堵头(2)段钢筋混凝土衬砌(8)直墙上设置有浅抗剪槽(4)；在所述的直柱形堵头(2)段钢筋混凝土衬砌(8)底板上布置有锚杆(6)；在所述的导流隧洞(1)周边钢筋混凝土衬砌(8)与围岩之间设置第一止水片(3),在所述的直柱形堵头(2)与所述的钢筋混凝土衬砌(8)之间设置第二止水片(5)。本发明克服了现有技术中楔形扩挖施工安全风险增加、投资较大等缺点，具有对现有导流隧洞堵头结构型式和方法上的创新的优点。

Description

一种导流隧洞直柱形堵头结构型式及方法
技术领域
本发明涉及到水利水电工程施工导流技术领域，更加具体地是一种导流隧洞直柱形堵头结构型式及方法。
背景技术
《水工隧洞设计规范》(DL5195-2004)规定，“封堵体的型式依据水工隧洞的断面形状、施工条件、工程地质条件等因素选定。封堵体纵断面的型式宜优先选用楔形。”楔形堵头具体设置方式和施工程序一般分为两类：
(1)前期开挖预留楔式体形
在前期导流隧洞施工期间，将堵头段围岩按后期形成的永久堵头体形一并开挖完成，隧洞衬砌完成后在该部位底板和侧墙形成局部坑槽直接过流(部分工程为了水流平顺，采取工程措施保护该坑槽，浇筑永久堵头混凝土前拆除保护设施)。在导流隧洞运行使命完成后，导流隧洞下闸，对导流隧洞永久堵头段进行凿毛，接着浇筑堵头混凝土，最后进行回填灌浆、接缝灌浆和接触灌浆等，达到岩体与堵头共同承载的作用(参照图1所示)。
(2)后期扩挖楔式体形
在导流隧洞运行使命完成后，导流隧洞下闸，对导流隧洞永久堵头段的底板和侧墙进行楔形扩挖(包括拆除原隧洞衬砌钢筋混凝土等)，接着浇筑堵头混凝土，最后进行回填灌浆、接缝灌浆和接触灌浆等，达到岩体与堵头共同承载的作用(参照图1所示)。
导流隧洞永久堵头属于永久建筑物，楔形堵头结构型式超载能力较强，被广泛采用，但存在以下不足之处：
(1)工程投资较大。楔形扩挖增加爆破石方开挖工程量、回填堵头混凝土工程量，以及因爆破振松岩体而增加的固结灌浆工程量。
(2)楔形扩挖增加施工安全风险。特别是大型导流隧洞大断面、地质条件较差部位进行楔形扩挖施工安全风险更大。
(3)对于后期扩挖楔形堵头，堵头段原导流隧洞衬砌钢筋混凝土拆除、围岩扩挖和扩挖破坏岩体增加的后期固结灌浆都需占用直线工期，不利于简化施工、缩短施工工期、节省工程投资。
(4)对于前期开挖预留楔形堵头，导流隧洞过流期间永久堵头段预留坑槽部位会形成不利水流流态，影响导流隧洞泄流能力；流速较大时易形成局部气蚀，影响导流隧洞运行安全。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种导流隧洞直柱形堵头结构型式。
本发明的目的是通过如下技术方案来实施的：一种导流隧洞直柱形堵头结构型式，它包括导流隧洞，所述的导流隧洞内壁周边设置有钢筋混凝土衬砌,所述的导流隧洞洞内设置有直柱形堵头；
在所述的直柱形堵头与所述的导流隧洞接触面内钢筋混凝土衬砌的两侧直墙上设置有浅抗剪槽；
在所述的直柱形堵头与所述的导流隧洞接触面内钢筋混凝土衬砌底板上均匀布置有锚杆。
在上述技术方案中：在所述的导流隧洞周边钢筋混凝土衬砌与围岩之间设置第一止水片,在所述的直柱形堵头与所述的钢筋混凝土衬砌之间设置第二止水片。
在上述技术方案中：所述的第一止水片和第二止水片均采用开槽浇筑预缩砂浆的方式埋设。
在上述技术方案中：所述的浅抗剪槽在所述的钢筋混凝土衬砌两侧直墙上顺水流方向间隔布置。
在上述技术方案中：所述的浅抗剪槽的深度不大于所述的钢筋混凝土衬砌钢筋保护层厚度。
本发明的第二目的在于提出一种施工方法：一种导流隧洞直柱形堵头结构型式的方法，它包括如下步骤：
①、在所述的导流隧洞周边钢筋混凝土衬砌施工之前在围岩中开槽埋设第一止水片，然后浇筑所述的钢筋混凝土衬砌并对所述的直柱型堵头段围岩进行固结灌浆；
②、在所述的导流隧洞完成导流使命后，所述的导流隧洞下闸封堵，在所述的钢筋混凝土衬砌与所述的直柱形堵头接触面靠上游部位沿所述的导流隧洞洞周开槽埋设有第二止水片；
③、对所述的钢筋混凝土衬砌表面进行凿毛处理，并在所述的钢筋混凝土衬砌两侧直墙上开凿所述的浅抗剪槽；
④、施工所述的钢筋混凝土衬砌底板上的锚杆；
⑤、浇筑所述的直柱形堵头混凝土，对所述的直柱形堵头顶拱进行回填灌浆，待所述的直柱形堵头混凝土冷却至设计要求温度后进行接缝灌浆和接触灌浆。
在上述技术方案中：所述的浅抗剪槽采用环向沿所述的导流隧洞轴线间隔布置。
本发明具有如下优点：
(1)避免楔形扩挖对洞室围岩造成爆破松动伤害，降低楔形扩挖施工安全风险，特别是地质条件差、大断面导流隧洞永久堵头扩挖带来的施工安全风险。(如乌东德水电站过水断面尺寸为16.5m×24m(宽×高)，开挖断面18.9m×26.4m(宽×高)，若采用楔形堵头结构型式，则扩挖后开挖断面尺寸达24.9m×28.2m(宽×高)，断面跨度增加宽了6m，本发明技术方案降低大跨度扩挖施工安全风险。)
(2)节省工程投资，减少楔形扩挖、混凝土回填及固结灌浆工程量。(如乌东德水电站导流隧洞堵头采用本发明技术方案，单洞节省拆除钢筋混凝土衬砌和围岩扩挖工程量近4000m3，相应减少回填混凝土近4000m3，节省工程投资约241万元，工程投资节省幅度达18％。)
(3)节省施工工期，大多数导流隧洞永久堵头施工工期均较为紧张，本发明技术方案省去了拆除爆破和因为爆破松动围岩固结灌浆施工工期。(如乌东德水电站楔形堵头结构型式施工工期为5.5个月，本发明技术方案堵头施工工期为4.5个月，节约工期约1个月。)
(4)方便施工，有利于按标准断面组织导流隧洞开挖及钢筋混凝土衬砌施工，避免异型断面带来的施工难度和对水流流态的不利影响。
(5)导流隧洞堵头施工期间上游和各施工支洞均处于全封闭状态，仅靠施工通风设施改善洞内空气流通状况，楔形扩挖导致洞内空气污染和施工环境恶化，本发明技术方案有利于施工人员劳动保护。
附图说明
图1为常规的导流隧洞楔形堵头平面图。
图2为本发明导流隧洞直柱形堵头纵剖面图。
图3为本发明中浅抗剪槽大样图。
图4为本发明中导流隧洞直柱形堵头横剖面图。
图中：导流隧洞1、直柱形堵头2、第一止水片3、浅抗剪槽4、第二止水片5、锚杆6、预缩砂浆7、钢筋混凝土衬砌8。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本发明技术方案代替(或取消)导流隧洞永久堵头扩挖楔形体结构型式，避免导流隧洞设置永久堵头时对导流隧洞进行爆破扩挖；导流隧洞施工期在钢筋混凝土衬砌与围岩之间预埋第一止水片；导流隧洞封堵期在设置的堵头洞段采用凿毛、开凿浅抗剪槽、凿槽埋设第二止水片和底板布置锚杆等结构措施后直接浇筑堵头混凝土；简化施工、节省工程投资和施工工期，在现有导流隧洞永久堵头结构型式上有所创新。
参照图2-4所示：一种导流隧洞直柱形堵头结构型式，它包括导流隧洞1，所述的导流隧洞1内壁周边设置有钢筋混凝土衬砌8,所述的导流隧洞1洞内设置有直柱形堵头2；
在所述的直柱形堵头2与所述的导流隧洞1接触面内钢筋混凝土衬砌8的两侧直墙上设置有浅抗剪槽4；
在所述的直柱形堵头2与所述的导流隧洞1接触面内钢筋混凝土衬砌8底板上均匀布置有锚杆6。
在所述的导流隧洞1周边钢筋混凝土衬砌8与围岩之间设置第一止水片3,在所述的直柱形堵头2与所述的钢筋混凝土衬砌8之间设置第二止水片5。
所述的第一止水片3和第二止水片5均采用开槽浇筑预缩砂浆7的方式埋设。
所述的浅抗剪槽4在所述的钢筋混凝土衬砌8两侧直墙上顺水流方向间隔布置(图中箭头为水流方向)。
所述的浅抗剪槽4的深度不大于所述的钢筋混凝土衬砌8钢筋保护层厚度。
所述的止水片5也可安排在导流隧洞施工期预先埋设并在过流期间采取适当保护措施。
本发明还包括一种导流隧洞直柱形堵头结构型式的方法，它包括如下步骤：
①、在所述的导流隧洞1周边钢筋混凝土衬砌8施工之前在围岩中开槽埋设第一止水片3，然后浇筑所述的钢筋混凝土衬砌8；
②、在所述的导流隧洞1完成导流使命后，所述的导流隧洞1下闸封堵，在所述的钢筋混凝土衬砌8与所述的直柱形堵头2接触面靠上游部位沿所述的导流隧洞1洞周开槽埋设有第二止水片5；
③、对所述的钢筋混凝土衬砌8表面进行凿毛处理，并在所述的钢筋混凝土衬砌8两侧直墙上开凿所述的浅抗剪槽4；
④、施工所述的钢筋混凝土衬砌8底板上的锚杆6；
⑤、浇筑所述的直柱形堵头2混凝土，对所述的直柱形堵头2顶拱进行回填灌浆，待所述的直柱形堵头2混凝土冷却至设计要求温度后进行接缝灌浆和接触灌浆。
所述的浅抗剪槽4在所述的钢筋混凝土衬砌8两侧直墙上顺水流方向间隔布置。
上述未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (4)

1.一种导流隧洞直柱形堵头结构型式，其特征在于：它包括导流隧洞(1)，所述的导流隧洞(1)内壁周边设置有钢筋混凝土衬砌(8),所述的导流隧洞(1)洞内设置有直柱形堵头(2)；
在所述的直柱形堵头(2)与所述的导流隧洞(1)接触面内钢筋混凝土衬砌(8)的两侧直墙上设置有浅抗剪槽(4)；
在所述的直柱形堵头(2)与所述的导流隧洞(1)接触面内钢筋混凝土衬砌(8)底板上均匀布置有锚杆(6)；。
在所述的导流隧洞(1)周边钢筋混凝土衬砌(8)与围岩之间设置第一止水片(3),在所述的直柱形堵头(2)与所述的钢筋混凝土衬砌(8)之间设置第二止水片(5)；
所述的第一止水片(3)和第二止水片(5)均采用开槽浇筑预缩砂浆(7)的方式埋设。
2.根据权利要求1所述的一种导流隧洞直柱形堵头结构型式，其特征在于：所述的浅抗剪槽(4)在所述的钢筋混凝土衬砌(8)两侧直墙上顺水流方向间隔布置。
3.根据权利要求2所述的一种导流隧洞直柱形堵头结构型式，其特征在于：所述的浅抗剪槽(4)的深度不大于所述的钢筋混凝土衬砌(8)钢筋保护层厚度。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种导流隧洞直柱形堵头结构型式的方法，其特征在于：它包括如下步骤：
①、在所述的导流隧洞(1)周边钢筋混凝土衬砌(8)施工之前在围岩中开槽埋设第一止水片(3)，然后浇筑所述的钢筋混凝土衬砌(8)并对所述的直柱型堵头(2)段围岩进行固结灌浆；
②、在所述的导流隧洞(1)完成导流使命后，所述的导流隧洞(1)下闸封堵，在所述的钢筋混凝土衬砌(8)与所述的直柱形堵头(2)接触面靠上游部位沿所述的导流隧洞(1)洞周开槽埋设第二止水片(5)；
③、对所述的钢筋混凝土衬砌(8)表面进行凿毛处理，并在所述的钢筋混凝土衬砌(8)两侧直墙上开凿所述的浅抗剪槽(4)；
④、施工所述的钢筋混凝土衬砌(8)底板上的锚杆(6)；
⑤、浇筑所述的直柱形堵头(2)混凝土，对所述的直柱形堵头(2)顶拱进行回填灌浆，待所述的直柱形堵头(2)混凝土冷却至设计要求温度后进行接缝灌浆和接触灌浆。
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