CN110080180B - 与永久堵头结合的改建生态放水洞结构及其布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利水电工程施工导流技术领域，公开了一种与永久堵头结合的改建生态放水洞结构，包括导流隧洞及设在导流隧洞内的永久堵头，永久堵头下部设有生态放水洞，永久堵头下游侧布置有改建弧门闸室段和改建出口扩散段，永久堵头内位于生态放水洞上方设有灌浆廊道，灌浆廊道向上游延伸至大坝主帷幕线上游侧，向下游延伸至改建弧门闸室段。本发明还公开了一种与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法。本发明与永久堵头结合的改建生态放水洞结构及其布置方法，避免在高拱坝坝身低高程部位设置导流底孔的同时，在导流隧洞下闸蓄水期维护下游河流生态，为永久堵头争取施工时间，可节省工期，同时节省工程投资。

Description

与永久堵头结合的改建生态放水洞结构及其布置方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程施工导流技术领域，具体涉及一种与永久堵头结合的改建生态放水洞结构及其布置方法。

背景技术

高山峡谷地区修建特高拱坝，施工导流前期通常采用围堰拦断河床、导流隧洞泄流的导流方式，施工导流后期，采取坝身临时导流底孔和岸边泄洪洞的导流方式。当导流隧洞下闸封堵后，水库水位逐渐上升，在水位未达到特高拱坝泄洪孔高程前，水流无下泄通道，导致下游河道脱水断流，使蓄水期水生生态遭受破坏，对鱼类资源、工农业生产和生活取水、航运、景观等产生不利影响。同时，受到现有闸门技术水平限制，水库蓄水位受到特高拱坝泄洪孔高程控制，大断面的导流隧洞闸门将难以承受过高水头所带来的高水压力，导流隧洞直接作为放水洞时，平面闸门高水头动水闭门存在较高风险。

目前，对于高度200米以上的特高拱坝工程，一般多采用在拱坝坝身较低高程部位设置导流底孔方案，以解决导流隧洞下闸蓄水期的下游脱水断流、导流隧洞闸门难以抵挡高水头、平面闸门高水头动水闭门高风险等问题，国内外已建的特高拱坝导流底孔设置情况见表1：

表1国内外已建特高拱坝导流底孔设置情况表

但是，在坝身设置导流底孔存在一定的问题和缺点：

(1)特高拱坝坝身中上部一般布置有泄洪表孔和泄洪中孔(或深孔)，而一般建在河床狭窄处的拱坝坝体长度有限，再在坝身设导流底孔，并布置闸门等启闭设备及相应的附属结构，布置较为困难；

(2)在特高拱坝坝身较低部位布置导流底孔，开设孔洞及布置相应的附属结构，使坝体结构变得复杂，对坝体应力分布影响大，不利坝体安全；

(3)影响坝体混凝土浇筑施工进度，对于大坝施工为关键线路的工程，将占用直线工期1～2个月；

(4)导流底孔及其附属结构和设备的工程量大、投资高，国内200米以上特高拱坝一个导流底孔的投资约在4000万～5000万元，而且导流底孔运用时间短，只在导流隧洞下闸后，水库蓄水期间5～6个月内使用，经济性较差；另外，由于导流底孔设置在坝身较低高程部位，需拆除部分上游围堰以具备进流条件，相应增加工程量和工程投资。

另外，导流隧洞改建为弧形闸门控制的生态放水洞是将导流隧洞局部洞段过流断面缩小为生态放水洞，并在其出口设置弧形闸门，使生态放水洞满足大流量泄流，弧形闸门满足高水头动水下闸条件。导流隧洞改建为弧形闸门控制的生态放水洞技术可满足导流隧洞下闸蓄水期不断流、大流量放水、维持河流生态、减小导流隧洞闸门挡水压力等问题，同时解决和避免坝身设置导流底孔存在的一系列问题。

现有的导流隧洞改建为弧形闸门控制的生态放水洞技术方案中，导流隧洞下闸封堵期，采用生态放水洞代替坝身导流底孔向下游供水，改建生态放水洞完成过流使命后，在原导流隧洞内进行永久堵头施工。一般情况下，生态放水洞改建和导流隧洞永久堵头施工需在同一个枯水期完成，枯水期前期首先进行生态放水洞改建，待生态放水洞过流完成后，再下闸封堵原导流隧洞，由于改建生态放水洞及弧门调试需要一定的施工时间，一般为3～4个月，导流隧洞改建生态放水洞施工将直接占用后期导流隧洞永久堵头施工时间，可能导致后期永久堵头难以在同一个枯水期内施工完成。同时，改建生态放水洞中改建堵头结构与导流隧洞永久堵头结构类似，单独设置改建堵头和生态放水洞，工程投资较大，经济性较差。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种与永久堵头结合的改建生态放水洞结构及其布置方法，避免在高拱坝坝身低高程部位设置导流底孔的同时，达到维护下游河流生态、节省工期、节省工程投资的目的。

为实现上述目的，本发明所设计的与永久堵头结合的改建生态放水洞结构，包括导流隧洞及设在所述导流隧洞内的永久堵头，所述永久堵头下部设有生态放水洞，所述永久堵头下游侧布置有与所述生态放水洞连通的改建弧门闸室段，所述改建弧门闸室段下游布置有与所述改建弧门闸室段连通的改建出口扩散段，所述永久堵头内位于所述生态放水洞上方设有灌浆廊道，所述灌浆廊道向上游延伸至大坝主帷幕线上游侧，向下游延伸至所述改建弧门闸室段。

优选地，所述改建弧门闸室段包括改建弧门闸室和开闭所述生态放水洞的改建弧门，所述改建弧门闸室内设有与外界连通的改建闸室交通洞，便于工作人员入内工作。

优选地，所述导流隧洞的衬砌与外侧围岩之间布置有永久堵头止水槽，所述导流隧洞的衬砌与所述永久堵头之间布置有永久堵头止水槽，所述导流隧洞衬砌边墙间隔布置有永久堵头浅抗剪槽，所述导流隧洞衬砌边墙中下部布置有永久堵头抗剪锚杆，所述永久堵头下游边界布置有永久堵头止浆梗，所述生态放水洞下游边界布置有生态放水洞止浆梗，所述生态放水洞上游侧的回填混凝土与所述永久堵头之间布置有生态放水洞止水槽，所述生态放水洞的边墙和底板上布置有生态放水洞抗剪锚杆，所述生态放水洞的过流面凿毛，提高安全裕度。

一种与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法，包括如下步骤：

A)进行所述导流隧洞衬砌的浇筑；

B)在所述永久堵头下部预留所述生态放水洞，在所述导流隧洞内进行所述永久堵头上部结构的浇筑，并预留所述灌浆廊道；

C)在所述永久堵头下游侧布置与所述生态放水洞连通的改建弧门闸室段，在所述改建弧门闸室段下游布置有与所述改建弧门闸室段连通的改建出口扩散段；

D)所述生态放水洞完成过流后，进行所述生态放水洞的混凝土回填。

优选地，所述步骤A)中，所述导流隧洞衬砌浇筑施工时，进行所述导流隧洞的衬砌与外侧围岩之间布置的永久堵头止水槽的施工。

优选地，所述步骤B)中，所述永久堵头浇筑施工时，进行所述永久堵头浅抗剪槽、所述永久堵头抗剪锚杆、所述永久堵头止浆梗及所述导流隧洞的衬砌与所述永久堵头之间布置的永久堵头止水槽的施工。

优选地，所述步骤D)中，所述生态放水洞完成过流后，对过流面进行凿毛处理，并在所述生态放水洞的边墙和底板上布置生态放水洞抗剪锚杆。

优选地，所述步骤D)中，所述生态放水洞的混凝土回填时，进行所述生态放水洞止水槽和所述生态放水洞止浆梗的施工。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、与传统坝身设置导流底孔方案相比，本方案可避免在高拱坝坝身低高程部位设置导流底孔，在导流隧洞下闸蓄水期维护下游河流生态；

2、与导流隧洞改建生态放水洞与永久堵头单独布置方案相比，本方案可避免单独设置改建结构形成的工程投资增加，同时节省单独设置改建结构将增加的直线工期。

附图说明

图1为本发明与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的纵剖面示意图；

图2为本发明与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的平面布置示意图；

图3为图1中J1-J1的剖面图；

图4为图1中J2-J2的剖面图。

图中各部件标号如下：

导流隧洞1、永久堵头2、生态放水洞3、改建弧门闸室段4、改建出口扩散段5、灌浆廊道6、大坝主帷幕线7、改建弧门闸室8、改建弧门9、改建闸室交通洞10、永久堵头止水槽11、永久堵头浅抗剪槽12、永久堵头抗剪锚杆13、永久堵头止浆梗14、生态放水洞止浆梗15、生态放水洞止水槽16、生态放水洞抗剪锚杆17、衬砌18。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2、图3及图4所示，本发明与永久堵头结合的改建生态放水洞结构，包括导流隧洞1及设在导流隧洞1内的永久堵头2，永久堵头2下部设有生态放水洞3，永久堵头2下游侧布置有与生态放水洞3连通的改建弧门闸室段4，改建弧门闸室段4包括改建弧门闸室8和开闭生态放水洞3的改建弧门9，改建弧门闸室8内设有与外界连通的改建闸室交通洞10，改建弧门闸室段4下游布置有与改建弧门闸室段4连通的改建出口扩散段5，永久堵头2内位于生态放水洞3上方设有灌浆廊道6，灌浆廊道6向上游延伸至大坝主帷幕线7上游侧，向下游延伸至改建弧门闸室段4。

另外，导流隧洞1的衬砌18与外侧围岩之间布置有永久堵头止水槽11，导流隧洞1的衬砌18与永久堵头2之间布置有永久堵头止水槽11，导流隧洞1衬砌18边墙间隔布置有永久堵头浅抗剪槽12，导流隧洞1衬砌18边墙中下部布置有永久堵头抗剪锚杆13，永久堵头2下游边界布置有永久堵头止浆梗14，生态放水洞3下游边界布置有生态放水洞止浆梗15，生态放水洞3上游侧的回填混凝土与永久堵头2之间布置有生态放水洞止水槽16，生态放水洞3的边墙和底板上布置有生态放水洞抗剪锚杆17，生态放水洞3的过流面凿毛。

本实施例与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法，包括如下步骤：

A)进行导流隧洞1衬砌18的浇筑；

B)在永久堵头2下部预留生态放水洞3，在导流隧洞1内进行永久堵头2上部结构的浇筑，并预留灌浆廊道6；

C)在永久堵头2下游侧布置与生态放水洞3连通的改建弧门闸室段4，在改建弧门闸室段4下游布置有与改建弧门闸室段4连通的改建出口扩散段5；

D)通过生态放水洞3完成过流后，进行生态放水洞3的混凝土回填。

步骤A)中，导流隧洞1衬砌18浇筑施工时，进行导流隧洞1的衬砌18与外侧围岩之间布置的永久堵头止水槽11的施工。

步骤B)中，永久堵头2浇筑施工时，进行永久堵头浅抗剪槽12、永久堵头抗剪锚杆13、永久堵头止浆梗14及导流隧洞1的衬砌18与永久堵头2之间布置的永久堵头止水槽11的施工。

步骤D)中，生态放水洞3完成过流后，对过流面进行凿毛处理，并在生态放水洞3的边墙和底板上布置生态放水洞抗剪锚杆17。

步骤D)中，生态放水洞3的混凝土回填时，进行生态放水洞止水槽16和生态放水洞止浆梗15的施工。

本实施例使用在乌东德水电站工程，相比传统方案，若在坝身设置导流底孔，需要在坝身至少设置4个导流底孔，将至少影响大坝浇筑直线工期1～2个月，增加坝身设置导流底孔形成的工程投资8300万元左右，考虑乌东德水电站第一批两台机组一个月平均发电量5.4亿KWh，坝身不设导流底孔可提前1～2个月发电，即可发电增加效益约3.6亿元，增加的发电效益十分明显。同时，如乌东德水电站工程，导流隧洞改建生态放水洞与永久堵头单独布置方案比本实施例的结合布置方案增加改建工程投资约500万元，同时增加永久堵头单独布置浇筑工期2～3个月。

本发明与永久堵头结合的改建生态放水洞结构及其布置方法，与传统坝身设置导流底孔方案相比，本方案可避免在高拱坝坝身低高程部位设置导流底孔，在导流隧洞下闸蓄水期维护下游河流生态；与导流隧洞改建生态放水洞与永久堵头单独布置方案相比，本方案可避免单独设置改建结构形成的工程投资增加，同时节省单独设置改建结构将增加的直线工期；同时，本技术还可为永久堵头1争取施工时间，同时节省工程投资，有益于特高拱坝施工建设技术的发展。

Claims (6)

1.一种与永久堵头结合的改建生态放水洞结构，包括导流隧洞(1)及设在所述导流隧洞(1)内的永久堵头(2)，其特征在于：所述永久堵头(2)下部设有生态放水洞(3)，所述永久堵头(2)下游侧布置有与所述生态放水洞(3)连通的改建弧门闸室段(4)，所述改建弧门闸室段(4)下游布置有与所述改建弧门闸室段(4)连通的改建出口扩散段(5)，所述永久堵头(2)内位于所述生态放水洞(3)上方设有灌浆廊道(6)，所述灌浆廊道(6)向上游延伸至大坝主帷幕线(7)上游侧，向下游延伸至所述改建弧门闸室段(4)；

所述改建弧门闸室段(4)包括改建弧门闸室(8)和开闭所述生态放水洞(3)的改建弧门(9)，所述改建弧门闸室(8)内设有与外界连通的改建闸室交通洞(10)；

所述导流隧洞(1)的衬砌(18)与外侧围岩之间布置有永久堵头止水槽(11)，所述导流隧洞(1)的衬砌(18)与所述永久堵头(2)之间布置有永久堵头止水槽(11)，所述导流隧洞(1)衬砌(18)边墙间隔布置有永久堵头浅抗剪槽(12)，所述导流隧洞(1)衬砌(18)边墙中下部布置有永久堵头抗剪锚杆(13)，所述永久堵头(2)下游边界布置有永久堵头止浆梗(14)，所述生态放水洞(3)下游边界布置有生态放水洞止浆梗(15)，所述生态放水洞(3)上游侧的回填混凝土与所述永久堵头(2)之间布置有生态放水洞止水槽(16)，所述生态放水洞(3)的边墙和底板上布置有生态放水洞抗剪锚杆(17)，所述生态放水洞(3)的过流面凿毛。

2.一种如权利要求1所述与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法，其特征在于：包括如下步骤：

A)进行所述导流隧洞(1)衬砌(18)的浇筑；

B)在所述永久堵头(2)下部预留所述生态放水洞(3)，在所述导流隧洞(1)内进行所述永久堵头(2)上部结构的浇筑，并预留所述灌浆廊道(6)；

C)在所述永久堵头(2)下游侧布置与所述生态放水洞(3)连通的改建弧门闸室段(4)，在所述改建弧门闸室段(4)下游布置有与所述改建弧门闸室段(4)连通的改建出口扩散段(5)；

D)通过所述生态放水洞(3)完成过流后，进行所述生态放水洞(3)的混凝土回填。

3.根据权利要求2所述与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法，其特征在于：所述步骤A)中，所述导流隧洞(1)衬砌(18)浇筑施工时，进行所述导流隧洞(1)的衬砌(18)与侧围岩之间布置的永久堵头止水槽(11)的施工。

4.根据权利要求2所述与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法，其特征在于：所述步骤B)中，所述永久堵头(2)浇筑施工时，进行所述永久堵头浅抗剪槽(12)、所述永久堵头抗剪锚杆(13)、所述永久堵头止浆梗(14)及所述导流隧洞(1)的衬砌(18)与所述永久堵头(2)之间布置的永久堵头止水槽(11)的施工。

5.根据权利要求2所述与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法，其特征在于：所述步骤D)中，所述生态放水洞(3)完成过流后，对过流面进行凿毛处理，并在所述生态放水洞(3)的边墙和底板上布置生态放水洞抗剪锚杆(17)。

6.根据权利要求2所述与永久堵头结合的改建生态放水洞结构的布置方法，其特征在于：所述步骤D)中，所述生态放水洞(3)的混凝土回填时，进行所述生态放水洞止水槽(16)和所述生态放水洞止浆梗(15)的施工。