專利名稱：可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)及其施工方法。主要適用
于各種水利水電工程中用于抬高水位。
背景技術(shù)：
在近河口的大江大河修建的水電工程中，由于水庫的攔蓄、泥沙補給減少以及下 游的采砂，導(dǎo)致河床下切和下游水位下降。水位下降會引起尾水管的吸出高度達不到原設(shè) 計的要求，使廠房的震害出現(xiàn)危及廠房結(jié)構(gòu)的安全，并嚴(yán)重影響水輪和發(fā)電機組的安全運 行，導(dǎo)致水輪機進行檢修。因此，為確保廠房和水輪機的安全運行，抬高尾水位修建水工壅 水建筑物是必須的。 對于水工建筑物，常規(guī)情況下，均需在圍堰的擋護下干地施工。 一般情況下水電站 的發(fā)電都不能停機運行，并且由于尾水渠的寬度較窄，流量變化大，無法實現(xiàn)分期導(dǎo)流，無 法實現(xiàn)干地施工。因此，尾水堰的修建必須在動水中和水下進行施工。采用常規(guī)的水下混凝 土澆筑壅水結(jié)構(gòu)，由于流量變化太大，水下立模，水下混凝土澆筑施工難道大，安全風(fēng)險高， 常規(guī)的建筑物結(jié)構(gòu)和施工方案不可行。采用常規(guī)的土石結(jié)構(gòu)，不能解決抗沖的問題。采用 膜袋混凝土進行水下施工，由于在動水中進行，施工不可行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述存在的問題提供一種結(jié)構(gòu)和施工工藝簡 單、抗沖刷、安全性好的可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)及其施工方法，以解決水下 澆筑混凝土壅水結(jié)構(gòu)施工難度大、風(fēng)險高的問題。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)，具有斷面 呈梯形的堰體，其特征在于所述堰體包括自下而上鋪設(shè)在覆蓋層上方的石渣和內(nèi)部填充 有礫石的鋼絲籠網(wǎng)兜，堰體迎水面、溢流面及堰頂均鋪設(shè)土工布混凝土包，所述堰體下游側(cè) 堰腳處的土工布混凝土包下游端設(shè)置消力池，消力池底板上鋪設(shè)鋼絲籠土工布砂包和大塊 石，消力池尾部鋪設(shè)相互連接的混凝土四面體。 為了保證堰頂土工布混凝土包結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，堰體頂部各土工布混凝土包之間通 過鐵鏈連接。 所述堰體下游側(cè)堰腳處的土工布混凝土包上方設(shè)置一組相互連接的混凝土四面 體。 —種可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于包括以下步 驟 a、對覆蓋層進行清基； b、消力池底板上鋪設(shè)鋼絲籠土工布砂包，消力池尾部沉放相互連接的混凝土四面
體，并在鋼絲籠土工布砂包上方及下游側(cè)沉放大塊石； c、依次在下游側(cè)和上游側(cè)的覆蓋層上鋪設(shè)土工布混凝土包；
d、進行下游側(cè)土工布混凝土包上方混凝土四面體的水下定位沉放，并將其連接為 整體； e、在上游和下游土工布混凝土包之間拋填石渣； f、依次重復(fù)上述步驟c、 e，直至完成石渣的拋填以及其迎水面和背水面的土工布 混凝土包的鋪設(shè)； g、在步驟f的基礎(chǔ)上繼續(xù)在下游側(cè)鋪設(shè)兩層土工布混凝土包，上游側(cè)鋪設(shè)一層土
工布混凝土包，并在兩者之間、石渣上方鋪設(shè)內(nèi)部填充有礫石的鋼絲籠網(wǎng)兜； h、重復(fù)上述步驟g，直至完成鋼絲籠網(wǎng)兜的鋪設(shè)以及其迎水面和背水面土工布混
凝土包的鋪設(shè)； i、最后鋪設(shè)堰頂土工布混凝土包，并將其連接為整體。 本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明的堰體結(jié)構(gòu)表面均采用土工布混凝土包堆填，實 現(xiàn)了在動水中方便的修建堰體，可以不要求斷流獲得靜水或干地施工的條件，簡化了施工 程序，降低了工程成本和安全風(fēng)險，提高了抗沖刷效果；2、迎水面采用土工布混凝土包的結(jié) 構(gòu)，完成施工后，具有抗沖刷的功能，同時可以保證堰身的塊石結(jié)構(gòu)或碎石不能進入尾水閘 墩的閘門部位，不會引起廠房檢修時閘門止水的問題；3、溢流面采用土工布混凝土包結(jié)構(gòu)， 具有抵御較高流速沖刷功能，采用斜坡和上下游連接，使堆砌的鋼絲籠滿足壅水水工建筑 物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全；4、本發(fā)明整體為柔性結(jié)構(gòu)，深槽部位采用石渣拋填，較深部位采用鋼 絲籠網(wǎng)兜拋填，上下游采用采用工布包混凝土包結(jié)構(gòu)(初凝前完成水下、動水堆砌施工)可 以適應(yīng)地基的不均勻沉降；5、溢流面采用跌坎消能技術(shù)并在下游處設(shè)置消力池，減少了水 能對河道的沖刷。


圖l是本發(fā)明的斷面圖。 圖2是本發(fā)明中鋼絲籠的立體圖。 圖3是本發(fā)明中土工布的立體圖。 圖4是本發(fā)明中土工布混凝土包細(xì)部大樣圖。 圖5是本發(fā)明中鋼絲籠網(wǎng)兜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1至圖5所示，本實施例具有斷面呈梯形的堰體，它包括自下而上鋪設(shè)在覆蓋 層8上方的石渣7和內(nèi)部填充有礫石的鋼絲籠網(wǎng)兜6，堰體迎水面、溢流面及堰頂均鋪設(shè)土 工布混凝土包，為了保證堰頂土工布混凝土包的穩(wěn)定性，將最上面三層土工布混凝土包用 鐵鏈連接起來。本例中，堰體迎水面由鋼絲籠土工布混凝土包112和鋼絲籠土工布混凝土 包III3組成，其中鋼絲籠土工布混凝土包III3位于迎水面底部和中部，鋼絲籠土工布混凝 土包112位于上部，且鋼絲籠土工布混凝土包112的尺寸為2. 5X IX lm，鋼絲籠土工布混凝 土包III3的尺寸為2XlXlm，鋼絲籠土工布混凝土包112和鋼絲籠土工布混凝土包III3 的鋼絲籠采用鍍鋅鋼絲制成，其內(nèi)填充的混凝土強度略低；溢流面由鋼絲籠土工布混凝土 包II和鋼絲籠土工布混凝土包IV4組成，其中溢流面的底部由鋼絲籠土工布混凝土包II 和鋼絲籠土工布混凝土包IV4混合布置而成，溢流面中部和上部則完全由鋼絲籠土工布混凝土包II鋪設(shè)而成，且鋼絲籠土工布混凝土包II的尺寸為3X 1 X lm，鋼絲籠土工布混凝土 包IV4的尺寸為2X IX lm，鋼絲籠土工布混凝土包II和鋼絲籠土工布混凝土包IV4的鋼絲 籠采用鍍鋅覆塑鋼筋制成，其內(nèi)填充的混凝土強度較高；堰頂則鋪設(shè)鋼絲籠土工布混凝土 包II。 所述堰體下游側(cè)堰腳處的土工布混凝土包上方設(shè)置一組相互連接的混凝土四面 體9，其底邊長為2m。在機組發(fā)電泄流的情況下，堰體下游側(cè)堰腳處的土工布混凝土包下游 端設(shè)置消力池，消力池底板上鋪設(shè)鋼絲籠土工布砂包5和大塊石IO，用于減少水能對河道 的沖刷，消力池尾部鋪設(shè)相互連接的混凝土四面體9。 本例中土工布混凝土包的施工程序為首先安放鋼絲籠13，并內(nèi)嵌土工布14，檢 查驗收后裝填混凝土層15，然后進行開口封邊，并用平駁船運輸至指定位置后進行吊卸沉 放。鋼絲籠土工布砂包5的施工工序與土工布混凝土包的施工工序相同，僅將裝填混凝土 換成裝填礫石即可。 本實施例的施工方法如下(本例中，堰體下游側(cè)堰腳處的土工布混凝土包下游設(shè) 置消力池) a、將覆蓋層8按要求進行水下清基，完成后進行水下的地基地形復(fù)測。 b、在消力池底板上鋪設(shè)鋼絲籠土工布砂包5，然后在消力池尾部沉放混凝土四面
體9，并將其連接為整體，在鋼絲籠土工布砂包5上方及下游側(cè)沉放大塊石10。 c、在下游側(cè)的覆蓋層8上鋪設(shè)一層或兩層土工布混凝土包(由鋼絲籠土工布混凝
土包II和鋼絲籠土工布混凝土包IV4混合布置而成)，上游側(cè)的覆蓋層8上鋪設(shè)一層或兩
層鋼絲籠土工布混凝土包1113。 d、進行下游側(cè)土工布混凝土包上方混凝土四面體9的水下定位沉放，并利用鐵鏈 穿過其上的預(yù)埋套環(huán)12連接為整體。 e、上述下游鋼絲籠土工布砂包5、混凝土四面體9、大塊石10、鋼絲籠土工布混凝 土包11、鋼絲籠土工布混凝土包IV4完成后，進行水下地形復(fù)測，然后在上游和下游土工布 混凝土包之間拋填石渣7。 f、依次重復(fù)上述步驟c、 e，直至完成石渣7的拋填以及其迎水面和背水面的土工 布混凝土包的鋪設(shè)。 g、在步驟f的基礎(chǔ)上繼續(xù)在下游側(cè)的土工布混凝土包(由鋼絲籠土工布混凝土包 II和鋼絲籠土工布混凝土包IV4混合布置而成)上方鋪設(shè)兩層鋼絲籠土工布混凝土包II， 上游側(cè)的土工布混凝土包(由鋼絲籠土工布混凝土包III3組成)上方鋪設(shè)一層鋼絲籠土 工布混凝土包1113，并在兩者之間、石渣7上方鋪設(shè)內(nèi)部填充有礫石的鋼絲籠網(wǎng)兜6。
h、重復(fù)上述步驟g，當(dāng)鋪設(shè)至鋼絲籠網(wǎng)兜6迎水面最后一層時，其上游填筑鋼絲籠 土工布混凝土包112，下游填筑鋼絲籠土工布混凝土包Il，并在兩者之間填筑鋼絲籠網(wǎng)兜 6，完成鋼絲籠網(wǎng)兜6以及其迎水面和背水面土工布混凝土包的鋪設(shè)。 i、最后完成堰頂(共兩層)的鋪設(shè)，其中上游側(cè)鋪設(shè)鋼絲籠土工布混凝土包112， 下游側(cè)以及頂部鋪設(shè)鋼絲籠土工布混凝土包I1，在流量較小的情況下，利用鐵鏈將最上面 的三層土工布混凝土包連接成整體即可。
權(quán)利要求
一種可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)，具有斷面呈梯形的堰體，其特征在于所述堰體包括自下而上鋪設(shè)在覆蓋層(8)上方的石渣(7)和內(nèi)部填充有礫石的鋼絲籠網(wǎng)兜(6)，堰體迎水面、溢流面及堰頂均鋪設(shè)土工布混凝土包，所述堰體下游側(cè)堰腳處的土工布混凝土包下游端設(shè)置消力池，消力池底板上鋪設(shè)鋼絲籠土工布砂包(5)和大塊石(10)，消力池尾部鋪設(shè)相互連接的混凝土四面體(9)。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)，其特征在于堰體 頂部各土工布混凝土包之間通過鐵鏈連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)，其特征在于所述堰體下游側(cè)堰腳處的土工布混凝土包上方設(shè)置一組相互連接的混凝土四面體(9)。
4. 一種可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于包括以下步驟a、 對覆蓋層(8)進行清基；b、 消力池底板上鋪設(shè)鋼絲籠土工布砂包(5)，消力池尾部沉放相互連接的混凝土四面 體(9)，并在鋼絲籠土工布砂包(5)上方及下游側(cè)沉放大塊石(10);C、依次在下游側(cè)和上游側(cè)的覆蓋層(8)上鋪設(shè)土工布混凝土包；d、 進行下游側(cè)土工布混凝土包上方混凝土四面體(9)的水下定位沉放，并將其連接為 整體；e、 在上游和下游土工布混凝土包之間拋填石渣(7);f、 依次重復(fù)上述步驟c、 e，直至完成石渣(7)的拋填以及其迎水面和背水面的土工布 混凝土包的鋪設(shè)；g、 在步驟f的基礎(chǔ)上繼續(xù)在下游側(cè)鋪設(shè)兩層土工布混凝土包，上游側(cè)鋪設(shè)一層土工布 混凝土包，并在兩者之間、石渣(7)上方鋪設(shè)內(nèi)部填充有礫石的鋼絲籠網(wǎng)兜(6);h、 重復(fù)上述步驟g，直至完成鋼絲籠網(wǎng)兜(6)的鋪設(shè)以及其迎水面和背水面土工布混 凝土包的鋪設(shè)；i、 最后鋪設(shè)堰頂土工布混凝土包，并將其連接為整體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)及其施工方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)和施工工藝簡單、抗沖刷、安全性好的可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)及其施工方法，解決水下澆筑混凝土壅水結(jié)構(gòu)施工難度大、風(fēng)險高的問題。解決該問題的技術(shù)方案是可在動水中修建的壅水水工建筑物結(jié)構(gòu)，具有斷面呈梯形的堰體，堰體包括自下而上鋪設(shè)在覆蓋層上方的石渣和內(nèi)部填充有礫石的鋼絲籠網(wǎng)兜，堰體迎水面、溢流面及堰頂均鋪設(shè)土工布混凝土包，堰體下游側(cè)堰腳處的土工布混凝土包下游端設(shè)置消力池，消力池底板上鋪設(shè)鋼絲籠土工布砂包和大塊石，消力池尾部鋪設(shè)相互連接的混凝土四面體。本發(fā)明用于水利水電工程中抬高水位。
文檔編號E02B7/16GK101705668SQ20091015377
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者吳彬, 徐建強, 扈曉雯, 江金章, 湯旸, 陳國海, 陳永紅 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設(shè)計研究院