一种水下填料抛填系统的制作方法

本实用新型涉及水利水电工程施工技术领域，具体为一种水下填料抛填系统。

背景技术：

在水利水电工程领域中，推移质拦挡坝作为当今水电站大坝的一重要建筑物。受主体建筑物及周边地质条件的影响，水电站的推移质拦挡坝均设置在水面线以下。拦挡坝大多采用大粒径石料抛填形成，主要起到拦截上游推移质（流沙、卵石、污木等）、保护水电站大坝的整体稳定。施工过程中必须保证拦挡坝的施工体型满足，才能使其发挥应有的作用及功能。

拦挡坝通常布置于水电站大坝上游河段0.2km范围，填料高度一般小于10.0m（受建筑物功能及外界因素影响略有偏差）。由于其需要利用自身结构进行稳定堆积，填料坡度均大于1:1.5。在填筑段河道高流速情况下，填筑料的质量、体型施工控制难度极大。

常规施工过程中，针对水下填料大多在枯水期采用两端向中间进占法进行。该方法可基本实现水下拦挡坝的填筑，但受填筑料的影响（填筑料内一般含有大量细骨料），当上游推移质移动至拦挡坝时由于拦挡坝本身不具备透水、过滤作用，当推移质堆积较多时，易于破坏拦挡坝结构。采用枯水期进占法填料需给施工设备提供施工道路，填筑体型往往比设计体型大，加之河道地质条件的不确定性，增加了施工成本及施工难度。同时，机械设备及人员在临水区作业，安全风险极大。

因此，针对拦挡坝常规水下填料方法的系列弊端，需进行拦挡坝水下填料新方法的研究。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够解决常规填料体型、质量难以保证及施工难度大等技术难题的一种水下填料抛填系统。技术方案如下：

一种水下填料抛填系统，包括用于承载抛填物的底卸船，底卸船上设有绞车；远离拦挡坝中心线的上游一侧河岸上设有上游侧卷扬机，另一侧河岸设有边坡锚锭，上游侧卷扬机和边坡锚锭分别通过钢绞线与所述绞车连接，用于调整底卸船沿水流方向的位移；靠近拦挡坝中心线的上游两侧河岸上各设一台下游侧卷扬机，两台下游侧卷扬机分别通过钢绞线与所述绞车连接，用于调整底卸船平行于拦挡坝中心线方向的位移。

进一步的，所述拦挡坝中心线处的河床线外侧设有码头，码头上配置有用于底卸船装料的履带吊及粒径满足要求的抛填物。

更进一步的，所述上游侧卷扬机、边坡锚锭和下游侧卷扬机底部均通过锚杆紧固于河岸上。

更进一步的，所述抛填物11的粒径不小于100cm。

一种水下填料抛填系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：结合拦挡坝施工区地形地质特点、施工位置及河道情况，进行上游侧卷扬机、两台下游侧卷扬机及边坡锚锭位置的确定及施工；

步骤2：将底卸船置入河道内，并通过钢绞线将绞车与上游侧卷扬机、两台下游侧卷扬机及边坡锚锭进行链接；

步骤3：调整底卸船位置使其与拦挡坝中心线对应；

步骤4：吊装抛填物至底卸船上；

步骤5：调整上游侧卷扬机、两台下游侧卷扬机及绞车，使底卸船自由的游走在挡坝中心线上，启动底卸船底部的电磁阀门使抛填物自由下料于河道内，完成不同位置的水下填料施工，直至形成满足设计体型要求的拦挡坝。

本实用新型的有益效果是：本实用新型较传统常规的施工措施在施工效率、施工时间及施工质量等方面得到了显著的提高，可为类似工程提供借鉴依据；且本方法工序清晰、操作简单、施工安全、质量保证率高、推广价值高、施工成本低。

附图说明

图1为本实用新型中水下填料抛填系统的结构示意图。

图2为本实用新型中水下填料抛填系统施工过程示意图。

图中：1-水流方向；2-边坡锚锭；3-河床线；4-拦挡坝中心线；5-上游侧卷扬机；6-下游侧卷扬机；7-码头；8-钢绞线；9-绞车；10-底卸船；11-抛填物；12-履带吊。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。如图1所示，一种水下填料抛填系统，包括用于承载抛填物11的底卸船10，底卸船10上设有绞车9；远离拦挡坝中心线4的上游一侧河岸上设有上游侧卷扬机5，另一侧河岸设有边坡锚锭2，上游侧卷扬机5和边坡锚锭2分别通过钢绞线8与所述绞车9连接，用于调整底卸船10沿水流方向的位移；靠近拦挡坝中心线4的上游两侧河岸上各设一台下游侧卷扬机6，两台下游侧卷扬机6分别通过钢绞线8与所述绞车9连接，用于调整底卸船10平行于拦挡坝中心线4方向的位移。

在河道两岸顺水流方向平行布置卷扬机、边坡锚锭共计4个（卷扬机右岸2个、左岸1个卷扬机1个边坡锚锭）；各卷扬机与边坡锚锭采用钢绞线进行链接，各钢绞线与底卸船采用绞车绞接的方式链接；上游侧的卷扬机及边坡锚锭在钢绞线的牵引下控制底卸船顺水流方向的位移，下游侧的两台卷扬机在钢绞线的牵引下控制底卸船平行于拦挡坝中心线方向的位移；利用三台卷扬机的共同协调收放，实现底卸船在固定轴线上的自由移动；在河道两岸拦挡坝轴线处选择较为宽阔、交通条件好的区域作为底卸船填料的码头；在码头上配置有用于底卸船装料的履带吊及粒径满足要求的抛填物。在河床线3外侧布置码头7，码头上固定有一台履带吊12及若干抛填物11；所述底卸船10布置于河床线3内测，绞车9固定在底卸船10上；所述的抛填物11利用履带吊12吊装至底卸船10上，底卸船下料口中心位置应为拦挡坝中心线4的位置。

所述的卷扬机、边坡锚锭底部均设置有一定深度的锚杆，用于加强固定，使其在运行过程中更加稳固。

施工步骤如下：

步骤1：结合拦挡坝施工区地形地质特点、施工位置及河道情况，进行上游侧卷扬机5、两台下游侧卷扬机6及边坡锚锭2位置的确定及施工；并根据3台卷扬机的位置及相邻河床线3的地质情况进行码头7的场地平整处理；

步骤2：结合抛填物11的粒径情况，进行底卸船10的制作；将底卸船10置入河道内，并通过钢绞线8将绞车9与上游侧卷扬机5、两台下游侧卷扬机6及边坡锚锭2进行链接；

步骤3：调整底卸船10位置使其与拦挡坝中心线4对应；

步骤4：利用码头7上的履带吊12吊装抛填物11至底卸船10上；底卸船10的中心位置应始终与拦挡坝中心线4保持一致；

步骤5：调整上游侧卷扬机5、两台下游侧卷扬机6及绞车9，使底卸船10自由的游走在挡坝中心线4上，启动底卸船10底部的电磁阀门使抛填物11自由下料于河道内，完成不同位置的水下填料施工，直至形成满足设计体型要求的拦挡坝。

本实施例的抛填系统可分为：固定层、驱动层、供料层及链接行走层。

其中：固定层分别为水流方向1、边坡锚锭2、河床线3、拦挡坝中心线4构成，水流方向1主要是用于现场施工参考并确定水流趋势，边坡锚锭2主要用于锚固具体施工构件，河床线3以指导现场的施工及确定河道周边的地质情况，拦挡坝中心线4用于控制拦挡坝的抛填体型结构。驱动层分别为上游侧卷扬机5和两台下游侧卷扬机6组成，上游侧卷扬机5、两台下游侧卷扬机6固定于河道两岸稳定边坡上，主要起到动力作用。供料层分别为履带吊12、码头7构成，码头7布置于拦挡坝轴线附近的河岸处，码头上部停放履带吊12，用于拦挡坝施工过程中的供料。链接行走层分别为钢绞线8、绞车9、底卸船10及抛填物11构成，钢绞线8主要用于链接卷扬机及控制边坡锚锭2，同时控制底卸船10的位移，绞车9与卷扬机进行协调配合，抛填物11主要为粒径较大的粗骨料（拦挡坝用料），绞车9焊接+构件链接于底卸船10上，抛填物11利用履带吊12吊入底卸船10上。

本实施例的目的是解决抛填物11在水下、高水流、宽河道状态下一次、精准填料的技术问题，实施过程中需结合拦挡坝体型结构、河段附近地质情况、河道水文情况作出相应的调整。本方法主要适用于在高水流情况下水下抛填物11的填筑施工，填筑料最小粒径不宜小于100cm，粒径过小时易于被水流带走，从而影响拦挡坝的施工体型及质量，并一定程度的造成抛填工作量的增加。卷扬机及边坡锚锭2安装过程中的入岩深度应严格进行受力计算，同时考虑水流、荷载情况下的影响，避免运行过程中出现脱落现象，一定程度的影响施工安全。底卸船10上的抛填物11吊装过程中应均匀码放，避免下料过程中出现卡石现象，影响底卸船10的运行时间及拦挡坝施工工期。卷扬机运行过程中应匀速、协调配合，避免受力不一致出现钢绞线8脱落的现象。码头7距离河床线3应有一定的安全距离，避免水流冲刷对码头造成破坏，影响施工作用安全。每个下料部位的下料量应进行准确计算，确保最终堆集体型满足设计体型要求，造成施工成本增加。

具体实施注意事项：

1）、抛填物11的最小粒径应严格控制，针对不合格的抛填物11应进行剔除。

2）、底卸船10与绞车9的连接应牢固，焊接部位应采取满焊处理，必要时进行连接部位的相应试验。

3）、底卸船10个构件焊接部位应采取满焊处理，必要时进行相应的闭水试验。

4）、底卸船10最大装料重量应严格进行计算及试验，保证施工过程中不出现下沉。

5）、卷扬机及边坡锚锭2施工过程中锚杆的入岩深度应进行计算，避免施工过程中出现脱落。

6）钢绞线8及底卸船10其相关构件的材料应选择强度、质量较好的材料制成。

7）下料过程中应结合底卸船10的下料部位准确收放卷扬机及绞车9，避免受力不一致造成钢绞线8脱落的现象。

8）履带吊12的选型应与抛填物11的最大粒径匹配，避免吊装过程中出现倾倒现象。

9）、根据河道水流情况，可适当进行底卸船10下料口中心位置的调整，使底卸船10下料口中心位置略靠近拦挡坝中心线4上游，使其下料过程中在水流作用下抛填物11准确下料至拦挡坝设计体型范围内。

工程运用

工程位于新疆维吾尔自治区南疆喀什地区莎车县霍什拉甫乡和克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县的库斯拉甫乡交界处，距喀什约310km。阿尔塔什水利枢纽工程是叶尔羌河干流山区下游河段的控制性水利枢纽工程，是叶尔羌河干流梯级规划中“两库十四级”的第十一个梯级。阿尔塔什水利枢纽工程挡水大坝为混凝土面板砂砾石－堆石坝，坝顶宽度为12m，坝长795m。上游主堆石区采用砂砾石料，坝坡坡度为1：1.7，下游坝坡坡度为1：1.6，在下游坡设15m 宽，纵坡为 8%的“之”字形上坝公路，最大断面处下游平均坝坡坡度为 1 ：1.89 。

拦挡坝布置于导流洞进口上游约140m处，按拦挡上游推移质量的60%考虑。拦挡坝采用大粒径骨料或混凝土四面体堆筑，最大高度8m，坝顶长度约89m，顶宽10m，两侧坡比1：1.5，总填筑方量约9810方。施工过程中采用本方案后，较传统施工工艺在施工效率、施工时间上得到了显著提高。结合阿尔塔什水利枢纽工程的施工方法，可为类似工程提供经验。