CN203977437U - 一种已建水电枢纽坝下防冲过水的围堰结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种已建水电枢纽坝下防冲过水的围堰结构，包括上下两层围堰；上层围堰为土石挡水围堰，下层围堰为混合结构的过水围堰，该过水围堰堰体上游迎水面侧布置有挡水防冲建筑物，防冲建筑物由多组预制钢筋混凝土沉箱以串联方式拼接而成。本实用新型通过采用坝下防冲过水围堰结构，可以避免汛期大坝溢洪道泄洪对围堰结构的冲刷破坏，进而避免工程损失；通过采用相互串联的预制沉箱结构，沉箱底部与基岩接触面采用水下膜袋混凝土找平，以保持沉箱位置安放准确，沉箱与沉箱之间通过预留槽口，槽口内浇筑连接混凝土无需搭立水下模板，施工速度快，整体性好。
Description
技术领域
本实用新型属于水利水电、水运工程技术领域，具体涉及一种已建水电枢纽坝下防冲过水的围堰结构。
背景技术
我国许多天然河流中，由于对我国近三二十年来经济迅猛的发展以及内河航运需求的快速增长预料不足，不少已建枢纽对通航建筑物规划预留考虑不足，也有的是经过多年的河床变迁导致水位下降，有的是船闸尺度过小，造成原通航建筑物通航能力下降甚至难以满足船舶大型化后的过闸需求，导致碍航、断航情况时有发生。随着我国两型社会建设的推进和经济转型发展的要求，内河水运经济、环保、节能和安全等优势日益显现，全社会对水运需求日益增长，这些水运主通道的航运瓶颈须着力解决。按照2011年国务院批准的《全国内河航道及港口布局规划》中的高等级航道网建设规划建设要求，涉及西江、钱塘江、闽江、沅水等多条河流，为“十二五”或后续期间完成高等级航道的贯通，需解决枢纽通航建筑物的碍航问题。
水电枢纽建设工程项目受外界环境因素影响较大，一经建成很难再进行布置上的较大调整，实施通航建筑物的改造和扩建，技术难度大、影响制约因素多。针对目前国内已建水电枢纽情况分析，改造扩建通航建筑物的总体布置、现有水工建筑物的加固改造以及施工方案等均是主要技术影响因素；而通航建筑物的扩建和改造更涉及到电站和大坝安全、发电影响、防洪影响、环境保护等诸多复杂因素，特别是在运行中的水电枢纽的坝下改建或修建水工建筑物，需要克服枢纽发电水流甚至闸坝泄洪的影响，施工围堰的安全是工程顺利实施的前提条件。
围堰是一种临时性的水工建筑物，用来围护永久水工建筑物的施工。按照材料分类，围堰可分为土石围堰、混凝土围堰、钢板桩围堰、竹笼围堰及草土围堰等。按照施工导流期间基坑过水与否，可分为过水围堰和不过水围堰，其中混凝土围堰以及加设一定防护的土石围堰均可作为过水围堰。
目前国内外新建水电枢纽工程所实施的围堰，是天然河流上的导流和围护性临时建筑物，围堰布置条件较好，江河顺向水流冲击力不大，一般采用土石围堰或混凝土围堰；而对于已建成在运行中的中低水头水电枢纽闸坝下游消能区内布置过水抗冲围堰，特别是在大坝溢洪道泄洪时，坝下靠近消能区范围流速大，流态复杂，伴随较高的水势，水流具有一定的冲砸效应，而对于这样的条件下修建围堰目前国内外很少有可靠的经验，无论是混凝土围堰还是其它围堰，既要易于施工，又要满足安全使用条件，同时须考虑完工后容易拆除(在闸坝下爆破拆除是受到严格控制的)，因此，安全可靠、经济合理的围堰方案是工程顺利实施的关键条件之一。
现有过水土石围堰结构如图1所示，围堰堰体采用砂砾石料填筑，两侧坡比为1:1.5～1:2，围堰基础及堰体防渗采用混凝土防渗墙，墙厚30～60cm。纵向围堰过流保护结构一般采用混凝土防护层；坡面在水位以下采用模袋混凝土+格宾石笼防护，水位以上高程采用钢筋石笼+混凝土面板保护，上层子围堰与上同。该技术方案只能适用于新建水电枢纽施工导流围堰情况，对于已建水电枢纽坝下消能区范围不能起到安全防护作用，在遇汛期泄洪时即会被冲毁。而现有过水现浇混凝土围堰结构如图2所示，断面很大，顶高程9.0m、底宽达25m，才能满足水流冲击稳定需要。该现浇混凝土围堰施工需要外侧先行修建一道挡水的土石围堰，同时这么大的现浇混凝土断面在围堰完成任务后拆除时难度较大，爆破将对大坝及电站安全产生影响。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种已建水电枢纽坝下防冲过水的围堰结构，能够有效的减少汛期大坝溢洪道泄洪对围堰结构的冲刷破坏，进而保障坝下水工建筑物施工安全，避免工程损失，并赢得宝贵的工期。
一种已建水电枢纽坝下防冲过水的围堰结构，包括上下两层围堰；其中，上层围堰为土石挡水围堰，下层围堰为混合结构的过水围堰，该过水围堰包括堰体，所述的堰体上游迎水面侧布置有挡水防冲建筑物，所述的挡水防冲建筑物由多组预制钢筋混凝土沉箱以串联方式拼接而成。
所述的上层围堰高度为5～7m，可在汛期大洪水时临时拆除过水；所述的下层围堰高度可达10～15m。
所述的挡水防冲建筑物前方抛填有大块石且大块石的迎水面安置有格宾石笼，具有较好的消浪消能作用。
所述的格宾石笼呈台阶式排布且坡度为1:2。
所述的堰体顶部布置有钢筋石笼，所述的钢筋石笼上铺设有现浇钢筋混凝土面板。
所述的沉箱底部与河床基岩接触面采用水下膜袋混凝土找平，以保持沉箱位置安放准确。
相邻两组沉箱相互咬合且两者之间预留有槽口，槽口内填筑水下混凝土以无缝固接相邻两组沉箱，这样无需搭立水下模板，施工速度快，整体性好。
所述的沉箱箱壁预留有锚固孔，通过插入锚筋贯穿上下层沉箱以形成牢固的整体。
相对现有技术，本实用新型具有以下有益技术效果：
(1)通过采用坝下防冲过水围堰结构，可以避免汛期大坝溢洪道泄洪对围堰结构的冲刷破坏，进而避免工程损失。
(2)采用相互串联的预制沉箱结构，沉箱底部与基岩接触面采用水下膜袋混凝土找平，以保持沉箱位置安放准确，沉箱与沉箱之间通过预留槽口，槽口内浇筑连接混凝土无需搭立水下模板，施工速度快，整体性好。
(3)围堰内工程施工完成后，过水围堰易于拆除，不因爆破拆除而对水电枢纽造成损坏。
故本实用新型围堰结构可显著加快围堰施工速度，特别是解决了汛期较大洪水情况下大坝溢洪道泄洪对围堰结构的冲刷破坏，具有较高的抗冲能力，进而确保坝下通航建筑物或其它水工建筑物扩建改造工程的施工安全，避免或减少工程损失，并赢得宝贵的工期，节约投资，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为现有水电枢纽施工土石过水围堰结构的断面图。
图2为现有水电枢纽施工混凝土过水围堰的断面图。
图3为本实用新型围堰结构的断面图。
图4为本实用新型预制沉箱底部采用膜袋混凝土与河床底部的找平图。
图5为本实用新型预制钢筋混凝土沉箱相互串联布置的平面图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。
一种已建水电枢纽坝下船闸扩建改造工程防冲过水围堰结构，该围堰结构是钢筋混凝土预制沉箱结构和土石相结合的混合围堰，如图3所示。
在已建大坝下游消能区范围的围堰头部布置以相互串联的沉箱为骨架的挡水抗冲建筑物。围堰分上、下两层：上层为土石挡水围堰，在汛期大洪水时临时拆除过水；下层即为混合结构的过水围堰，高度达10m，具体为围堰上游侧布置相互连接的钢筋混凝土预制沉箱作为挡水防冲建筑物，在沉箱前方抛填50～150kg大块石，并在迎水面安放台阶式大体积(4×5×2m)格宾石笼，坡度为1:2，具有较好的消浪消能作用；在沉箱后方为砂卵石填筑的围堰堰体，过流堰体顶部布置钢筋石笼及现浇钢筋混凝土面板，顶高程为6.5m，上游侧与沉箱顶连接，覆盖整个下游坡面，坡底至基岩，满足10年一遇洪水时泄洪安全过水要求。
围堰基础及堰体防渗采用混凝土防渗墙，墙厚60cm，嵌岩50cm。上层围堰高6.0m，顶宽6m，顶高程为12.5m，两侧坡比为1:1.5，采用土工膜心墙防渗，土工膜两侧填筑2m厚的级配砂石反滤料，堰体采用河滩砂砾料填筑，迎水面设60cm厚理砌块石护面，在汛期大洪水时临时拆除过水。
本实施方式在枢纽坝下游靠近消能区内设置以相互串联的预制钢筋混凝土沉箱为骨架的临时挡水抗冲建筑物，沉箱与沉箱之间通过预留槽口，无需搭立水下模板，在槽口内填筑水下混凝土以无缝固接相临沉箱。沉箱底部与基岩接触面采用水下膜袋混凝土找平，以保持沉箱位置安放准确，并通过沉箱箱壁内预留的锚固孔插入锚筋连接上下层沉箱，如图4所示。
本实施方式整个过水围堰布置起点从老船闸的闸室左边墙开始，至下游江心洲河滩止，平行于扩建船闸的左边墙轴线布置，纵向长度达850m，其中位于坝下约50m范围的围堰头部采用本实施方式，其后则采用普通现有技术的土石混合断面结构。
已建成的中低水头(15～30m)水电枢纽通常发电运行，当汛期泄水闸泄洪时，上层高度一般为5～7m土石围堰临时开口过水，安装于围堰头部的预制沉箱高度可达10～15m，可分上下几节组合叠加，也可制作成整体单只，根据施工现场吊装条件确定，相互串联的预制沉箱之间的预留槽口宽度通常为沉箱宽度的1/5。如图5所示，本实施方式的预制沉箱两侧预留槽口宽度均为0.5m，两只相邻沉箱之间的槽口相互咬合，内部填充C20混凝土，形成抗冲能力强的整体。预制沉箱立面高度约10m，分四节安装叠加，每节高2.5～3m；单节平面尺度宽、长均为5m，空箱尺寸3.5×4.5m，壁厚0.35m。
本实施方式中的水电枢纽正常运行水位差20m，水电机组满发时流量约3500m3/s，坝下水位约9.5m，在施工期间，围堰挡水标准采用非汛期(10月～次年4月)10年一遇洪水标准，流量为7110m3/s，坝下水位约11.8m；主体围堰为过流围堰，设计标准为全年10年一遇洪水标准，流量为15300m3/s，泄水闸全部开启泄水，坝下水位约15.2m，围堰头部位于坝下50m处，最大波动高程达16m，经模型试验，最大流速达10m/s，流态复杂具有很强的冲砸效应，洪水过后过水围堰保持良好。
根据工程实际情况的不同，本实用新型还可以有其它实施方案。只要采用混凝土沉箱结构和土石相结合的混合围堰，并在迎水面安放大体积格宾石笼消能的结构，对沉箱高度、断面尺寸进行修改，沉箱预制改现浇，沉箱之间的连接细部进行适当修改等技术方案均落在本实用新型要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种已建水电枢纽坝下防冲过水的围堰结构，包括上下两层围堰；其特征在于：上层围堰为土石挡水围堰，下层围堰为混合结构的过水围堰，该过水围堰包括堰体，所述的堰体上游迎水面侧布置有挡水防冲建筑物，所述的挡水防冲建筑物由多组预制钢筋混凝土沉箱以串联方式拼接而成。
2.根据权利要求1所述的围堰结构，其特征在于：相邻两组沉箱相互咬合且两者之间预留有槽口，槽口内填筑水下混凝土以无缝固接相邻两组沉箱。
3.根据权利要求1所述的围堰结构，其特征在于：所述的沉箱底部与河床基岩接触面采用水下膜袋混凝土找平。
4.根据权利要求1所述的围堰结构，其特征在于：所述的沉箱箱壁预留有锚固孔，通过插入锚筋贯穿沉箱以形成牢固的整体。
5.根据权利要求1所述的围堰结构，其特征在于：所述的挡水防冲建筑物前方抛填有大块石且大块石的迎水面安置有格宾石笼。
6.根据权利要求5所述的围堰结构，其特征在于：所述的格宾石笼呈台阶式排布且坡度为1:2。
7.根据权利要求1所述的围堰结构，其特征在于：所述的堰体顶部布置有钢筋石笼，所述的钢筋石笼上铺设有现浇钢筋混凝土面板。
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