CN110241788A - 一种水库坝身涵管改造结构及施工方法 - Google Patents

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卢建华
谭界雄
高大水
尚斌
胡小龙
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Abstract

本发明专利属于水工结构领域，具体是一种水库坝身涵管改造结构及施工方法。一种水库坝身涵管改造结构，包括：进口段，设置有进水口；管身段，包括位于山体岩洞内的管件，位于管件与山体岩洞之间的回填灌浆；出口段，设置有闸阀井。本发明在山体内设置管身段，与大坝分开布置，不影响坝体安全，安全性高；本发明管身段管材采用PE管，抗拉强度好、综合费用低；本发明在出口段设置检修阀、工作阀，进口段无需设置检修闸门及启闭机房，工程占地少、运行管理方便、节省工程投资。

Description

一种水库坝身涵管改造结构及施工方法
技术领域
本发明专利属于水工结构领域，具体是一种水库坝身涵管改造结构及施工方法。
背景技术
受经济条件和技术水平等因素限制，我国中小型水库放水设施普遍采用坝身涵管的结构型式。坝身涵管运行管理不便、检查维修困难、存在安全隐患，一旦失事，将威胁大坝安全。目前，对于存在问题的坝身涵管，常用改造方案主要是采用开挖坝体重建或新建隧洞的方式进行改建。开挖坝体重建涵管方案是将原涵管穿坝部位的坝体挖开，拆除原坝身涵管并重新施工新涵管，然后再将坝体开挖部位重新填筑碾压恢复至原坝体断面的方法。开挖坝体重建涵管破坏原坝体结构、工程量大，新填筑坝体与原坝体结合部位的结合质量难以保证；同时，涵管与坝体接触部位的坝体难以压实，容易留下安全隐患。新建隧洞方案是将原坝身涵管封堵，在坝体以外的水库岸边新建引水隧洞的方法。但新建隧洞洞径受施工限制普遍较大，造成工期和投资增加；隧洞采用爆破开挖施工，炸材审批困难、安全风险高、环境影响大，普遍难以实施。
发明内容
针对现有坝身涵管改造技术存在的安全风险高、环境影响大、施工周期长、改造费用高等问题，本发明提供一种水库坝身涵管改造结构及施工方法。
本发明的第一目的是提供一种水库坝身涵管改造结构，包括：
进口段，设置有进水口；
管身段，包括位于山体岩洞内的管件，位于管件与山体岩洞之间的回填灌浆；
出口段，设置有闸阀井。
进一步的，所述进口段还设置有拦污栅及进口镇墩。
进一步的，所述管件优选为PE管。
进一步的，所述出口段还设置出口镇墩。
进一步的，所述闸阀井内依次设流量计、检修阀、工作阀；所述闸阀井后依次接消力池、出水渠。
本发明的第二目的是提供一种水库坝身涵管改造结构的施工方法，包括以下步骤：
(1)通过水库原坝身涵管放空水库，修筑围堰，平整新建放水管进出口施工场地；
(2)根据设计轴线对山体进行非开挖定向钻进施工，钻导向孔后逐级扩孔并清孔后形成山体岩洞，在山体岩洞内回拖管件；
(3)管件安装好后进行压水试验，检验管件接头的密封性；
(4)管身段进口浇筑进口堵头，预埋排气管，出口浇筑出口堵头，预埋输浆管；进口堵头、出口堵头浇筑完成天后进行回填灌浆；
(5)回填灌浆完成后，浇筑进口镇墩，安装拦污栅；浇筑出口镇墩，依次安装流量计、检修阀、工作阀，浇筑出口闸阀井、消力池，消力池与现有出水渠做好衔接；
(6)新建放水管正常运行后封堵原坝身涵管。
本发明可解决现有涵管改造技术存在的安全风险高、环境影响大、施工周期长、改造费用高等问题，其有益之处在于：
其一，本发明在山体内设置管身段，与大坝分开布置，不影响坝体安全，安全性高。山体岩洞采用非开挖水平定向钻进技术施工，无需爆破开挖，安全风险低、施工速度快、环境影响小。
其二，本发明管身段管材采用PE管，PE管承压能力强、管壁粗糙度小、焊接运输方便、抗拉强度好、综合费用低，管材使用寿命可达50年。
其三，本发明在出口段设置检修阀、工作阀，进口段无需设置检修闸门及启闭机房，工程占地少、运行管理方便、节省工程投资。
附图说明
图1为坝身涵管改造结构纵剖面示意图。
图2为管身段横剖面示意图。
图3为管身段进口回填灌浆布置示意图。
图4为管身段出口回填灌浆布置示意图。
图中：1-进口镇墩；2-进水口；3-拦污栅；4-进口堵头；5-出口堵头；6-山体；7-山体岩洞；8-管件；9-回填灌浆；10-出口镇墩；11-流量计；12-检修阀；13-工作阀；14-闸阀井；15-消力池；16-出水渠；17-排气管；18-输浆管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种水库坝身涵管改造结构由进口段、管身段、出口段组成，所述进口段设置进水口2、拦污栅3及进口镇墩1；所述管身段包括位于山体岩洞7内的管件8，所述管件8与山体岩洞7之间设置回填灌浆9；所述出口段设置出口镇墩10、闸阀井14；所述闸阀井14内依次设流量计11、检修阀12、工作阀13。所述闸阀井14后依次接消力池15、出水渠16。
如图1～4所示，本发明提供的一种水库坝身涵管改造结构的施工方法，主要包括以下步骤：
(1)通过水库原坝身涵管放空水库，修筑围堰，平整新建放水管进出口施工场地。
(2)根据设计轴线对山体6进行非开挖定向钻进施工，钻导向孔后逐级扩孔并清孔后形成山体岩洞7，在山体岩洞7内回拖PE管管件8。
(3)PE管管件8安装好后进行压水试验，压水试验压力0.6MPa，持续时间24h，检验PE管8接头的密封性。
(4)管身段进口浇筑进口堵头4，预埋排气管17，出口浇筑出口堵头5，预埋输浆管18。进口堵头4、出口堵头5浇筑完成2天后进行回填灌浆9。回填灌浆9施工时，保持PE管管件8压水状态。施工回填灌浆9时，从管身段出口输浆管18内注入水泥砂浆，观察管身段进口排气管17的溢流状态，当排气管17溢出水泥浆液5min后，封堵排气管17，灌浆压力达到0.4MPa后停止作业，3h后进行复灌，复灌完成后封堵输浆管18。
(5)回填灌浆9完成后，浇筑进口镇墩1，安装拦污栅3；浇筑出口镇墩10，依次安装流量计11、检修阀12、工作阀13，浇筑出口闸阀井14、消力池15，消力池15与现有出水渠16做好衔接。
(6)新建放水管正常运行后封堵原坝身涵管。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种水库坝身涵管改造结构，其特征在于，包括：
进口段，设置有进水口(2)；
管身段，包括位于山体岩洞(7)内的管件(8)，位于管件(8)与山体岩洞(7)之间的回填灌浆(9)；
出口段，设置有闸阀井(14)。
2.根据权利要求1所述的一种水库坝身涵管改造结构，其特征在于：所述进口段还设置有拦污栅(3)及进口镇墩(1)。
3.根据权利要求1或2所述的一种水库坝身涵管改造结构，其特征在于：所述管件(8)优选为PE管。
4.根据权利要求2所述的一种水库坝身涵管改造结构，其特征在于：所述出口段还设置出口镇墩(10)。
5.根据权利要求1所述的一种水库坝身涵管改造结构，其特征在于：所述闸阀井(14)内依次设流量计(11)、检修阀(12)、工作阀(13)；所述闸阀井(14)后依次接消力池(15)、出水渠(16)。
6.实施权利要求1-5中任一所述的一种水库坝身涵管改造结构的施工方法，包括以下步骤：
第一步，通过水库原坝身涵管放空水库，修筑围堰，平整新建放水管进出口施工场地；
第二步，根据设计轴线对山体(6)进行非开挖定向钻进施工，钻导向孔后逐级扩孔并清孔后形成山体岩洞(7)，在山体岩洞(7)内回拖管件(8)；
第三步，管件(8)安装好后进行压水试验，检验管件(8)接头的密封性；
第四步，管身段进口浇筑进口堵头(4)，预埋排气管(17)，出口浇筑出口堵头(5)，预埋输浆管(18)；进口堵头(4)、出口堵头(5)浇筑完成(2)天后进行回填灌浆(9)；
第五步，回填灌浆(9)完成后，浇筑进口镇墩(1)，安装拦污栅(3)；浇筑出口镇墩(10)，依次安装流量计(11)、检修阀(12)、工作阀(13)，浇筑出口闸阀井(14)、消力池(15)，消力池(15)与现有出水渠(16)做好衔接；
第六步，新建放水管正常运行后封堵原坝身涵管。
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