专利名称：可在动水中修建的壅水水工建筑物结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种可在动水中修建的壅水水工建筑物结构及其施工方法。主要适用
于各种水利水电工程中用于抬高水位。
背景技术：
在近河口的大江大河修建的水电工程中，由于水库的拦蓄、泥沙补给减少以及下 游的采砂，导致河床下切和下游水位下降。水位下降会引起尾水管的吸出高度达不到原设 计的要求，使厂房的震害出现危及厂房结构的安全，并严重影响水轮和发电机组的安全运 行，导致水轮机进行检修。因此，为确保厂房和水轮机的安全运行，抬高尾水位修建水工壅 水建筑物是必须的。 对于水工建筑物，常规情况下，均需在围堰的挡护下干地施工。 一般情况下水电站 的发电都不能停机运行，并且由于尾水渠的宽度较窄，流量变化大，无法实现分期导流，无 法实现干地施工。因此，尾水堰的修建必须在动水中和水下进行施工。采用常规的水下混凝 土浇筑壅水结构，由于流量变化太大，水下立模，水下混凝土浇筑施工难道大，安全风险高， 常规的建筑物结构和施工方案不可行。采用常规的土石结构，不能解决抗冲的问题。采用 膜袋混凝土进行水下施工，由于在动水中进行，施工不可行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述存在的问题提供一种结构和施工工艺简 单、抗冲刷、安全性好的可在动水中修建的壅水水工建筑物结构及其施工方法，以解决水下 浇筑混凝土壅水结构施工难度大、风险高的问题。 本发明所采用的技术方案是可在动水中修建的壅水水工建筑物结构，具有断面 呈梯形的堰体，其特征在于所述堰体包括自下而上铺设在覆盖层上方的石渣和内部填充 有砾石的钢丝笼网兜，堰体迎水面、溢流面及堰顶均铺设土工布混凝土包，所述堰体下游侧 堰脚处的土工布混凝土包下游端设置消力池，消力池底板上铺设钢丝笼土工布砂包和大块 石，消力池尾部铺设相互连接的混凝土四面体。 为了保证堰顶土工布混凝土包结构的稳定性，堰体顶部各土工布混凝土包之间通 过铁链连接。 所述堰体下游侧堰脚处的土工布混凝土包上方设置一组相互连接的混凝土四面 体。 —种可在动水中修建的壅水水工建筑物结构的施工方法，其特征在于包括以下步 骤 a、对覆盖层进行清基； b、消力池底板上铺设钢丝笼土工布砂包，消力池尾部沉放相互连接的混凝土四面
体，并在钢丝笼土工布砂包上方及下游侧沉放大块石； c、依次在下游侧和上游侧的覆盖层上铺设土工布混凝土包；
d、进行下游侧土工布混凝土包上方混凝土四面体的水下定位沉放，并将其连接为 整体； e、在上游和下游土工布混凝土包之间抛填石渣； f、依次重复上述步骤c、 e，直至完成石渣的抛填以及其迎水面和背水面的土工布 混凝土包的铺设； g、在步骤f的基础上继续在下游侧铺设两层土工布混凝土包，上游侧铺设一层土
工布混凝土包，并在两者之间、石渣上方铺设内部填充有砾石的钢丝笼网兜； h、重复上述步骤g，直至完成钢丝笼网兜的铺设以及其迎水面和背水面土工布混
凝土包的铺设； i、最后铺设堰顶土工布混凝土包，并将其连接为整体。 本发明的有益效果是1、本发明的堰体结构表面均采用土工布混凝土包堆填，实 现了在动水中方便的修建堰体，可以不要求断流获得静水或干地施工的条件，简化了施工 程序，降低了工程成本和安全风险，提高了抗冲刷效果；2、迎水面采用土工布混凝土包的结 构，完成施工后，具有抗冲刷的功能，同时可以保证堰身的块石结构或碎石不能进入尾水闸 墩的闸门部位，不会引起厂房检修时闸门止水的问题；3、溢流面采用土工布混凝土包结构， 具有抵御较高流速冲刷功能，采用斜坡和上下游连接，使堆砌的钢丝笼满足壅水水工建筑 物结构的稳定和安全；4、本发明整体为柔性结构，深槽部位采用石渣抛填，较深部位采用钢 丝笼网兜抛填，上下游采用采用工布包混凝土包结构(初凝前完成水下、动水堆砌施工)可 以适应地基的不均匀沉降；5、溢流面采用跌坎消能技术并在下游处设置消力池，减少了水 能对河道的冲刷。
图l是本发明的断面图。 图2是本发明中钢丝笼的立体图。 图3是本发明中土工布的立体图。 图4是本发明中土工布混凝土包细部大样图。 图5是本发明中钢丝笼网兜的结构示意图。
具体实施例方式
如图1至图5所示，本实施例具有断面呈梯形的堰体，它包括自下而上铺设在覆盖 层8上方的石渣7和内部填充有砾石的钢丝笼网兜6，堰体迎水面、溢流面及堰顶均铺设土 工布混凝土包，为了保证堰顶土工布混凝土包的稳定性，将最上面三层土工布混凝土包用 铁链连接起来。本例中，堰体迎水面由钢丝笼土工布混凝土包112和钢丝笼土工布混凝土 包III3组成，其中钢丝笼土工布混凝土包III3位于迎水面底部和中部，钢丝笼土工布混凝 土包112位于上部，且钢丝笼土工布混凝土包112的尺寸为2. 5X IX lm，钢丝笼土工布混凝 土包III3的尺寸为2XlXlm，钢丝笼土工布混凝土包112和钢丝笼土工布混凝土包III3 的钢丝笼采用镀锌钢丝制成，其内填充的混凝土强度略低；溢流面由钢丝笼土工布混凝土 包II和钢丝笼土工布混凝土包IV4组成，其中溢流面的底部由钢丝笼土工布混凝土包II 和钢丝笼土工布混凝土包IV4混合布置而成，溢流面中部和上部则完全由钢丝笼土工布混凝土包II铺设而成，且钢丝笼土工布混凝土包II的尺寸为3X 1 X lm，钢丝笼土工布混凝土 包IV4的尺寸为2X IX lm，钢丝笼土工布混凝土包II和钢丝笼土工布混凝土包IV4的钢丝 笼采用镀锌覆塑钢筋制成，其内填充的混凝土强度较高；堰顶则铺设钢丝笼土工布混凝土 包II。 所述堰体下游侧堰脚处的土工布混凝土包上方设置一组相互连接的混凝土四面 体9，其底边长为2m。在机组发电泄流的情况下，堰体下游侧堰脚处的土工布混凝土包下游 端设置消力池，消力池底板上铺设钢丝笼土工布砂包5和大块石IO，用于减少水能对河道 的冲刷，消力池尾部铺设相互连接的混凝土四面体9。 本例中土工布混凝土包的施工程序为首先安放钢丝笼13，并内嵌土工布14，检 查验收后装填混凝土层15，然后进行开口封边，并用平驳船运输至指定位置后进行吊卸沉 放。钢丝笼土工布砂包5的施工工序与土工布混凝土包的施工工序相同，仅将装填混凝土 换成装填砾石即可。 本实施例的施工方法如下(本例中，堰体下游侧堰脚处的土工布混凝土包下游设 置消力池) a、将覆盖层8按要求进行水下清基，完成后进行水下的地基地形复测。 b、在消力池底板上铺设钢丝笼土工布砂包5，然后在消力池尾部沉放混凝土四面
体9，并将其连接为整体，在钢丝笼土工布砂包5上方及下游侧沉放大块石10。 c、在下游侧的覆盖层8上铺设一层或两层土工布混凝土包(由钢丝笼土工布混凝
土包II和钢丝笼土工布混凝土包IV4混合布置而成)，上游侧的覆盖层8上铺设一层或两
层钢丝笼土工布混凝土包1113。 d、进行下游侧土工布混凝土包上方混凝土四面体9的水下定位沉放，并利用铁链 穿过其上的预埋套环12连接为整体。 e、上述下游钢丝笼土工布砂包5、混凝土四面体9、大块石10、钢丝笼土工布混凝 土包11、钢丝笼土工布混凝土包IV4完成后，进行水下地形复测，然后在上游和下游土工布 混凝土包之间抛填石渣7。 f、依次重复上述步骤c、 e，直至完成石渣7的抛填以及其迎水面和背水面的土工 布混凝土包的铺设。 g、在步骤f的基础上继续在下游侧的土工布混凝土包(由钢丝笼土工布混凝土包 II和钢丝笼土工布混凝土包IV4混合布置而成)上方铺设两层钢丝笼土工布混凝土包II， 上游侧的土工布混凝土包(由钢丝笼土工布混凝土包III3组成)上方铺设一层钢丝笼土 工布混凝土包1113，并在两者之间、石渣7上方铺设内部填充有砾石的钢丝笼网兜6。
h、重复上述步骤g，当铺设至钢丝笼网兜6迎水面最后一层时，其上游填筑钢丝笼 土工布混凝土包112，下游填筑钢丝笼土工布混凝土包Il，并在两者之间填筑钢丝笼网兜 6，完成钢丝笼网兜6以及其迎水面和背水面土工布混凝土包的铺设。 i、最后完成堰顶(共两层)的铺设，其中上游侧铺设钢丝笼土工布混凝土包112， 下游侧以及顶部铺设钢丝笼土工布混凝土包I1，在流量较小的情况下，利用铁链将最上面 的三层土工布混凝土包连接成整体即可。
权利要求
一种可在动水中修建的壅水水工建筑物结构，具有断面呈梯形的堰体，其特征在于所述堰体包括自下而上铺设在覆盖层(8)上方的石渣(7)和内部填充有砾石的钢丝笼网兜(6)，堰体迎水面、溢流面及堰顶均铺设土工布混凝土包，所述堰体下游侧堰脚处的土工布混凝土包下游端设置消力池，消力池底板上铺设钢丝笼土工布砂包(5)和大块石(10)，消力池尾部铺设相互连接的混凝土四面体(9)。
2 根据权利要求1所述的可在动水中修建的壅水水工建筑物结构，其特征在于堰体 顶部各土工布混凝土包之间通过铁链连接。
3. 根据权利要求1或2所述的可在动水中修建的壅水水工建筑物结构，其特征在于所述堰体下游侧堰脚处的土工布混凝土包上方设置一组相互连接的混凝土四面体(9)。
4. 一种可在动水中修建的壅水水工建筑物结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤a、 对覆盖层(8)进行清基；b、 消力池底板上铺设钢丝笼土工布砂包(5)，消力池尾部沉放相互连接的混凝土四面 体(9)，并在钢丝笼土工布砂包(5)上方及下游侧沉放大块石(10);C、依次在下游侧和上游侧的覆盖层(8)上铺设土工布混凝土包；d、 进行下游侧土工布混凝土包上方混凝土四面体(9)的水下定位沉放，并将其连接为 整体；e、 在上游和下游土工布混凝土包之间抛填石渣(7);f、 依次重复上述步骤c、 e，直至完成石渣(7)的抛填以及其迎水面和背水面的土工布 混凝土包的铺设；g、 在步骤f的基础上继续在下游侧铺设两层土工布混凝土包，上游侧铺设一层土工布 混凝土包，并在两者之间、石渣(7)上方铺设内部填充有砾石的钢丝笼网兜(6);h、 重复上述步骤g，直至完成钢丝笼网兜(6)的铺设以及其迎水面和背水面土工布混 凝土包的铺设；i、 最后铺设堰顶土工布混凝土包，并将其连接为整体。
全文摘要
本发明涉及一种可在动水中修建的壅水水工建筑物结构及其施工方法。本发明要解决的技术问题是提供一种结构和施工工艺简单、抗冲刷、安全性好的可在动水中修建的壅水水工建筑物结构及其施工方法，解决水下浇筑混凝土壅水结构施工难度大、风险高的问题。解决该问题的技术方案是可在动水中修建的壅水水工建筑物结构，具有断面呈梯形的堰体，堰体包括自下而上铺设在覆盖层上方的石渣和内部填充有砾石的钢丝笼网兜，堰体迎水面、溢流面及堰顶均铺设土工布混凝土包，堰体下游侧堰脚处的土工布混凝土包下游端设置消力池，消力池底板上铺设钢丝笼土工布砂包和大块石，消力池尾部铺设相互连接的混凝土四面体。本发明用于水利水电工程中抬高水位。
文档编号E02B7/16GK101705668SQ20091015377
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者吴彬, 徐建强, 扈晓雯, 江金章, 汤旸, 陈国海, 陈永红 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院