導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)及其封堵方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種縮短工期的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種包括導(dǎo)流洞和封堵體，所述導(dǎo)流洞包括直洞段和楔形體段，所述封堵體包括臨時(shí)堵頭和永久堵頭，所述臨時(shí)堵頭位于永久堵頭與導(dǎo)流洞的進(jìn)水口之間，所述永久堵頭由位于下部的初期蓄水堵頭和位于上部的正常蓄水堵頭構(gòu)成。通過(guò)將永久堵頭分成初期蓄水堵頭和正常蓄水堵頭，這使得永久堵頭可以通過(guò)兩個(gè)階段分別施工，即首先澆筑施工完臨時(shí)堵頭與初期蓄水堵頭后即可開始初期蓄水，而在初期蓄水的時(shí)候又能進(jìn)行正常蓄水堵頭的澆筑施工，這種結(jié)構(gòu)可以使得初期蓄水能夠提前進(jìn)行，這樣就實(shí)現(xiàn)了高水頭條件下導(dǎo)流洞的快速封堵，提早了水電站首臺(tái)機(jī)組初期發(fā)電的時(shí)間。
【專利說(shuō)明】
導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)及其封堵方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種水利水電結(jié)構(gòu)，尤其是一種導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu);此外，本發(fā)明還 涉及一種水利水電施工方法，尤其是一種導(dǎo)流洞快速封堵方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在深山峽谷地區(qū)建筑高壩巨型水電站工程時(shí)，施工導(dǎo)流通常采用圍堰一次攔斷+ 導(dǎo)流洞泄流的方式。近年來(lái)，隨著高壩工程施工技術(shù)的不斷提高，壩體上升速度隨之加快， 不少工程提前具備下閘蓄水的施工形象面貌條件，若提前蓄水發(fā)電，無(wú)疑會(huì)增加發(fā)電量，取 得巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。提前蓄水發(fā)電的第一個(gè)階段為蓄水至死水位，首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。目 前，提前發(fā)電通常采用以下兩種方案：（一)導(dǎo)流洞閘門提前下閘擋水，依靠閘門擋死水位發(fā) 電；（二)采用臨時(shí)堵頭+永久堵頭的方案(其典型方式記載在公開號(hào)為CN202337970U中國(guó)專 利），待永久堵頭施工完畢即可擋擋死水位發(fā)電。對(duì)于方案(一），根據(jù)提前發(fā)電蓄水計(jì)劃，高 壩工程初期導(dǎo)流洞封堵閘門擋水水頭太高，往往超過(guò)l〇〇m，使得閘門承受壓力過(guò)大，若采用 此方案，閘室設(shè)計(jì)難度大，風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高，一旦失事將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。對(duì)于方 案(二），初期蓄水發(fā)電需在永久堵頭施工完畢后開始蓄水，安全保證率較高。因此，工程中 較多采用方案(二)的導(dǎo)流洞封堵結(jié)構(gòu)及施工方法，然而，方案(二)也存在以下缺點(diǎn)及不足：
[0003] (1)臨時(shí)堵頭與永久堵頭的結(jié)合面受溫度應(yīng)力的影響產(chǎn)生干縮效應(yīng)，可能存在接 觸不良的情況，減弱了臨時(shí)堵頭與永久堵頭聯(lián)合承載的作用，增加了承擔(dān)高外水時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)。 因此，永久堵頭需設(shè)計(jì)較長(zhǎng)，增加了工程投資，延長(zhǎng)了施工工期。
[0004] (2)由于開始初期蓄水需要等到永久堵頭澆筑完畢，施工工期仍然較長(zhǎng)，影響發(fā)電 效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種縮短工期的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)流洞和封堵體，所 述導(dǎo)流洞包括直洞段和楔形體段，所述封堵體包括臨時(shí)堵頭和永久堵頭，所述臨時(shí)堵頭位 于永久堵頭與導(dǎo)流洞的進(jìn)水口之間，所述永久堵頭由位于下部的初期蓄水堵頭和位于上部 的正常蓄水堵頭構(gòu)成。
[0007] 進(jìn)一步的是，所述臨時(shí)堵頭位于直洞段，所述永久堵頭的主體部分位于楔形體段。
[0008] 進(jìn)一步的是，所述臨時(shí)堵頭和永久堵頭的結(jié)合面為階梯形，具體為:臨時(shí)堵頭的背 水端為下大上小的階梯狀，永久堵頭的迎水端為下小上大的階梯狀，臨時(shí)堵頭的背水端與 永久堵頭的迎水端相互結(jié)合。
[0009] 進(jìn)一步的是，臨時(shí)堵頭和永久堵頭的每一級(jí)臺(tái)階的結(jié)合處均設(shè)置有插筋加固。 [0010]進(jìn)一步的是，所述初期蓄水堵頭和正常蓄水堵頭均為多層結(jié)構(gòu)，每一層澆筑層的 厚度與對(duì)應(yīng)的每一級(jí)臨時(shí)堵頭的臺(tái)階相同。
[0011]進(jìn)一步的是，所述臨時(shí)堵頭的迎水面為平面，臨時(shí)堵頭為多層結(jié)構(gòu)，各澆筑層從下 至上布置為階梯形，每個(gè)澆筑層厚度為3 . Om~3.5m，下面一層比上面一層沿軸線方向長(zhǎng) 1. Om~2.0mD
[0012] 進(jìn)一步的是，所述的臨時(shí)堵頭的迎水面布置GB防水材料層。GB產(chǎn)品屬橡膠類產(chǎn)品， 并可以通過(guò)物理化學(xué)方法與橡膠，PVC等復(fù)合為一體，具有良好的耐水性、耐化學(xué)性及耐老 化性，極易加工成工程所需的各種形狀，可廣泛用于鋼筋混凝土面板堆石壩、橋梁、地下工 程、隧洞、給排水以及工業(yè)民用建筑物伸縮縫的止水材料，并且可以根據(jù)工程需要加工成不 同尺寸的產(chǎn)品，且施工方便，價(jià)格便宜。
[0013] 本發(fā)明另一個(gè)要解決的問(wèn)題是提供一種縮短工期的導(dǎo)流洞快速封堵方法。
[0014] 本發(fā)明的提供的導(dǎo)流洞快速封堵方法，包括以下步驟：
[0015] A、導(dǎo)流洞下閘；
[0016] B、導(dǎo)流洞出口圍堰、進(jìn)洞道路施工；
[0017] C、混凝土鑿毛、底板插筋施工；
[0018] D、同時(shí)澆筑施工臨時(shí)堵頭與初期蓄水堵頭，其中臨時(shí)堵頭連續(xù)澆筑，一次形成;初 期蓄水堵頭的上部預(yù)留正常蓄水堵頭澆筑空間；
[0019] E、臨時(shí)堵頭施工完畢，初期蓄水堵頭澆筑施工完成后，開始進(jìn)行初期蓄水；
[0020] F、在初期蓄水期間，在初期蓄水堵頭上部預(yù)留的正常蓄水堵頭澆筑空間完成正常 蓄水堵頭澆筑，以及堵頭灌漿施工；
[0021] G、控制水位上升速率，蓄水至發(fā)電死水位時(shí)，進(jìn)行初期擋水，首臺(tái)機(jī)組調(diào)試發(fā)電； [0022] H、控制水位上升速率，蓄水至正常發(fā)電水位。
[0023]優(yōu)選的是，在D步驟中，臨時(shí)堵頭的背水端施工為上小下大的階梯狀，初期蓄水堵 頭的迎水端施工為上大下小的階梯狀，并且每一級(jí)臺(tái)階上設(shè)置有插筋；在F步驟中，正常蓄 水堵頭的迎水端施工為上大下小的階梯狀;在施工后，初期蓄水堵頭和正常蓄水堵頭組成 的永久堵頭的迎水端與臨時(shí)堵頭的背水端相互匹配結(jié)合。在實(shí)際施工中，臨時(shí)堵頭澆筑一 般為3~4天一層，臨時(shí)堵頭為連續(xù)分層澆注。
[0024]優(yōu)選的是，所述初期蓄水堵頭和正常蓄水堵頭均采用分層澆筑，每一層澆筑層的 厚度與對(duì)應(yīng)的每一級(jí)臨時(shí)堵頭的臺(tái)階相同；初期蓄水堵頭和正常蓄水堵頭為6~8天一層， 包括相鄰兩層之間的間隔期，間隔期為每澆筑一層后與澆注下一層的間隔時(shí)間。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)將永久堵頭分成初期蓄水堵頭和正常蓄水堵頭，這使 得永久堵頭可以通過(guò)兩個(gè)階段分別施工，即首先澆筑施工完臨時(shí)堵頭與初期蓄水堵頭后即 可開始初期蓄水，而在初期蓄水的時(shí)候又能進(jìn)行正常蓄水堵頭的澆筑施工，這種結(jié)構(gòu)可以 使得初期蓄水能夠提前進(jìn)行，這樣就實(shí)現(xiàn)了高水頭條件下導(dǎo)流洞的快速封堵，提早了水電 站首臺(tái)機(jī)組初期發(fā)電的時(shí)間，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益;通過(guò)階梯形結(jié)構(gòu)的相互咬 合方式，以及插筋的布置，增強(qiáng)了臨時(shí)堵頭與永久堵頭的聯(lián)合承載作用，降低了高外水帶來(lái) 的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，縮短了堵頭設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，節(jié)省了工程投資，降低了施工難度;另外，GB防水材 料具有優(yōu)良的流動(dòng)止水性能，因而在臨時(shí)堵頭迎水面布置GB防水材料有效的提尚了臨時(shí)堵 頭防滲水的作用。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明在施工完臨時(shí)堵頭和初期蓄水堵頭時(shí)的示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明在施工正常蓄水堵頭時(shí)的示意圖；
[0028]圖中零部件、部位及編號(hào):直洞段1、楔形體段2、臨時(shí)堵頭3、初期蓄水堵頭41、正常 蓄水堵頭42、插筋5、GB防水材料層6。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括導(dǎo)流洞和封堵體，所述導(dǎo)流洞包括直洞段1和楔形體 段2,所述封堵體包括臨時(shí)堵頭3和永久堵頭，所述臨時(shí)堵頭3位于永久堵頭與導(dǎo)流洞的進(jìn)水 口之間，所述永久堵頭由位于下部的初期蓄水堵頭41和位于上部的正常蓄水堵頭42構(gòu)成。 初期蓄水堵頭41實(shí)際上是初期蓄水的永久堵頭結(jié)構(gòu)，正常蓄水堵頭42實(shí)際上是正常蓄水的 永久堵頭結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的永久堵頭不同，本發(fā)明的初期蓄水堵頭41并不是一個(gè)單純的施工 過(guò)渡體，而是具有其實(shí)際的作用，初期蓄水堵頭41隨臨時(shí)堵頭3同時(shí)澆筑施工完畢，此時(shí)便 進(jìn)行初期蓄水，在初期蓄水的同時(shí)澆注施工正常蓄水堵頭42,這樣就可以提早進(jìn)行蓄水，而 不必等永久堵頭完全施工完后再蓄水。
[0031] 具體的，如圖2所示，所述臨時(shí)堵頭3布置于導(dǎo)流洞襯砌直洞段1，臨時(shí)堵頭3末端距 離導(dǎo)流洞襯砌楔形體段2前端0.5m距離，初期蓄水堵頭41和正常蓄水堵頭42布置于導(dǎo)流洞 襯砌楔形體段2。
[0032]為了提高臨時(shí)堵頭3與永久堵頭的結(jié)合緊密程度，如圖2所示，所述臨時(shí)堵頭3和永 久堵頭的結(jié)合面為階梯形，具體為：臨時(shí)堵頭3的背水端為下大上小的階梯狀，永久堵頭的 迎水端為下小上大的階梯狀，臨時(shí)堵頭3的背水端與永久堵頭的迎水端相互結(jié)合。階梯形的 結(jié)合面使得臨時(shí)堵頭3和永久堵頭之間能夠相互咬合，從而解決了臨時(shí)堵頭3與永久堵頭結(jié) 合面接觸不良的問(wèn)題，有效的保證了兩者的組合作用。作為進(jìn)一步的優(yōu)化，臨時(shí)堵頭3和永 久堵頭的每一級(jí)臺(tái)階的結(jié)合處均設(shè)置有插筋5加固。插筋5沿臺(tái)階橫向間隔均勻布設(shè)，從而 在一級(jí)臺(tái)階上間隔布設(shè)多個(gè)插筋5,插筋5-般間隔0.5m即可，插筋5垂直于臺(tái)階面，一般為 豎直狀態(tài)，豎直的插筋能夠有效的提高臨時(shí)堵頭3與永久堵頭的結(jié)合面的抗剪能力。
[0033]作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，如圖1和2所示，所述的臨時(shí)堵頭3迎水面為平面，各澆筑層從下 至上布置為階梯形，每個(gè)澆筑層厚度為3.0mm，下面一層比上面一層沿軸線方向長(zhǎng)1.5m。 [0034]具體的，所述初期蓄水堵頭41和正常蓄水堵頭42均為多層結(jié)構(gòu)，每一層澆筑層的 厚度與對(duì)應(yīng)的每一級(jí)臨時(shí)堵頭3的臺(tái)階相同。所述臨時(shí)堵頭3的迎水面為平面，臨時(shí)堵頭3為 多層結(jié)構(gòu)，各澆筑層從下至上布置為階梯形，每個(gè)澆筑層厚度為3.0m~3.5m，下面一層比上 面一層沿軸線方向長(zhǎng)1 .〇m~2.0m。
[0035] 實(shí)施例
[0036] 上述結(jié)構(gòu)可以參照以下設(shè)計(jì)方法：
[0037] 永久堵頭迎水面呈倒階梯形，與臨時(shí)堵頭3緊密結(jié)合。在初期開始蓄水至發(fā)電死水 位時(shí)，初期蓄水堵頭41滿足混凝土澆筑每層厚與臨時(shí)堵頭相同，均為3m/層。其中初期蓄水 堵頭41澆筑長(zhǎng)度及上升高度需滿足抗滑穩(wěn)定計(jì)算的要求，計(jì)算時(shí)僅考慮底板的抗力作用， 重力僅考慮已澆筑完成部分的重量，具體計(jì)算方法參考《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》DL/T5195-2004,經(jīng)計(jì)算，臨時(shí)堵頭3長(zhǎng)度取為20m，初期蓄水堵頭41和正常蓄水堵頭42的長(zhǎng)度為50m。臨 時(shí)堵頭3的澆筑層數(shù)為5層，初期蓄水堵頭41的層數(shù)為3層，正常蓄水堵頭42的層數(shù)為6層，水 位蓄水到死水位時(shí)，澆筑至導(dǎo)流洞頂部高程，正常蓄水堵頭42澆筑完成。
[0038] 上述設(shè)計(jì)在具體施工中，具體步驟如下：
[0039] (1)導(dǎo)流洞下閘；
[0040] (2)導(dǎo)流洞出口圍堰、進(jìn)洞道路施工；
[0041] (3)混凝土鑿毛、底板插筋施工；
[0042] (4)臨時(shí)堵頭3與初期蓄水堵頭41同時(shí)澆筑施工，臨時(shí)堵頭3連續(xù)澆筑，一次形成， 臨時(shí)堵頭澆筑為3d-層(連續(xù)澆筑）；初期蓄水堵頭41每層澆筑層厚保持與臨時(shí)堵頭相同， 澆筑為6d-層(考慮層間間歇期）；
[0043] (5)臨時(shí)堵頭3施工完畢，臨時(shí)堵頭澆筑5層，初期蓄水堵頭41完成澆筑后，初期蓄 水堵頭41澆筑3層，此時(shí)開始進(jìn)行初期蓄水；
[0044] (6)初期蓄水期間，繼續(xù)澆筑至洞頂完成正常蓄水堵頭42,澆筑層數(shù)為6層，然后完 成堵頭灌漿施工；
[0045] (7)控制水位上升速率，蓄水至發(fā)電死水位時(shí)，進(jìn)行初期擋水，首臺(tái)機(jī)組調(diào)試發(fā)電；
[0046] (8)繼續(xù)控制水位上升速率，蓄水至正常發(fā)電水位。
[0047] 采用本發(fā)明技術(shù)方案，對(duì)某高壩工程導(dǎo)流隧洞后期封堵方案進(jìn)行了測(cè)試。其中表1 為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和施工方法，表2為本發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)和施工方法，由下列的表1和表2的導(dǎo)流 洞下閘封堵初期蓄水發(fā)電進(jìn)度比較可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案提前初期蓄水 發(fā)電1個(gè)月，具有良好的發(fā)電效益和社會(huì)效益。

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)流洞和封堵體，所述導(dǎo)流洞包括直洞段（1)和楔形體段 (2)，其特征在于:所述封堵體包括臨時(shí)堵頭(3)和永久堵頭，所述臨時(shí)堵頭(3)位于永久堵 頭與導(dǎo)流洞的進(jìn)水口之間，所述永久堵頭由位于下部的初期蓄水堵頭(41)和位于上部的正 常蓄水堵頭(42)構(gòu)成。2. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述臨時(shí)堵頭（3)位于直洞 段(1 )，所述永久堵頭的主體部分位于楔形體段(2)。3. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述臨時(shí)堵頭（3)和永久堵 頭的結(jié)合面為階梯形，具體為：臨時(shí)堵頭(3)的背水端為下大上小的階梯狀，永久堵頭的迎 水端為下小上大的階梯狀，臨時(shí)堵頭(3)的背水端與永久堵頭的迎水端相互結(jié)合。4. 如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，其特征在于：臨時(shí)堵頭(3)和永久堵頭的 每一級(jí)臺(tái)階的結(jié)合處均設(shè)置有插筋(5)加固。5. 如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述初期蓄水堵頭(41)和正 常蓄水堵頭(42)均為多層結(jié)構(gòu)，每一層澆筑層的厚度與對(duì)應(yīng)的每一級(jí)臨時(shí)堵頭(3)的臺(tái)階 相同。6. 如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述臨時(shí)堵頭（3)的迎水面 為平面，臨時(shí)堵頭（3)為多層結(jié)構(gòu)，各澆筑層從下至上布置為階梯形，每個(gè)澆筑層厚度為 3. Om~3.5m，下面一層比上面一層沿軸線方向長(zhǎng)1. Om~2. Om。7. 如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流洞快速封堵結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的臨時(shí)堵頭(3)的迎水 面布置GB防水材料層(6)。8. 導(dǎo)流洞快速封堵方法，其特征在于:包括以下步驟： A、 導(dǎo)流洞下閘； B、 導(dǎo)流洞出口圍堰、進(jìn)洞道路施工； C、 混凝土鑿毛、底板插筋(5)施工； D、 同時(shí)澆筑施工臨時(shí)堵頭（3)與初期蓄水堵頭(41 )，其中臨時(shí)堵頭(3)連續(xù)澆筑，一次 形成;初期蓄水堵頭(41)的上部預(yù)留正常蓄水堵頭(42)澆筑空間； E、 臨時(shí)堵頭(3)施工完畢，初期蓄水堵頭(41)澆筑施工完成后，開始進(jìn)行初期蓄水； F、 在初期蓄水期間，在初期蓄水堵頭(41)上部預(yù)留的正常蓄水堵頭(42)澆筑空間完成 正常蓄水堵頭(42)澆筑，以及堵頭灌漿施工； G、 控制水位上升速率，蓄水至發(fā)電死水位時(shí)，進(jìn)行初期擋水，首臺(tái)機(jī)組調(diào)試發(fā)電； H、 控制水位上升速率，蓄水至正常發(fā)電水位。9. 如權(quán)利要求8所述的導(dǎo)流洞快速封堵方法，其特征在于： 在D步驟中，臨時(shí)堵頭（3)的背水端施工為上小下大的階梯狀，初期蓄水堵頭(41)的迎 水端施工為上大下小的階梯狀，并且每一級(jí)臺(tái)階上設(shè)置有插筋(5);在F步驟中，正常蓄水堵 頭(42)的迎水端施工為上大下小的階梯狀;在施工后，初期蓄水堵頭(41)和正常蓄水堵頭 (42)組成的永久堵頭的迎水端與臨時(shí)堵頭(3)的背水端相互匹配結(jié)合。10. 如權(quán)利要求9所述的導(dǎo)流洞快速封堵方法，其特征在于:所述初期蓄水堵頭(41)和 正常蓄水堵頭(42)均采用分層澆筑，每一層澆筑層的厚度與對(duì)應(yīng)的每一級(jí)臨時(shí)堵頭(3)的 臺(tái)階相同。
【文檔編號(hào)】E02B9/06GK105839604SQ201610334502
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】張超, 付崢, 李玉珠, 何興勇, 張有山
【申請(qǐng)人】中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司