一种导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构及排水方法 |
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| 申请号 | CN202210432348.2 | 申请日 | 2022-04-22 | 公开(公告)号 | CN114960483A | 公开(公告)日 | 2022-08-30 |
| 申请人 | 浙江华东工程建设管理有限公司; 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司; | 发明人 | 杨锋; 冉金鑫; 梁现培; 张慧高; 邬志; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种导流尾 水 洞改建堵头上游永久排水结构及排水方法，所述结构包括多个导流洞以及分别与导流洞相对应的导流尾水洞，导流尾水洞布置尾水改建堵头后与尾水隧洞相连接；导流洞在导流洞堵头的下游侧设有挡水墙；相邻两条导流洞在导流洞堵头 位置 、尾水改建堵头位置分别设置连通彼此导流洞的自流排水通道，处于导流洞堵头位置的自流排水通道的两端分别与处于导流洞堵头、挡水墙之间的导流洞部分相连通；其中一条导流洞在尾水改建堵头的上游侧设置集水井；集水井内、与集水井处于同一条导流洞的挡水墙内布置永久抽排设备。本发明的实施成本较低，工程投资较省，具有良好的社会效益和经济效益，可在水利 水电 工程技术领域广泛推广应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构，其特征在于：所述导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构包括多个导流洞以及分别与导流洞相对应的导流尾水洞，导流尾水洞布置尾水改建堵头后与尾水隧洞相连接； |
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| 说明书全文 | 一种导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构及排水方法技术领域背景技术[0002] 在现有水利水电工程中，为节省工程投资，导流洞设计时需研究与尾水洞结合布置的方案。导流洞在完成导流泄水任务后需进行封堵，目前导流洞堵头主要采用混凝土结构且位置主要布置于大坝工程防渗帷幕位置，同时为保证后期尾水洞安全稳定运行，导流洞与尾水洞结合部位上游段需设置尾水改建堵头，总体而言导流洞堵头位于尾水改建堵头上游段。 [0003] 依据现行大坝运行期巡视检查要求，永久堵头挡水建筑物需定期巡视，结合已实施的导流尾水洞结合布置的工程，现行条件下导流洞堵头与尾水改建堵头之间的洞段不存在永久排水结构，且无法在不修建自流排水通道的条件下实现此洞段内汇水外排，若导流洞堵头后方出现渗水汇集，必将影响运行期的巡视检查，同时不利于导流洞堵头挡水异常条件后的安全检修。 [0004] 因此，亟需研究一种导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构及排水方法。 发明内容[0005] 本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构。 [0006] 为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：一种导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构，包括多个导流洞以及分别与导流洞相对应的导流尾水洞，导流尾水洞布置尾水改建堵头后与尾水隧洞相连接； 所述导流洞上布置导流洞堵头，所述导流洞与导流尾水洞的连接处布置尾水改建堵头； 所述导流洞后半段与尾水洞结合布置，工程下闸蓄水后导流洞需进行封堵，此堵头称为导流洞堵头；且导流洞与尾水洞结合部位需封堵以利于尾水排出，此堵头称为尾水改建堵头；导流洞堵头位于尾水改建堵头上游侧，该结构导致两堵头间的洞段不具备自流排水能力； 所述导流洞在导流洞堵头的下游侧设有挡水墙； 相邻两条导流洞在导流洞堵头位置、尾水改建堵头位置分别设置连通彼此导流洞的自流排水通道，处于导流洞堵头位置的自流排水通道的两端分别与处于导流洞堵头、挡水墙之间的导流洞部分相连通； 其中一条导流洞在尾水改建堵头的上游侧设置集水井，处于尾水改建堵头位置自流排水通道的一端位于集水井内； 集水井内、与集水井处于同一条导流洞的挡水墙内布置永久抽排设备。 [0007] 在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：作为本发明的优选技术方案：所述导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构沿着洞室敷设布置排水钢管，所述排水钢管与挡水墙内、集水井内布置的永久抽排设备相连通。 [0009] 作为本发明的优选技术方案：所述挡水墙均采用C20混凝土结构，所述挡水墙的底部布设一排间距为1 m的φ22插筋。 [0010] 作为本发明的优选技术方案：所述集水井采用C20混凝土结构，所述集水井的墙体在中轴线处布设φ16钢筋网，所述集水井的底部需布设一排间距为1 m的φ22插筋，所述插筋一端入岩，另一端外露并与钢筋网焊接。 [0011] 作为本发明的优选技术方案：所述集水井内距底面1.2 m预埋间距0.5 m的φ75排水管。 [0012] 作为本发明的优选技术方案：处于集水井外侧的排水管端口设有土工布包裹。 [0013] 作为本发明的优选技术方案：挡水墙与尾水改建堵头之间的导流洞底板适当垫渣以及道路硬化，并于道路两侧修建自导流堵头流向尾水改建堵头上游侧集水井内的汇水排水沟道以便日常导流洞底板及洞周渗水自流汇入前述集水井内。 [0015] 本发明第二个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供基于前文所述的导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构的排水方法。 [0016] 为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构的排水方法，包括如下步骤： （1）、导流洞排水孔修建：根据工程实际条件，结合各导流洞堵头及尾水改建堵头底板处高程从多条导流洞间选择一条作为汇水及永久抽排设备布设的主洞； （2）、挡水墙及集水井修筑：在前述导流洞主洞内导流洞堵头后方修建挡水墙、尾水改建堵头上游侧修建集水井，汇集导流洞堵头及尾水改建堵头之间洞段渗水； （3）、永久抽排设备布设：在签署挡水墙及集水井内布置永久抽排设备，设备选型需结合洞段内渗水情况进行，或结合洞内估测渗水量成果联系泵抽设备供给厂家配套选型，将所选设备起点分别置于挡水墙及集水井，并沿洞线敷设镀锌钢管（沿洞壁布置，局部跨路段需贴拱顶布置），结合工程实际将汇水沿现有道路引导至可外排汇水区域（例如某排水廊道或排水井内）； （4）、量水堰布设与实施：结合工程实际，需分别在相邻导流洞之间布置的自流排水通道的终点处及永久泵抽设备排水终点处修筑量水堰结构，便于实时监测各汇水排水区段渗水情况，如遇导流洞堵头排水异常情况，可更为便利找出异常区域； （5）、定期抽排洞内积水：前述各步骤实施完成后，待运行期内洞段内渗水汇水积累一定时间后，当洞内汇水区域（挡水墙内部及集水井内部）水位达到某设定水位时，自动启动泵抽设备，抽排积水，降低水位至设定水位，保证洞段内通行路面的干燥环境，利于检修及定期巡视。 [0017] 本发明提供一种导流尾水洞尾水改建堵头上游永久排水结构及排水方法，所述导流尾水洞为导流洞与永久泄洪洞部分结合的建筑物，工程运行期时导流洞需进行封堵，导流洞与泄洪洞结合部位上游段需封堵；永久排水结构包括布置于导流洞堵头后方的挡水墙及尾水改建堵头上游侧的集水井，其中挡水墙内埋设有排水套管，挡水墙及集水井附近布设永久抽排设备；永久排水方法步骤包括：（1）、导流洞堵头后方渗水遭挡水墙阻挡并汇集；（2）、尾水改建堵头上游侧集水井负责汇集导流洞堵头与尾水改建堵头之间导流洞底板及洞周渗水；（3）、在导流洞堵头后方挡水墙及尾水改建堵头上游侧集水井附近布设永久泵抽设备，通过自动抽排方法将运行期堵头段渗水抽排至工程排水区域（例如排水廊道），确保堵头段内干燥；（4）、为便于研究运行期堵头段渗水情况，可在永久泵抽排水区域设置量水堰，观测运行期不同时段堵头内渗水。本发明主要针对水电站导流洞尺寸较大、数量较多（一般多于1条）、埋深较深、与泄洪洞结合布置且难以实现自流排水的工程，该方案施工工序简单易行，对原有结构改动小，便于推广实施；同时能较好实现导流洞堵头与尾水改建堵头内的渗水外排，便于后期导流洞堵头的干地巡视与堵头检修；集水排水区域量水堰的布设又能对导流洞堵头渗水、导流洞堵头与尾水改建堵头间底板及洞周渗水起到实时监测，为工程后续的安全稳定运行与维护提供了一种全新的解决思路，也对其他同类型工程提供了参考。 [0018] 具体地，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1）、在现行技术条件下，由于导流洞大多埋深较深，导流尾水洞内导流洞堵头与尾水改建堵头之间洞段运行期的永久排水方法基本没有系统考虑与布设，本发明针对性提出了一种前述洞段内的永久排水结构及排水方法，系统解决了永久性排水难题，极大程度上便利了运行期导流洞堵头的定期巡视检查及安全检修； 2）、本发明通用性强，永久性排水方法适用于大多数导流尾水洞结合布置时上下游两堵头间洞段的永久排水。通过永久性泵抽设备的布置，可实现洞内汇水区域（挡水墙内部及集水井内部）水位达到某设定水位时，自动启动泵抽设备，抽排积水，降低水位至设定水位，保证洞段内通行路面的干燥环境，利于检修及定期巡视。 [0019] 3）、自动抽排设备的布设避免了原有技术条件下运行期需采用人工抽排的方法，提高了排水效率并进一步降低了人力成本，有利于运行期此洞段的管理维护。 [0021] 图1为本发明所提供的导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构的平面布置图；# 图2为1导流洞堵头后方挡水墙的平面布置图； # 图3为2导流洞堵头后方挡水墙的平面布置图； 图4为挡水墙的典型剖面图； # 图5为1导流洞尾水改建堵头上游集水井的平面布置图； 图6为集水井的典型剖面图； 图中：1‑导流洞（为便于后续简介，将布置抽排设备那条称为1#导流洞，另一条称为2#导流洞）、2‑尾水隧洞（未与导流洞结合段）、3‑导流尾水洞（导流洞与尾水隧洞结合# # 段）、4‑1 导流洞堵头、5‑2导流洞堵头、6‑φ200排水孔、7‑镀锌钢管（永久排水钢管布置线# # # # 路）、8‑1 挡水墙、9‑2挡水墙、10‑1 2导流洞交通洞（导流洞封堵施工期通行洞）、11‑集水~ 井、12‑尾水改建堵头、13‑预埋DN150套管、14‑槽钢基础、15‑水泵控制箱、16‑抽排水管道、 17‑C20混凝土、18‑φ22插筋、19‑φ16钢筋网、20‑预埋φ75排水管、21‑土工布。 具体实施方式[0022] 参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。 [0023] 参考附图1，本发明所述提供的导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构及排水方法，主要是解决导流洞1与尾水隧洞2的结合段（也即是导流尾水洞3）的上游区域，主要是导流洞堵头8/9与尾水改建堵头12上游洞段运行期的排水。 [0024] 首先，如图所示存在两条导流洞，工程下闸蓄水之后为便于导流洞封堵施工需修# # #建导流洞交通洞10。需在1 导流洞堵头4与2导流洞堵头5后方3 5 m位置分别布设1 挡水墙# #~ 8与2挡水墙9，且两处导流洞堵头间打孔施工φ200排水孔6。1导流洞尾水改建堵头12上游修建集水井11，且图中所示两处尾水改建堵头12上游侧打孔施工φ200排水孔6。另外，需在两条导流洞内洞室底面两侧开挖修建自导流洞堵头流向尾水改建堵头上游侧的汇水排水沟（图中并未示意），主要用于汇集导流洞室底板及洞周渗水。确保多条导流洞内汇水可通过排水孔自流汇集至某一条导流洞内，且汇水区域主要位于该条导流洞内的导流洞堵头后方挡水墙内及尾水改建堵头上游侧集水井内，挡水墙主要汇集导流洞堵头渗水，集水井主要汇集挡水墙下游至尾水改建堵头处导流洞底板及洞周渗水。 [0025] 经上述布设，1#、2#导流洞内导流洞堵头与尾水改建堵头内汇水将分别汇集至1#导流洞堵头后方挡水墙8内与尾水改建堵头上游侧集水井11处，然后采用永久抽排设备沿洞室路线架设镀锌钢管7将汇水排导至通向下游河道处（排导路线需结合工程实际沿原有通行道路排导至外排汇水区域例如排水廊道或排水井内，因不同工程实施路线不统一，本实施通过施工支洞将水引导至水垫塘排水廊道内，图中未详细示意）。 [0026] 参考附图2，在挡水墙8内需预埋DN150套管13，并在此处布设永久抽排设备，包含槽钢基础14、水泵控制箱15、抽排水管道16等（水泵及配套其他设备例如压力表、闸阀、控制器、接头等未详细展示，可由供给厂家配套提供）。 [0027] 参考附图3与附图4，1#挡水墙8与2#挡水墙9高1.6 m，均采用C20混凝土17结构，底部设置一排间距为1 m的φ22插筋18，插筋长1 m，入岩0.5 m，外露0.5 m。 [0028] 参考附图5，集水井11边墙内需预埋DN150套管13，并在此处布设永久抽排设备，包含槽钢基础14、水泵控制箱15、抽排水管道16等（水泵及配套其他设备例如压力表、闸阀、控制器、接头等未详细展示，可由供给厂家配套提供）。 [0029] 参考附图6，集水井11高3 m，采用C20混凝土17结构，墙体中轴线处布设φ16钢筋网19；底部设置一排间距为1 m的φ22插筋18，插筋长1 m，入岩0.5 m，外露0.5 m，并与钢筋网19焊接；距地1.2 m预埋间距0.5 m的φ75排水管20，集水井外侧管口采用土工布21包裹；φ75排水管20倾向集水井内的坡度为5%。 [0030] 除上述说明外，附图未详细展示之处还应有：应结合工程实际分别在相邻导流洞之间布置的自流排水通道的终点处及永久泵抽设备排水终点处修筑量水堰结构，便于实时监测各汇水排水区段渗水情况；图中导流洞堵头与尾水改建堵头间应进行底板适当垫渣及道路硬化，便于后期巡视检查，同时对于道路两侧需修建自导流洞堵头流向尾水改建堵头上游侧集水井内的汇水排水沟道，用以日常导流洞底板及洞周渗水自流汇入前述集水井内。 [0031] 最后，当工程进入运行期，导流洞堵头与尾水改建堵头之间的洞段内渗水汇水积累并最终汇入挡水墙、集水井后，当挡水墙内部及集水井内部水位达到某设定水位时，将自动启动泵抽设备，抽排积水，降低水位至设定水位，保证洞段内通行路面的干燥环境，利于后续检修及定期巡视。 [0032] 综上所述，本导流尾水洞改建堵头上游永久排水结构及其排水方法，能够系统性解决运行期导流尾水洞上游永久排水难题，极大程度便利运行期导流洞堵头的定期巡视与安全检修，同时本技术方案施工工艺简单，实施成本较低，具备良好的社会效益与经济效益；同时，相较于传统的人工抽排式方案，本发明可提高运行期该洞段的排水效率并进一步降低人力成本，利于管理维护。总体而言，本发明通用性强，可在水利水电工程技术领域广泛推广应用。 |
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