CN117926843A - 用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，所述组合结构设置于狭窄河谷上，所述狭窄河谷包括覆盖层、基岩，所述狭窄河谷上设置有导流洞出口和尾水出口；所述组合结构包括地连墙，所述地连墙的顶部一体成型有连接板，所述连接板上连接有子堰，子堰的迎水面为竖直面且背水面为坡面。本发明利用地连墙和子堰的组合结构，地连墙嵌入基岩，该组合结构整体稳定，侵占河道断面较常规的土石围堰减少70％，且导流洞出口段的地连墙对河水淘刷右岸覆盖层基础具有防护作用，保证尾水出口施工区域安全。地基处理与围堰组合结构也可以用于同类工程中，如覆盖层上的围堰、建在滩地上的泵站、取水口、公路桥墩等建筑物。

Description

用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构

技术领域

本申请属于水利工程技术领域，更具体地说，是涉及一种适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构。

背景技术

目前，导流洞出口、尾水出口的围堰结构主要有三类：(1)土石围堰，采用土石筑堰；(2)混凝土围堰，采用混凝土筑堰，在预留岩埂上浇筑；(3)钢板桩围堰，将带有锁口的型钢相互连接在一起作为围堰。上述围堰结构在部分条件和情况下可以用于导流洞和尾水出口工程。狭窄河谷导流洞出口和尾水出口在同一岸布置时往往空间紧凑，导流洞过流后对尾水出口围堰产生冲刷，覆盖层上的地质条件复杂，常规的围堰结构形式难以满足要求且存在占压主河床、影响过流等问题。

目前解决上述问题的现有技术如下：

1.公开号为CN113737831A，公开了用于沿海的钢板桩、围堰及旋喷墙的组合结构及施工方法，在水闸外海侧设挡水围堰，挡水围堰采用斜坡式充填袋装砂；在挡水围堰轴线处设高压旋喷墙，墙上部跟围堰顶同高，墙底穿过回填土、淤泥层等软弱层并进入不透水层；在围堰内侧设双排钢板桩，桩顶跟原地面线齐平。该结构基坑内侧采用两排钢板桩和钢管支撑连接，狭窄河谷覆盖层上常常含有孤石、漂石等，钢板桩不适用于有孤石、漂石或坚硬岩石的河床，且面对导流洞过流后的冲刷问题安全保障性不高。

2.公开号为CN217053424U，公开了一种用于山区水工隧洞出口修复工程的围堰结构，采用土石作为堰体填筑材料，采用块石作为迎水面防护材料，采用混凝土桩+混凝土连接板+钢筋石笼作为围堰背水面支撑结构，采用高喷防渗墙作为围堰防渗结构。利用混凝土的高强度，形成台阶状的围堰，侵占河道面积较常规土石围堰减少50％左右，且混凝土桩能适应河床中存在孤石、漂石等情况，混凝土桩还能作为水工隧洞出口的抗冲桩，具备永临结合的功能，大大节约工程投资。该结构采用混凝土桩和连接板组合型式，背水面利用混凝土的高强度，形成台阶状的围堰，易受内侧基坑爆破开挖振动影响，也不能解决导流洞出口和尾水出口在狭窄地形条件下施工空间问题，且面对导流洞过流后的冲刷问题安全保障性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：现有常规的围堰结构形式难以满足狭窄河谷的要求且存在占压主河床、影响过流等问题。

本发明提供一种适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，所述组合结构设置于狭窄河谷上，所述狭窄河谷包括覆盖层、基岩，所述狭窄河谷上同岸设置有导流洞出口和尾水出口；

所述组合结构包括地连墙，所述地连墙的顶部一体成型有连接板，所述连接板上连接有子堰，子堰的迎水面为竖直面且背水面为坡面。

作为一种可能的设计，所述地连墙包括两道平行设置的边墙，两道平行设置的边墙之间通过多个隔墙实现连接，所述地连墙的底部插入基岩内的高度为覆盖层厚度的1/4～1/3。

作为一种可能的设计，任意相邻两个所述隔墙之间的距离为10～14m。

作为一种可能的设计，两道平行设置的所述边墙的轴线间距为6～8m。

作为一种可能的设计，所述隔墙的厚度为0.8～1.5m。

作为一种可能的设计，所述地连墙的临河侧设置有土石填筑，坡比为1:1.2～1.7。

作为一种可能的设计，所述子堰顶部的宽度为3.8～5.2m。

作为一种可能的设计，所述连接板的厚度为2.5～3.5m。

作为一种可能的设计，所述地连墙设置于导流洞出口和尾水出口之间。

作为一种可能的设计，所述坡面的坡度为1:0.6～0.8。

本发明的有益效果为：

本发明利用地连墙和子堰的组合结构，地连墙嵌入基岩，该组合结构整体稳定，侵占河道断面较常规的土石围堰减少70％，且导流洞出口段的地连墙对河水淘刷右岸覆盖层基础具有防护作用，保证尾水出口施工区域安全。

本发明公开的地基处理与围堰组合结构也可以用于同类工程中，如覆盖层上的围堰、建在滩地上的泵站、取水口、公路桥墩等建筑物。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中公开的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构的示意图；

图2为实施例中公开的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构的剖面示意图；

其中，图中各附图标记：

1-边墙，2-隔墙，3-连接板，4-子堰，401-竖直面，402-背水面，5-土石填筑，6-基岩，7-覆盖层。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

公开号为CN113737831A，公开了用于沿海的钢板桩、围堰及旋喷墙的组合结构及施工方法，在水闸外海侧设挡水围堰，挡水围堰采用斜坡式充填袋装砂；在挡水围堰轴线处设高压旋喷墙，墙上部跟围堰顶同高，墙底穿过回填土、淤泥层等软弱层并进入不透水层；在围堰内侧设双排钢板桩，桩顶跟原地面线齐平。该结构基坑内侧采用两排钢板桩和钢管支撑连接，狭窄河谷覆盖层上常常含有孤石、漂石等，钢板桩不适用于有孤石、漂石或坚硬岩石的河床，且面对导流洞过流后的冲刷问题安全保障性不高。

公开号为CN217053424U，公开了一种用于山区水工隧洞出口修复工程的围堰结构，采用土石作为堰体填筑材料，采用块石作为迎水面防护材料，采用混凝土桩+混凝土连接板+钢筋石笼作为围堰背水面支撑结构，采用高喷防渗墙作为围堰防渗结构。利用混凝土的高强度，形成台阶状的围堰，侵占河道面积较常规土石围堰减少50％左右，且混凝土桩能适应河床中存在孤石、漂石等情况，混凝土桩还能作为水工隧洞出口的抗冲桩，具备永临结合的功能，大大节约工程投资。该结构采用混凝土桩和连接板组合型式，背水面利用混凝土的高强度，形成台阶状的围堰，易受内侧基坑爆破开挖振动影响，也不能解决导流洞出口和尾水出口在狭窄地形条件下施工空间问题，且面对导流洞过流后的冲刷问题安全保障性不高。

由于狭窄河谷覆盖层上，导流洞出口紧邻尾水出口，导流洞过流后对尾水出口围堰产生冲刷，覆盖层上的地质条件复杂，常规的围堰结构和上述公开的两种结构均难以满足要求且存在占压主河床、影响过流等问题。因此在能够满足施工要求的情况下，尽可能地减小断面尺寸，又能很好地满足防渗防冲刷要求，是狭窄河谷覆盖层上围堰结构设计与防渗处理方法亟待解决的问题。

如图1和2所示，本发明提供一种适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，所述组合结构设置于狭窄河谷上，所述狭窄河谷包括基岩6、覆盖层7，所述狭窄河谷上设置有导流洞出口和尾水出口；所述组合结构设置于导流洞出口和尾水出口之间。

所述组合结构包括嵌入基岩6内的地连墙，所述地连墙的顶部一体成型有连接板3，所述连接板3上连接有子堰4，子堰4的迎水面为竖直面401且背水面402为坡面。

通过将地连墙嵌入基岩6内来增加防冲性能，从而增加组合结构整体的稳定性，在稳定性解决的情况下还减少了组合结构对主河床的占压，减少程度可达70％。具体地，导流洞过流前，在枯期水位以上开挖平台布置地连墙。其中，导流洞出口和尾水出口共用段的地连墙在导流洞过流前完建，防止该位置因导流洞出口过流后的淘刷。外侧连续的地连墙，可保证导流洞过流后尾水出口具备施工条件。在地连墙顶部浇筑结构体型相对较小的子堰4，保证尾水出口全年施工。

子堰可以由混凝土制成。在实际施工时，混凝土直接在连接板上浇筑形成子堰。

如图1和2所示，所述地连墙包括两道平行设置的边墙1，两道平行设置的边墙1之间通过多个隔墙2实现连接，形成框格式地连墙。在实际施工时，边墙1的底部伸入基岩6内实现嵌固。边墙1伸入基岩6内的深度一般为覆盖层厚度的1/4～1/3，优选1/3。

为了增加地连墙的稳定性，两道平行设置的所述边墙1的轴线间距一般为6～8m，例如：6m、6.2m、6.4m、6.6m、6.8m、7m、7.2m、7.3m、7.4m、7.6m、7.8m、8.0m以及任意两个值之间的任意值，优选7.8m。

在保证地连墙具有满足要求的稳定性的情况下，多个隔墙2可以任意分布，一般情况下采用平行设置的方式，任意相邻两块隔墙2之间的距离一般设置为10～14m，例如：10m、11m、12m、13m、14m以及任意两个值之间的任意值，优选12m。一般情况，每一块隔墙2的厚度为0.8～1.5m，例如：0.8m、1.0m、1.2m、1.4m、1.5m以及任意两个值之间的任意值，优选1.2m。

本实施例中，连接板3用于将子堰4和边墙1连接起来。为了保证连接的有效性，连接板3的厚度为一般为2.5～3.5m，例如：2.5m、2.8m、3.0m、3.2m、3.4m、3.5m以及任意两个值之间的任意值，优选3.0m。连接板3的宽度和地连墙底部的宽度相同，即与两道边墙1的轴线间距相同。连接板3一般采用混凝土浇筑而成。

子堰4的顶高由汛期水位、波浪爬高和安全超高之和确定，因此其高度根据具体应用的场景来选择。子堰4顶部的宽度一般为3.8～5.2m，例如：3.8m、4.0m、4.2m、4.4m、4.6m、4.8m、5.0m、5.2m以及任意两个值之间的任意值，优选4.5m。

子堰4的迎水面为竖直面401，即子堰4的迎水面和连接板3垂直设置。子堰4的背水面402为坡面，即与连接板3呈一定的夹角设置，坡度一般为1:0.6～0.8，例如：1:0.6、1:0.65、1:0.70、1:0.75、1:0.80以及任意两个比值之间的任意值，优选1:0.75。

一般情况下，所述地连墙的临河侧设置有土石填筑5，坡度一般为1:1.2～1.7，例如：1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7以及任意两个比值之间的任意值，优选1:1.5。

一般选择在枯水期进行施工，在施工地连墙时，其施工平台高程在枯期水位以上2m。

狭窄河谷中水工枢纽布置紧凑，且位于覆盖层上。施工期的围堰如采用土石围堰，体型较大，影响河床过流；若采用常规的混凝土围堰，则需开挖基岩6，增加工程费用。

本发明在导流洞出口地连墙的基础上，延伸出一种组合结构，保证水工枢纽在施工期的安全性。利用嵌入基岩6的地连墙持力，组合结构整体稳定，且建立安全稳定的施工区域，侵占河道断面较常规的土石围堰大幅减小，且导流洞出口段地连墙对河水淘刷右岸覆盖层基础具有防护作用。

本发明公开的地基处理与围堰组合结构也可以用于同类工程中，如覆盖层上的围堰、建在滩地上的泵站、取水口、公路桥墩等建筑物。

以下以实际应用加以说明

某水电站导流洞出口、尾水出口及集鱼设施顺水流方向自上而下布置在右岸大坝下游，三者紧邻布置。尤其尾水出口位于导流洞出口引渠下游，其底板高程2872m比导流洞出口底板2887m低5m，该区域地形较平缓，地层为崩坡积堆积孤块碎石夹土层，多见架空，结构松散，覆盖层厚25～40m，最深(ZKK25)可达45.9m，主要为冲积堆积卵砾石砂层，中部含细砂层，河道狭窄。若将导流洞出口和尾水出口布置联合围堰一同实施，围堰体型较大，占压河床严重，且围堰拆除后导流洞过流，将会对尾水出口造成泥沙淤积影响。故考虑导流洞出口及尾水出口单独设置施工围堰的方案。

为解决导流洞出流对尾水出口施工围堰的稳定和冲刷问题，拟在导流洞出口和尾水出口中间位置覆盖层上布置地连墙。地连墙由两道平行的边墙1组成，两道平行的边墙1通过隔墙2连接形成一个整体。在实际施工时，横竖交界处是墙段连接的关键部位，“T”型槽段需提前施工，再进行相邻的“一”字型、“L”型槽段的造孔、下钢筋及混凝土浇筑。需要注意的是：边墙1嵌入基岩6内长度不少于同位置覆盖层厚度的1/3。地连墙施工完成后，在地连墙的顶部浇筑一层连接板3，连接板3的宽度和两道边墙1的轴线间距相同，最后在连接板3上浇筑子堰4，子堰4采用混凝土浇筑。地连墙可将导流洞出口和尾水出口隔开施工，互不影响。

在子堰4迎水面的一侧(即临河侧)修筑土石填筑5，土石填筑5的坡比1:1.5，两道边墙1轴线间距7.8m，任意相邻两个隔墙2之间的距离为12m，所有隔墙2的厚度均为1.2m，连接板3的厚度为3m。子堰4顶高由汛期水位、波浪爬高和安全超高之和确定，子堰4顶宽为4.5m，迎水面为直墙，背水面402坡度1:0.75。

利用嵌入基岩6的地连墙持力，地连墙和子堰4形成的组合结构整体稳定，侵占河道断面较常规的土石围堰减少70％，且导流洞出口段地连墙对河水淘刷右岸覆盖层基础具有防护作用，保证尾水出口施工区域安全。

由本发明公开的实际应用可知，在导流洞出口地连墙的基础上，将其和子堰4组合，从而延伸出一种组合结构，保证水工枢纽在施工期的安全性。组合结构整体稳定，且建立安全稳定的施工区域，侵占河道断面较常规的土石围堰大幅减小，且导流洞出口段地连墙对河水淘刷右岸覆盖层基础具有防护作用。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述组合结构设置于狭窄河谷上，所述狭窄河谷包括覆盖层、基岩，所述狭窄河谷上同岸设置有导流洞出口和尾水出口；

所述组合结构包括地连墙，所述地连墙的顶部一体成型有连接板，所述连接板上连接有子堰，子堰的迎水面为竖直面且背水面为坡面。

2.根据权利要求1所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述地连墙包括两道平行设置的边墙，两道平行设置的边墙之间通过多个隔墙实现连接，所述地连墙的底部插入基岩内的高度为覆盖层厚度的1/4～1/3。

3.根据权利要求2所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，任意相邻两个所述隔墙之间的距离为10～14m。

4.根据权利要求2所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，两道平行设置的所述边墙的轴线间距为6～8m。

5.根据权利要求2所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述隔墙的厚度为0.8～1.5m。

6.根据权利要求1所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述地连墙的临河侧设置有土石填筑，坡比为1:1.2～1.7。

7.根据权利要求1所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述子堰顶部的宽度为3.8～5.2m。

8.根据权利要求1所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述连接板的厚度为2.5～3.5m。

9.根据权利要求1所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述地连墙设置于导流洞出口和尾水出口之间。

10.根据权利要求1所述的适用于狭窄河谷覆盖层上的地基处理与围堰组合结构，其特征在于，所述坡面的坡度为1:0.6～0.8。