CN110258599B - 初中期导流洞全洞段检修围堰结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种初中期导流洞全洞段检修围堰结构及其检修方法，属于水利水电工程领域，提供一种对初中期导流洞进行全洞段检修的初中期导流洞全洞段检修围堰结构及检修方法。本发明通过修筑中隔墙，由中隔墙与初中期导流洞入口两侧对应的边墙之间分别形成左侧明渠段和右侧明渠段；通过在相应的明渠段内放入框格式钢沉箱以及投入粘土袋填充，实现对了相应的明渠段的封堵截流，为初中期导流洞全洞段连同闸室的检修提供检修条件。另外，通过采用本发明所述的施工方法，能够最大限度地降低围堰施工的难度，缩短施工时间，减少施工工程量，节约施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种初中期导流洞全洞段检修围堰结构及其检修方法。
背景技术
目前，我国西南区域正修筑与规划设计多座坝200m级特高堆石坝水电工程，如双江口312m、两河口295m、如美315m、长河坝240m、猴子岩223.5m、玛尔挡210m等。这些特高堆石坝位于高山峡谷中，河床两侧边坡陡峭，施工导流均采用在山体中开挖相应的导流洞的隧洞导流方案，使上游河道改道经导流洞流入下游河道内。
特高堆石坝工程建造过程中，由于坝体很高，坝体无其他泄水通道，只能通过山体内修建导流洞度汛导流，满足施工初、中期安全度汛的需要。部分工程初、中期导流仅设置一条导流洞，如双江口水电站工程初、中期导流度汛阶段只设置有一条导流洞。特高堆石坝工程只设置有一条初中期导流洞运行具有如下特点：
①无其他低高程泄流通道，一旦初中期导流洞失事，后果不堪设想；
②特高坝工程规模宏大，初中期导流洞运行时间长，运行时间可能长达6年或者更久，长期运行初中期导流洞受到冲刷破坏的风险较大；
③初中期导流洞进口引渠通常与河床基本同高，渠前基本拦渣无库容；同时，西南地区流域的河道推移质来量较大，施工期导流洞上游布置有较多渣场和生活营地，均可能产生沿河掉渣情况，可见初中期导流洞极易被冲蚀破坏；
基于上述特点，在仅设置有一条初中期导流洞的情况下，发生冲刷破坏的可能性极大，这给工程带来很大的安全隐患。因此，如何对初中期导流洞进行全洞段检修成为水电工程行业关注的关键技术。
一般情况下，特高堆石坝工程还需要设置一条生态供水洞保证施工期下游河道的环保流量，生态供水洞进口与初中期导流洞进口高程相近。若想对初中期导流洞进行全洞段检修，生态供水洞是唯一可利用的泄水通道，但生态供水洞洞径偏小，泄流量不大。因此，初中期导流洞进口的截流施工极其困难，成为制约对初中期导流洞进行全洞段检修的关键问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种对初中期导流洞进行全洞段检修的初中期导流洞全洞段检修围堰结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：初中期导流洞全洞段检修围堰结构，在初中期导流洞的入口端设置有闸室，所述闸室包括中隔墩和闸门，所述中隔墩将初中期导流洞的入口分割为左侧入口和右侧入口，所述闸门包括设置在中隔墩两侧的左侧闸门和右侧闸门；左侧闸门设置于左侧入口处，右侧闸门设置于右侧入口处；所述初中期导流洞全洞段检修围堰结构还包括中隔墙、左侧框格式钢沉箱和右侧框格式钢沉箱；所述中隔墙沿中隔墩朝上游紧邻地延伸设置，在中隔墙和初中期导流洞入口两侧对应的边墙之间分别形成左侧明渠段和右侧明渠段，在左侧明渠段内设置有左侧框格式钢沉箱，在右侧明渠段内设置有右侧框格式钢沉箱，在左侧框格式钢沉箱和右侧框格式钢沉箱内分别填充有粘土袋。
进一步的是：左侧明渠段的宽度沿流向逐渐减小，右侧明渠段的宽度沿流向逐渐减小。
进一步的是：左侧明渠段的横截面呈倒梯形，右侧明渠段的横截面呈倒梯形。
进一步的是：所述初中期导流洞全洞段检修围堰结构还包括混凝土子堰，所述混凝土子堰设置于中隔墙上部。
进一步的是：中隔墙的顶高程为Hz，混凝土子堰的顶高程为Hn，左侧框格式钢沉箱和右侧框格式钢沉箱的顶高程均为Hk，左侧闸门和右侧闸门中其中一侧下闸时洞前设计水位为H1，左侧闸门和右侧闸门同时下闸时洞前设计水位为H2，且满足如下关系：Hz＝H1+0.5m；Hn＝Hk；Hn＝H2+0.5m。
进一步的是：H1和H2取在检修施工时间段内五年一遇的最大泄流量所对应的洞前设计水位。
另外，本发明还提供一种初中期导流洞全洞段检修方法，采用上述本发明所述的初中期导流洞全洞段检修围堰结构，包括如下步骤：
A、在初中期导流洞入口端的闸室施工完毕后，紧邻中隔墩并沿中隔墩朝上游延伸地修筑中隔墙，中隔墙顶高程设为Hz；
B、下闸初中期导流洞的左侧闸门，此时河道水流从右侧闸门和生态导流洞过流，此阶段对应的初中期导流洞洞前设计水位设为H1，且满足Hz＝H1+0.5m；
C、采用吊车将左侧框格式钢沉箱放入左侧明渠段中部，并向左侧框格式钢沉箱中抛入粘土袋进行填充，以阻断左侧明渠段，左侧框格式钢沉箱的顶高程为Hk；
D、在中隔墙顶部堆筑混凝土子堰，混凝土子堰顶高程为Hn，并且满足Hn＝Hk；
E、下闸初中期导流洞的右侧闸门，此时河道水流从生态导流洞过流；
F、采用吊车将右侧框格式钢沉箱放入右侧明渠段中部，并向右侧框格式钢沉箱中抛入粘土袋进行填充，以阻断右侧明渠段，右侧框格式钢沉箱的顶高程为Hk；
G、进行初中期导流洞全洞段检修：开启左侧闸门和右侧闸门，并进行洞内抽排水，然后对闸室内的门槽和底坎进行检修，以及对初中期导流洞洞身段进行全段检修；
H、检修完毕后，拆除混凝土子堰、左侧框格式钢沉箱和右侧框格式钢沉箱。
进一步的是：在步骤H中，采用长臂反铲挖掘机拆除混凝土子堰以及长臂反铲挖掘机能挖掘范围内的粘土袋；对于长臂反铲挖掘机挖掘范围以外的粘土袋，采用吊车吊挂圆锥形钢体，并利用圆锥形钢体的尖端刺破粘土袋，使得粘土袋内的土体逐渐被水流带走，最后吊出相应左侧框格式钢沉箱和右侧框格式钢沉箱。
进一步的是：初中期导流洞的检修安排在初中期导流洞下闸封堵施工前一年的枯期时间段内进行。
进一步的是：初中期导流洞与生态导流洞同高程设置。
本发明的有益效果是：本发明所述的初中期导流洞全洞段检修围堰结构，通过修筑中隔墙，由中隔墙与初中期导流洞入口两侧对应的边墙之间分别形成左侧明渠段和右侧明渠段；通过在相应的明渠段内放入框格式钢沉箱以及投入粘土袋填充，克服了传统截流施工的思维，巧妙的利用明渠段楔形进口本身强大的抵抗力作用，以及粘土袋具有一定的柔性可自动协调变形等优势，这样便实现了对相应明渠段的封堵截流，进而实现在初中期导流洞的入上游处进行封堵截流；为初中期导流洞全洞段连同闸室的检修提供检修条件；实现了初中期导流洞全洞段检修；拓展发挥了生态供水洞的泄水功能。另外，通过进一步设置混凝土子堰，通过合理设置各部分的顶高程参数，充分利用围堰结构在施工过程中洞前水位的变化情况，同时通过采用本发明所述的施工方法，能够最大限度地降低围堰施工的难度，缩短施工时间，减少施工工程量，节约施工成本。
附图说明
图1为本发明所述的初中期导流洞全洞段检修围堰结构的俯视图；
图2为图1中A-A所示转折剖面对应的剖视图；
图3和图4分别为不同施工过程内图2中B-B所示剖面对应的剖视图；
图中标记为：初中期导流洞1、闸室2、中隔墩3、左侧入口4、右侧入口5、左侧闸门6、右侧闸门7、中隔墙8、左侧框格式钢沉箱9、右侧框格式钢沉箱10、边墙11、左侧明渠段12、右侧明渠段13、混凝土子堰14、生态导流洞15、圆锥形钢体16。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1至图4中所示，本发明所述的初中期导流洞全洞段检修围堰结构，在初中期导流洞1的入口端设置有闸室2，所述闸室包括中隔墩3和闸门，所述中隔墩3将初中期导流洞1的入口分割为左侧入口4和右侧入口5，所述闸门包括设置在中隔墩3两侧的左侧闸门6和右侧闸门7；左侧闸门6设置于左侧入口4处，右侧闸门7设置于右侧入口5处；所述初中期导流洞全洞段检修围堰结构还包括中隔墙8、左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10；所述中隔墙8沿中隔墩3朝上游紧邻地延伸设置，在中隔墙8和初中期导流洞1入口两侧对应的边墙11之间分别形成左侧明渠段12和右侧明渠段13，在左侧明渠段12内设置有左侧框格式钢沉箱9，在右侧明渠段13内设置有右侧框格式钢沉箱10，在左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10内分别填充有粘土袋。
其中，左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10呈框架结构，其内部为用于容纳粘土袋的空腔结构，以通过填充粘土袋后实现对相应的左侧明渠段12和右侧明渠段13进行封堵截流；进而在初中期导流洞1的洞前进行封堵，以为初中期导流洞1提供全洞段的检修施工条件。
为了提高左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10放入到相应的左侧明渠段12和右侧明渠段13内以后能被有效地限位，防止因上游水压而向下游移动；参照附图1中所示，本发明中进一步设置左侧明渠段12的宽度沿流向逐渐减小，右侧明渠段13的宽度沿流向逐渐减小，其中上述流向指的是初中期导流洞1的流向。这样一来，当相应大小的框格式钢沉箱被放入到相应的明渠段内以后，由于受到上游水压的作用具有向下游移动的趋势并逐渐移动，当框格式钢沉箱移动至完全与对应的边墙11和中隔墙8卡紧的位置时将被有效地限位固定撑。因此通过采用上述结构，可有效地阻挡框格式钢沉箱向下游持续移动，确保对框格式钢沉箱的有效限位固定。
更具体的，本发明中也可进一步优选设置左侧明渠段12的横截面呈倒梯形，右侧明渠段13的横截面呈倒梯形。具体可参照附图3和附图4中所示。
另外，本发明中进一步还设置有混凝土子堰14，所述混凝土子堰14设置于中隔墙8上部。通过设置混凝土子堰14，可在中隔墙8的上方进一步提高挡水水位高度；同时可减少中隔墙8的高度，进而可有效地缩小中隔墙8的工程量，节约施工成本。
在设置有混凝土子堰14的情况下，本发明中进一步优选对于各部分的顶高程可具体采用如下参数进行设置：中隔墙8的顶高程为Hz，混凝土子堰14的顶高程为Hn，左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10的顶高程均为Hk，左侧闸门6和右侧闸门7中其中一侧下闸时洞前设计水位为H1，左侧闸门6和右侧闸门7同时下闸时洞前设计水位为H2，且满足如下关系：Hz＝H1+0.5m；Hn＝Hk；Hn＝H2+0.5m。这样设置的好处是：可充分结合修筑初中期导流洞全洞段检修围堰结构的过程中的洞前水位，控制各部分的砌筑顶高程，尽量降低整体的工程量，缩短施工工期同时降低施工成本。更具体的，对于洞前设计水位H1和H2具体可取在检修施工时间段内五年一遇的最大泄流量所分别对应的洞前设计水位。
结合上述本发明所述的初中期导流洞全洞段检修围堰结构，本发明还提供一种初中期导流洞全洞段检修方法，具体包括如下步骤：
A、在初中期导流洞1入口端的闸室2施工完毕后，紧邻中隔墩3并沿中隔墩3朝上游延伸地修筑中隔墙8，中隔墙顶高程设为Hz；
B、下闸初中期导流洞1的左侧闸门6，此时河道水流从右侧闸门7和生态导流洞15过流，此阶段对应的初中期导流洞1洞前设计水位设为H1，且满足Hz＝H1+0.5m；
C、采用吊车将左侧框格式钢沉箱9放入左侧明渠段12中部，并向左侧框格式钢沉箱9中抛入粘土袋进行填充，以阻断左侧明渠段12，左侧框格式钢沉箱9的顶高程为Hk；
D、在中隔墙8顶部堆筑混凝土子堰14，混凝土子堰14顶高程为Hn，并且满足Hn＝Hk；
E、下闸初中期导流洞1的右侧闸门7，此时河道水流从生态导流洞15过流；
F、采用吊车将右侧框格式钢沉箱10放入右侧明渠段13中部，并向右侧框格式钢沉箱10中抛入粘土袋进行填充，以阻断右侧明渠段13，右侧框格式钢沉箱10的顶高程为Hk；
G、进行初中期导流洞1全洞段检修：开启左侧闸门6和右侧闸门7，并进行洞内抽排水，然后对闸室2内的门槽和底坎进行检修，以及对初中期导流洞1洞身段进行全段检修；
H、检修完毕后，拆除混凝土子堰14、左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10。
其中，上述本发明所述的施工方法中在下闸相应的闸门后需要借助生态导流洞15进行过流，因此需要配套修筑有相应的生态导流洞15，并且为了使得生态导流洞15能有效地满足泄流和向下游不间断下泄生态流量，本发明中的生态导流洞15优选设置与初中期导流洞1为同高程布置，即二者的进口底板高程相等。
上述本发明所述的施工方法中具有如下优点：
第一、通过设置中隔墙8在初中期导流洞1的洞口上游形成左侧明渠段12和右侧明渠段13，同时在下闸过程中分先后下闸左侧闸门6和右侧闸门7；这样，在先下闸左侧闸门6后，可通过右侧闸门7对应的通道和相应的生态导流洞15进行泄流，因此可有效地降低左侧明渠段12封堵截流施工期间的洞前水位，因而减低洞前水头压力，相应的降低了对于左侧明渠段12封堵截流的作业难度；同时还可降低该施工期间所需的挡水高程，即降低中隔墙8的顶高程要求，降低中隔墙8的工程量，缩短中隔墙8的施工工期。
第二、通过设置混凝土子堰14，这样如上所述中隔墙8的顶高程只需要满足左侧明渠段12封堵截流施工期间的洞前水位H1即可；而通过后续修筑的混凝土子堰14对应的顶高程Hn阻挡后续右侧明渠段13封堵截流施工期间的洞前水位H2，这样可极大的减少中隔墙8的工程量，缩短中隔墙8的施工工期。
第三、本发明在分别进行左侧明渠段12和右侧明渠段13的封堵截流过程中，均先关闭相应的闸门，这样可在相应的左侧明渠段12和右侧明渠段13内形成静水施工条件，极大地减低了截流施工难度；后续在施工完成后，则可进一步通过长臂反铲挖掘机拆除混凝土子堰14以及长臂反铲挖掘机能挖掘范围内的粘土袋；对于长臂反铲挖掘机挖掘范围以外的粘土袋，采用吊车吊挂圆锥形钢体16，并利用圆锥形钢体16的尖端刺破粘土袋，使得粘土袋内的土体逐渐被水流带走，最后吊出相应左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10；以避免后续泄流时混凝土子堰14的阻碍作用。
第四、本发明中对左侧明渠段12和右侧明渠段13封堵截流，采用下沉相应的框格式钢沉箱并填充粘土袋，一方面能确保粘土袋被相应的框格式钢沉箱有效拦截，确保封堵效果，另一方面能够提高封堵截流效率，尽量缩短封堵截流时间。另外，在后续拆除框格式钢沉箱以及所填充粘土袋时，可直接通过长臂反铲挖掘机拆除能挖掘范围内的粘土袋，以及通过吊车吊挂圆锥形钢体16，并利用圆锥形钢体16的尖端刺破粘土袋，即吊车反复吊起圆锥形钢体16并下方，以刺破粘土袋，以使得粘土袋内的土体逐渐被水流带走，使得整个封堵截流的结构能够逐渐自溃，降低了拆卸的施工难度。在粘土袋被完全冲走后，即可吊出相应左侧框格式钢沉箱9和右侧框格式钢沉箱10，使得左侧明渠段12和右侧明渠段13能够完全过流。
第五、由于本发明中为在初中期导流洞1洞口上游形成的左侧明渠段12和右侧明渠段13内进行封堵截流，因此截流后能够对整个初中期导流洞1的全洞段，包括闸室2的相应结构进行检修。
如上所述，当本发明完全封堵截流初中期导流洞1后，上游来水需要通过生态导流洞15进行泄流，因此相应的需要生态导流洞15的泄流能力满足对应时段内的修泄流流量。具体的，为了降低对生态导流洞15的泄流流量要求，本发明中优选将整个初中期导流洞1的检修时间段安排在初中期导流洞1下闸封堵施工前一年的枯期时间段内进行。
Claims (6)
1.初中期导流洞全洞段检修围堰结构，在初中期导流洞（1）的入口端设置有闸室（2），所述闸室包括中隔墩（3）和闸门，所述中隔墩（3）将初中期导流洞（1）的入口分割为左侧入口（4）和右侧入口（5），所述闸门包括设置在中隔墩（3）两侧的左侧闸门（6）和右侧闸门（7）；左侧闸门（6）设置于左侧入口（4）处，右侧闸门（7）设置于右侧入口（5）处；其特征在于：所述初中期导流洞全洞段检修围堰结构还包括中隔墙（8）、左侧框格式钢沉箱（9）和右侧框格式钢沉箱（10）；所述中隔墙（8）沿中隔墩（3）朝上游紧邻地延伸设置，在中隔墙（8）和初中期导流洞（1）入口两侧对应的边墙（11）之间分别形成左侧明渠段（12）和右侧明渠段（13），在左侧明渠段（12）内设置有左侧框格式钢沉箱（9），在右侧明渠段（13）内设置有右侧框格式钢沉箱（10），在左侧框格式钢沉箱（9）和右侧框格式钢沉箱（10）内分别填充有粘土袋；左侧明渠段（12）的宽度沿流向逐渐减小，右侧明渠段（13）的宽度沿流向逐渐减小，左侧明渠段（12）的横截面呈倒梯形，右侧明渠段（13）的横截面呈倒梯形，所述初中期导流洞全洞段检修围堰结构还包括混凝土子堰（14），所述混凝土子堰（14）设置于中隔墙（8）上部，中隔墙（8）的顶高程为Hz，混凝土子堰（14）的顶高程为Hn，左侧框格式钢沉箱（9）和右侧框格式钢沉箱（10）的顶高程均为Hk，左侧闸门（6）和右侧闸门（7）中其中一侧下闸时洞前设计水位为H1，左侧闸门（6）和右侧闸门（7）同时下闸时洞前设计水位为H2，且满足如下关系：Hz=H1+0.5m；Hn=Hk；Hn= H2+0.5m。
2.如权利要求1所述的初中期导流洞全洞段检修围堰结构，其特征在于：H1和H2取在检修施工时间段内五年一遇的最大泄流量所对应的洞前设计水位。
3.初中期导流洞全洞段检修方法，采用上述权利要求1所述的初中期导流洞全洞段检修围堰结构，其特征在于：包括如下步骤：
A、在初中期导流洞（1）入口端的闸室（2）施工完毕后，紧邻中隔墩（3）并沿中隔墩（3）朝上游延伸地修筑中隔墙（8），中隔墙顶高程设为Hz；
B、下闸初中期导流洞（1）的左侧闸门（6），此时河道水流从右侧闸门（7）和生态导流洞（15）过流，此阶段对应的初中期导流洞（1）洞前设计水位设为H1，且满足Hz=H1+0.5m；
C、采用吊车将左侧框格式钢沉箱（9）放入左侧明渠段（12）中部，并向左侧框格式钢沉箱（9）中抛入粘土袋进行填充，以阻断左侧明渠段（12），左侧框格式钢沉箱（9）的顶高程为Hk；
D、在中隔墙（8）顶部堆筑混凝土子堰（14），混凝土子堰（14）顶高程为Hn，并且满足Hn=Hk；
E、下闸初中期导流洞（1）的右侧闸门（7），此时河道水流从生态导流洞（15）过流；
F、采用吊车将右侧框格式钢沉箱（10）放入右侧明渠段（13）中部，并向右侧框格式钢沉箱（10）中抛入粘土袋进行填充，以阻断右侧明渠段（13），右侧框格式钢沉箱（10）的顶高程为Hk；
G、进行初中期导流洞（1）全洞段检修：开启左侧闸门（6）和右侧闸门（7），并进行洞内抽排水，然后对闸室（2）内的门槽和底坎进行检修，以及对初中期导流洞（1）洞身段进行全段检修；
H、检修完毕后，拆除混凝土子堰（14）、左侧框格式钢沉箱（9）和右侧框格式钢沉箱（10）。
4.如权利要求3所述的初中期导流洞全洞段检修方法，其特征在于：在步骤H中，采用长臂反铲挖掘机拆除混凝土子堰（14）以及长臂反铲挖掘机能挖掘范围内的粘土袋；对于长臂反铲挖掘机挖掘范围以外的粘土袋，采用吊车吊挂圆锥形钢体（16），并利用圆锥形钢体（16）的尖端刺破粘土袋，使得粘土袋内的土体逐渐被水流带走，最后吊出相应左侧框格式钢沉箱（9）和右侧框格式钢沉箱（10）。
5.如权利要求3所述的初中期导流洞全洞段检修方法，其特征在于：初中期导流洞（1）的检修安排在初中期导流洞（1）下闸封堵施工前一年的枯期时间段内进行。
6.如权利要求3所述的初中期导流洞全洞段检修方法，其特征在于：初中期导流洞（1）与生态导流洞（15）同高程设置。
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