岩溶漏斗水库及其双曲拱形梁板封堵结构和施工方法与流程

本发明属于水利工程技术领域，具体的为一种岩溶漏斗水库及其双曲拱形梁板封堵结构和施工方法。

背景技术：

我国岩溶地貌分布广、面积大，主要分布在碳酸盐岩出露地区，面积约91～130万平方千米。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的岩溶地貌区之一。我国主要的岩溶地貌区同时也是大气降水丰富的地区，但是由于地表储水条件较差，多数降水通过岩溶漏斗等集中进入地下岩溶系统，使得岩溶地貌地区的地表水资源并不丰富，有很多地区甚至存在突出的季节性缺水问题，严重影响当地的经济、社会发展。

随着我国社会发展和技术经济进步，需要在岩溶地区修建水库解决当地季节性缺水问题。大型岩溶漏斗在地形上具有较好的汇水条件，且水质好，若将岩溶漏斗的天然排水通道进行科学封堵，可形成岩溶漏斗水库。由于岩溶漏斗是岩溶系统的组成部分，完全封堵可能会显著改变岩溶水的径流、排泄过程，进而引起新的更加复杂的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种岩溶漏斗水库及其双曲拱形梁板封堵结构和施工方法，能够满足对岩溶漏斗集中漏水通道进行封堵处理的要求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种双曲拱形梁板封堵结构，包括沿岩溶漏斗的漏水通道的内壁环绕一周设置的混凝土基座，所述混凝土基座内设有用于封堵岩溶漏斗的漏水通道的混凝土板，所述混凝土板的下方设有用于支撑所述混凝土板的混凝土梁，所述混凝土梁包括横梁和纵梁，所述横梁和纵梁的两端均设置在所述混凝土基座上；

在竖直向下的视图方向上，所述横梁和纵梁相互正交，且所述横梁和纵梁在相交处的顶面高程相等，所述横梁和纵梁的顶面形成用于支撑所述混凝土板的双曲拱面网格结构。

进一步，所述混凝土板包括上层混凝土板和位于所述上层混凝土板下方的下层混凝土板。

进一步，所述上层混凝土板和下层混凝土板内均设有施工缝ⅰ，所述施工缝ⅰ内填充设有止水材料。

进一步，设置在所述上层混凝土板的施工缝ⅰ和设置在所述下层混凝土板的施工缝ⅰ呈错位设置。

进一步，所述混凝土基座上设有用于设置混凝土梁的槽，所述横梁和纵梁的两端分别设置在所述槽内。

进一步，所述混凝土板与所述混凝土基座之间设有施工缝ⅱ，所述施工缝ⅱ内填充设有止水材料。

进一步，所述混凝土梁采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土制成；所述混凝土基座采用钢筋混凝土制成；所述混凝土板采用钢筋混凝土或沥青混凝土制成。

本发明还提出了一种岩溶漏斗水库，包括如上所述用于封堵岩溶漏斗的漏水通道的双曲拱形梁板封堵结构，所述双曲拱形梁板封堵结构与位于其上部的岩溶漏斗的周边岩体之间形成用于储水并经防渗漏处理的储水区；所述混凝土基座的底面和外侧面均与岩溶漏斗的周边岩体接触；所述储水区内设有用于泄洪的泄洪建筑物、用于取水的取水建筑物和用于放空储水区的放空建筑物；所述放空建筑物设置在所述储水区的底部，所述泄洪建筑物设置在所述储水区的上部，所述取水建筑物设置在所述储水区的中部。

进一步，所述泄洪建筑物的进水口底面高程等于或略低于所述储水区的正常水位高程；所述放空建筑物的进水口底面高程等于或略低于所述储水区的死水位高程；所述取水建筑物上连接设有输水管道，且所述取水建筑物的取水口高程位于所述储水区的死水位高程与正常水位高程之间。

本发明还提出了一种如上所述双曲拱形梁板封堵结构的施工方法，包括如下步骤：

1）清除或治理危岩体：清除或治理所述双曲拱形梁板封堵结构顶面高程以上的危岩体；

2）开挖混凝土基座基坑：开挖混凝土基座基坑至设计高程，并清除或治理基坑边坡不稳定岩体；

3）施工混凝土基座：在开挖好的混凝土基座基坑内施工混凝土基座，并注意养护混凝土，防止开裂；

4）施工混凝土梁：施工混凝土纵梁和横梁，注意养护混凝土，防止开裂；

5）施工下层混凝土板：在已施工的混凝土梁顶面施工下层混凝土板，并注意养护混凝土，防止开裂；

6）施工下层止水：在已施工的混凝土基座与下层混凝土板之间的施工缝ⅱ和在下层混凝土板的施工缝ⅰ内填充止水材料；

7）施工上层混凝土板：在已施工的下层混凝土板顶面施工上层混凝土板，并注意养护混凝土，防止开裂；

8）施工上层止水：在已施工的混凝土基座与上层混凝土板之间的施工缝ⅱ和在上层混凝土板的施工缝ⅰ内填充止水材料。

本发明的有益效果在于：

本发明的双曲拱形梁板封堵结构，通过将纵梁和横梁的顶面形成用于支撑混凝土板的双曲拱面网格结构，可把库水和泥沙自重等荷载转化为压力传递到周围岩体上，有效减少封堵结构承受的拉力，从而减少混凝土梁的工程量，经济性好；特别适用于封堵大型岩溶漏斗水库的库底。

通过在混凝土板与混凝土基座间设置施工缝ⅱ，施工缝ⅱ内填充止水材料，不仅满足防渗要求，更有利于减少混凝土板的应力，从而减少混凝土板的工程量，经济性好。

通过将混凝土板设置为上层混凝土板和下层混凝土板的双层结构，且设置在上层混凝土板和下层混凝土板内的施工缝ⅰ错位布置不重合，使得封堵结构的防渗性能更好，使用寿命更长。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明岩溶漏斗水库实施例的结构示意图，具体的，省略了泄洪建筑物、取水建筑物和放空建筑物；

图2为图1的横向断面图；

图3为图1的纵向断面图；

图4为拱形梁板封堵结构的结构示意图；

图5为图4的a-a剖视图；

图6为混凝土基座与混凝土梁的结构示意图；

图7为混凝土面板堆石封堵结构建造方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明岩溶漏斗水库实施例的结构示意图。本实施例的岩溶漏斗水库，包括用于封堵岩溶漏斗的漏水通道的双曲拱形梁板封堵结构2，双曲拱形梁板封堵结构2与位于其上部的岩溶漏斗的周边岩体1之间形成用于储水并经防渗漏处理的储水区3。储水区内设有用于泄洪的泄洪建筑物、用于取水的取水建筑物和用于放空储水区的放空建筑物；放空建筑物设置在储水区的底部，泄洪建筑物设置在储水区的上部，取水建筑物设置在储水区的中部。本实施例的泄洪建筑物的进水口底面高程等于或略低于储水区的正常水位高程；放空建筑物的进水口底面高程等于或略低于储水区的死水位高程；取水建筑物上连接设有输水管道，且取水建筑物的取水口高程位于储水区的死水位高程与正常水位高程之间。

本实施例的岩溶漏斗水库，采用双曲拱形梁板封堵结构封堵岩溶漏斗天然排水通道，并在双曲拱形梁板封堵结构和位于其上部的岩溶漏斗的周边岩体之间形成用于储水并经防渗漏处理的储水区，使得岩溶漏斗具备了储存地表水形成水库的条件；放空建筑物可以放空水库，以便检修库区的各类建筑物；泄洪建筑物可以及时排走多余来水，以确保水库安全运行；取水建筑物可与输水管道连接，取水用于生产、生活；另外，由于岩溶漏斗周边的污染源有限、水土流失问题不严重，因此，岩溶漏斗水库的泥沙淤积问题不突出，水库水质也较好。

本实施例的双曲拱形梁板封堵结构，包括沿岩溶漏斗的漏水通道的内壁环绕一周设置的混凝土基座4，混凝土基座4的底面和外侧面均与岩溶漏斗的周边岩体1接触。混凝土基座4内设有用于封堵岩溶漏斗的漏水通道的混凝土板，混凝土板的下方设有用于支撑混凝土板的混凝土梁，混凝土梁包括横梁5a和纵梁5b，横梁5a和纵梁5b的两端均设置在混凝土基座4上。在竖直向下的视图方向上，横梁5a和纵梁5b相互正交，且横梁5a和纵梁5b在相交处的顶面高程相等，横梁5a和纵梁5b的顶面形成用于支撑混凝土板的双曲拱面网格结构，如图6所示。

进一步，混凝土板包括上层混凝土板6和位于上层混凝土板6下方的下层混凝土板7。本实施例的上层混凝土板6和下层混凝土板7内均设有施工缝ⅰ，施工缝ⅰ内填充设有止水材料。且设置在上层混凝土板6的施工缝ⅰ和设置在下层混凝土板7的施工缝ⅰ呈错位设置。另外，混凝土板与混凝土基座4之间设有施工缝ⅱ，施工缝ⅱ内填充设有止水材料。通过在混凝土板与混凝土基座4间设置施工缝ⅱ，施工缝ⅱ内填充止水材料，不仅满足防渗要求，更有利于减少混凝土板的应力，从而减少混凝土板的工程量，经济性好。通过将混凝土板设置为上层混凝土板6和下层混凝土板7的双层结构，且设置在上层混凝土板和下层混凝土板内的施工缝ⅰ错位布置不重合，使得封堵结构的防渗性能更好，使用寿命更长。

进一步，混凝土基座4上设有用于设置混凝土梁5的槽，横梁5a和纵梁5b的两端分别设置在槽内。当混凝土梁采用预制方法施工制作时，可将预制的横梁5a和纵梁5b的两端直接安装在槽内实现定位；当混凝土梁采用现浇方法施工制作时，可直接在对应的两个槽之间现浇制作横梁5a和纵梁5b。具体的，混凝土梁采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土制成，本实施例的混凝土梁采用钢筋混凝土制成；混凝土基座4采用钢筋混凝土制成；混凝土板采用钢筋混凝土或沥青混凝土制成，本实施例的混凝土板采用钢筋混凝土制成。

本实施例的双曲拱形梁板封堵结构，通过将纵梁和横梁的顶面形成用于支撑混凝土板的双曲拱面网格结构，可把库水和泥沙自重等荷载转化为压力传递到周围岩体上，有效减少封堵结构承受的拉力，从而减少混凝土梁的工程量，经济性好；特别适用于封堵大型岩溶漏斗水库的库底。

本实施例还提出了一种双曲拱形梁板封堵结构的施工方法，包括如下步骤：

1）清除或治理危岩体：清除或治理双曲拱形梁板封堵结构2顶面高程以上的危岩体；

2）开挖混凝土基座基坑：开挖混凝土基座基坑至设计高程，并清除或治理基坑边坡不稳定岩体；

3）施工混凝土基座：在开挖好的混凝土基座基坑内施工混凝土基座4，并注意养护混凝土，防止开裂；

4）施工混凝土梁：施工混凝土纵梁5b和横梁5a，注意养护混凝土，防止开裂；

5）施工下层混凝土板：在已施工的混凝土梁顶面施工下层混凝土板7，并注意养护混凝土，防止开裂；

6）施工下层止水：在已施工的混凝土基座4与下层混凝土板7之间的施工缝ⅱ和在下层混凝土板的施工缝ⅰ内填充止水材料；

7）施工上层混凝土板：在已施工的下层混凝土板顶面施工上层混凝土板6，并注意养护混凝土，防止开裂；

8）施工上层止水：在已施工的混凝土基座4与上层混凝土板6之间的施工缝ⅱ和在上层混凝土板的施工缝ⅰ内填充止水材料。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。