CN107740389B - 一种导流隧洞结构及其封堵施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导流隧洞结构，包括第一导流洞和第二导流洞，所述第一导流洞的堵头段上游设置有第一闸门井，该第一闸门井内设有与第一导流洞匹配的第一闸门，所述第二导流洞的堵头段上游设有第二闸门井，该第二闸门井内设有与第二导流洞匹配的第二闸门；所述第二导流洞的堵头段下游设有弧形闸门井，弧形闸门井内设有弧形闸门；第一导流洞的断面尺寸大于第二导流洞的断面尺寸。本发明第一导流洞封堵后，仍可通过第二导流洞下泄生态流量，解决下游生态供水问题；将弧形闸门井布置在第二导流洞堵头段下游，可有效减少较高水头下泄生态流量时对导流洞的冲刷洞段，降低工程投资，同时也解决仅布置平板闸门封堵时水位较高，压差较大，难以下闸的问题。

Description

一种导流隧洞结构及其封堵施工方法

技术领域

本发明涉及一种导流隧洞结构及其封堵施工方法，尤其涉及一种用于大型水电站的导流洞结构及导流洞封堵施工方法，属于水利水电工程建设技术领域。

背景技术

施工导流是为了给水电站建设过程中创造干地施工条件，今后我国所需建设的大型水电站大部分位于高山峡谷中，河床两侧边坡陡峭，施工导流经常采用在山体中开挖导流洞的隧洞导流方案，使河流改道经导流洞流入下游河道。

采用隧洞导流方案的已建大型水电站中常布置2条同等断面大小的导流隧洞，一是因为过流断面需要满足规范规定下的防洪标准过流要求，以保证过流断面满足规范规定下的防洪标准的过流要求，二是避免采用单一导流洞断面尺寸过大、施工困难等问题，三是2条导流隧洞采用同等断面大小，对结构的受力情况有利，同时也简化了设计施工难度。

采用隧洞导流进行水电站建设存在过流状态下封堵导流洞的问题，同时大型电站从开始蓄水至蓄至孔洞泄流历经时较长，如过早将2条导流洞全部封堵，河流下游将长时间处于断流状态，对生态环境会造成毁灭性破坏，因此导流洞封堵时，需要解决下泄生态水流问题。而导流洞封堵前，需要用闸门将下泄水流挡住，方可施工，由于导流洞断面较大，该过程中一般采用平板闸门挡流。封堵时，封堵第二条导流洞时，水库蓄水高度已经较大，此时，由于压差较大，第二条导流洞内下泄水流速很快，此时平板闸门很难被放下，因此，第二条导流洞的挡流工作异常艰难，也就难以实现封堵，增大了人力物力消耗。

在已建的大型水电工程中，常在其中1条导流洞侧面设计1条旁通洞用于下泄生态流量问题。此方案存在对导流洞冲刷洞段长、旁通洞开挖量大和增大工程投资等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供导流隧洞结构及其封堵施工方法，在解决水电站蓄水时下游生态水流问题的同时，降低各闸门的启、闭难度，提高封堵施工效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：一种导流隧洞结构，包括第一导流洞和第二导流洞，所述第一导流洞的堵头段上游设置有第一闸门井，该第一闸门井内设有与第一导流洞匹配的第一闸门，所述第二导流洞的堵头段上游设有第二闸门井，该第二闸门井内设有与第二导流洞匹配的第二闸门；所述第二导流洞的堵头段下游设有弧形闸门井，弧形闸门井内设有弧形闸门；

其中，第一导流洞的断面尺寸大于第二导流洞的断面尺寸。

进一步地，所述第一导流洞的断面尺寸是第二导流洞的断面尺寸的1.5-5倍，优选为2-3倍。

进一步地，所述第一导流洞与第二导流洞的间距为第一导流洞宽度大小的3倍以上。

进一步地，所述第二闸门井与弧形闸门井之间的间距为80-250m，优选为100-200m。

为了解决下泄生态流量时高速水流的消能问题，所述第二导流洞的出水口设有消力池。

进一步地，所述第一导流洞和第二导流洞相互平行设置。

进一步地，所述第一闸门为平板闸门。

进一步地，所述第二闸门为平板闸门。

平板闸门造价低廉，安装方便，有利于降低成本，缩短施工周期。

优选地，所述弧形闸门井设置于第二导流洞堵头段的下游，进一步优选地，设置于第二导流洞的洞尾端。

进一步地，所述第一导流洞和第二导流洞均为城门洞型。

基于同一个发明构思，本发明还提供一种如上所述的导流隧洞结构的封堵施工方法，包括如下步骤：

S1、将第一闸门井内的第一闸门下闸至第一导流洞底板，开始蓄水，此时，保持第二导流洞畅通；

S2、在第一导流洞堵头段进行混凝土堵头施工，封堵第一导流洞；

S3、蓄水至目标高度后，关闭弧形闸门，然后将第二闸门井内的第二闸门下闸至第二导流洞底板；

S4、开启弧形闸门，对第二导流洞堵头段进行混凝土堵头施工，封堵第二导流洞。

采用这样的导流隧洞结构及封堵方法，步骤S1进行时，第二导流洞上游水库水位不高，基本可以忽略，此时可轻松下闸，开始蓄水工作，同时通过第二导流洞排水，保证下游生态水的供应；经过步骤S2后，第一导流洞被完全封堵，下泄水通过第二导流洞流出，可保证下游对生态水的需求；蓄水至目标高度后，第二导流洞所在位置与水面已存在较大的高度差，此时压差较大，第二导流洞内水流速度较大，水流从第二导流洞流过时，对第二导流洞的冲刷较为厉害，通过在第二闸门井下游设置弧形闸门，可轻松地将弧形闸门下闸一部分，降低弧形闸门上游侧的水流速度，从而减小高速水流对第二导流洞的冲刷，为了获得较好的防冲刷效果，可尽可能将弧形闸门设置于靠近第二导流洞的洞尾端的位置；而待步骤S3蓄水完毕，需要封堵第二导流洞时，先将弧形闸门完全关闭，再操作第二闸门下闸，此时洞内水体基本处于静止状态，则可很轻松地将第二闸门下闸，减小下闸难度，从而提高工作效率；第二闸门下闸后，步骤S4中，由于没有水流的冲击，弧形闸门的开启过程也可变得异常顺畅；整个过程，各闸门的开启、关闭不受高压头水流的影响，开启、关闭都变得十分容易，减少了操作时间，从而加快封堵施工进程。

本发明尤其适用于解决高山峡谷中大流量河流中建设大型水电站的施工导流问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明布置2条导流洞，避免布置1条导流洞断面较大、施工较难等问题；

（2）本发明将2条导流洞按不同大小尺寸布置，方便在第二导流洞内布置弧形闸门，减少弧形闸门的尺寸，降低施工难度和造价；

（3）第一导流洞封堵后，仍可通过第二导流洞开启弧形闸门下泄生态流量，解决下游生态供水问题；

（4）将弧形闸门井布置在第二导流洞堵头段下游，可有效减少较高水头下泄生态流量时对导流洞的冲刷洞段，降低工程投资，同时也解决仅布置平板闸门封堵时水位较高，压差较大，难以下闸的问题；

（5）本发明在第二导流洞弧形闸门井下游段内布置消力池，解决了下泄生态流量时高速水流的消能问题；

（6）在第二导流洞堵头段上游内布置平板闸门，可以为封堵施工提供干地条件，同时也可以对弧形闸门的检修提供干地条件。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的第一导流洞结构示意图。

图2是本发明第一种实施方式的第二导流洞结构示意图。

图3是本发明第一种实施方式的弧形闸门井结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图图1至图3并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

本发明主要解决高山峡谷中建设大型高水头电站的施工导流问题，提供一种新的导流隧洞结构及其蓄水时导流隧洞的封堵方案。下面结合实施例对本发明所述的导流洞结构和封堵方案做进一步方案。

本水电站工程位于某江上游，多年平均流量达861m³/s，相应年径流量达272亿m³。水电站属于一等大（I）型工程，工程区位于高山峡谷区，山体雄厚，河谷呈“V”型，两岸基本对称，基岩裸露，电站施工期建设的施工导流采用隧洞导流方案。申请人对本发明的导流隧洞结构和封堵方案在此进行了试用，具体过程如下：

1）根据电站工程规模和河流水文特性，确定在该电站左岸需布置2条导流洞，洞轴线中心距35.00m，断面型式均为城门洞型，第一导流洞3为大断面导流隧洞，断面尺寸17.00m×19.00m(宽×高)，洞身全长1977.549m，第二导流洞4为小断面导流隧洞，断面尺寸7.50m×8.00m(宽×高)，洞身全长2094.520m。

2）导流隧洞采用本发明所述的导流隧洞结构，第一导流洞的D0+673.423m处布置第一闸门井2，第二导流洞的D0+724.873处布置第二闸门井13，导流洞与相应闸门井上部相连接；第二导流洞D1+867.769处布置弧形闸门井6，弧形闸门井6下游处设置消力池5。

3）根据该水电站建设进度安排，电站建设第2年11初河床截流至第8年11初，均由导流洞（第一导流洞和第二导流洞）泄流，后期由放空洞泄流，第一导流洞和第二导流洞进口底板高程为2540.000m，较放空洞进口底板高程2585.000m低45m，水位升至2585.000m前，导流隧洞结构不能完全封堵，生态流量需由导流洞下泄。

4）根据首台机组发电要求，第8年11月初将第一导流洞下闸，开始蓄水，先下闸第一导流洞的第一闸门1，由第二导流洞泄流，同时进行第一导流洞混凝土堵头施工，待水位上升至放空洞高程，关闭第二导流洞内弧形闸门10后，下闸第二导流洞内第二闸门12，然后在开启弧形闸门进行第二导流洞混凝土堵头施工，封堵第二导流洞。

第一闸门和第二闸门均采用平板闸门。

弧形闸门10的一端铰接于弧形闸门井6的底部侧墙上，弧形闸门另一端的弧形挡水板可在启闭机构的作用下放下，而将第二导流洞4封堵住，该弧形挡水板靠近第二导流洞4上游一侧。弧形闸门井的侧墙和顶墙上砌筑有混凝土层；弧形闸门井内设有操作室7，还设有与弧形闸门井连通的交通洞9及相应启闭机8。结合图3可知，即使水流速度极快，也能轻松地将弧形闸门放下。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (7)

1.一种导流隧洞结构，包括第一导流洞（3）和第二导流洞（4），所述第一导流洞（3）的堵头段上游设置有第一闸门井（2），该第一闸门井（2）内设有与第一导流洞（3）匹配的第一闸门（1），所述第二导流洞（4）的堵头段上游设有第二闸门井（13），该第二闸门井（13）内设有与第二导流洞（4）匹配的第二闸门（12）；其特征在于，所述第二闸门井（13）下游设有弧形闸门井（6），弧形闸门井（6）内设有弧形闸门（10）；所述弧形闸门井（6）设置于第二导流洞（4）堵头段的下游；所述第一闸门（1）为平板闸门，所述第二闸门（12）为平板闸门；

其中，第一导流洞（3）的断面尺寸大于第二导流洞（4）的断面尺寸。

2.根据权利要求1所述的导流隧洞结构，其特征在于，所述第一导流洞（3）的断面尺寸是第二导流洞（4）的断面尺寸的1.5-5倍。

3.根据权利要求1所述的导流隧洞结构，其特征在于，所述第一导流洞（3）与第二导流洞（4）的间距为第一导流洞（3）宽度大小的3倍以上。

4.根据权利要求1所述的导流隧洞结构，其特征在于，所述第二闸门井（13）与弧形闸门井（6）之间的间距为80-250m。

5.根据权利要求1所述的导流隧洞结构，其特征在于，所述第二导流洞（5）的出水口设有消力池（5）。

6.根据权利要求1所述的导流隧洞结构，其特征在于，所述第一导流洞（3）和第二导流洞（4）相互平行设置。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的导流隧洞结构的封堵施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将第一闸门井（2）内的第一闸门（1）下闸至第一导流洞（3）底板，开始蓄水，此时，保持第二导流洞（4）畅通；

S2、在第一导流洞（3）堵头段进行混凝土堵头施工，封堵第一导流洞（3）；

S3、蓄水至目标高度后，关闭弧形闸门（10），然后将第二闸门井（13）内的第二闸门（12）下闸至第二导流洞（4）底板；

S4、开启弧形闸门（10），对第二导流洞（4）堵头段进行混凝土堵头施工，封堵第二导流洞（4）。

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