渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑及方法与流程

本发明属于水利水电工程施工导流技术领域，更加具体来说是渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑及方法。

背景技术：

为解决地区水资源的不平衡，我国的调水工程越来越多。随着工程的建成运行，输水渠道受渠道水位变化、排水体系运行状况、冻融、施工质量等多种因素的影响，可能会出现混凝土衬砌板开裂、塌陷、抗浮失稳等形式的损坏，会在一定程度上导致渠道局部水头损失增加、防渗体系破坏、严重时导致边坡失稳，影响到渠道的安全运行。

目前渠道修复一般为断水修复，但对于大型调水工程，如已投入运行的南水北调中线工程，担负着向北京、天津及河北、河南省沿渠线大中型城市居民生活及工业生产的供水任务，一旦供水中断，影响面广、造成的社会影响大。因此，需要在不中断渠道输水条件下，采用围堰形成基坑，在围堰的保护下进行渠道衬砌干地修复施工，尽可能连续向用户供水，提高供水服务质量。

常规围堰材料一般为土石、混凝土、砌石、钢板桩等。混凝土、砌石围堰难以在水下施工；土石围堰断面较大，在有限的渠道断面中形成基坑布置相对困难，水土流失可能导致沿线输水倒虹吸及渠道淤积，影响渠道输水能力，污染渠道内水质；钢板桩围堰一般要插入堰基一定深度保持稳定，或基础浇筑混凝土，会对渠道结构造成损害。围堰形成基坑后，由于渠道衬砌板及防渗层下部一般设有的排水垫层连通，垫层内间隔一定距离布置有排水暗管，在衬砌板内的透水软管端部设置有逆止阀等措施，在基坑外渠道输水水位较高时，基坑内衬砌板下部会承受很高的水头，发生扬压力破坏。

另外输水渠道较长，待修复部位可能分布在沿线多个不同地方，迫切需要一种施工快速、便捷、可循环使用的修复装置。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑。

本发明的第一目的通过如下方案来实施的：渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑，通水渠道包括沿输水方向铺设的衬砌板和沿所述的衬砌板对称设置的倾斜的渠坡；

在通水渠道上设置有围堰，所述的围堰位于所述的通水渠道的一侧并与渠坡固定在一起；所述的围堰的下部与所述通水渠道形成干地基坑，

所述的围堰为模块式浮箱钢结构，在所诉的围堰内部设置有排气、排水结构，在所述的围堰的底部设置有橡皮垫，所述的橡皮垫紧贴在所述的衬砌板上；

在所述的围堰由若干个箱体组成，每个箱体直接通过锁扣连接，并在相邻的箱体之间设置有止水结构；

在所述的衬砌板和防渗层的下部设有排水层，在所述的排水层内等间距安装有透水软管，在每个所述的透水软管的端部均设置有逆止阀，在所述的干地基坑外围上已拆除的逆止阀上安装有阻塞器，在所述的阻塞器与所述的围堰的边缘之间的逆止阀上均安装有潜水泵。

在上述技术方案中：所述的围堰在输水渠道内呈“[”型结构。

在上述技术方案中：所述的阻塞器安装在所述的干地基坑外围的第二或第若干排的已拆除的逆止阀的孔口上。

在上述技术方案中：所述的干地基坑与所述的通水渠道之间设置的排水层始终保持连通。

在上述技术方案中：所述的通水渠道的为倒梯形结构。

在上述技术方案中：所述的干地基坑的另一侧始终保持通水。

在上述技术方案中：保持所述的围堰内的逆止阀保持敞开状态。

在上述技术方案中：在所述的干地基坑内安装有潜水泵。

本发明的第二目的在于提出一种施工方法即为渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑的方法。

本发明的第二目的通过如下方案来实施的：渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑的方法，包括如下步骤；

①、安装阻塞器：在所述的通水渠道的一侧设置有围堰，所述的围堰与底部的衬砌形成干地基坑，所述的干地基坑预先不进行排水，拆除干地基坑外围第二或第若干排逆止阀后，再在已拆除逆止阀拆除留下的孔内安装阻塞器，所述的阻塞器阻塞通水渠道内的水与下部排水层的水流通道；

②、安装潜水泵：在干地基坑外的阻塞器阻塞的范围内与干地基坑边界之间内的逆止阀的孔口上均安装潜水泵；

③、干地基坑内排水处理：保持所述的干地基坑区域内的逆止阀始终敞开；

④、围堰拆除：渠道修复完成后，将围堰拆卸为若干个浮箱，通过牵引船将浮箱水运或上岸陆运至下一个待修点进行修复。

在上述技术方案中：若所述的干地基坑内出现大量渗水，可在所述的干地基坑安装潜水泵。

本发明具有如下技术优点：1、本发明围堰采用模块式浮箱钢结构，便于储备、运输，可实现围堰在水中沉浮，有利于围堰的水下施工及拆除，不会对渠道水流造成污染，并可重复利用，节约成本。

2、本发明围堰底部设一层橡皮垫，防止其与渠道混凝土衬砌板直接接触而造成二次破坏，同时在钢围堰工作状态下起到一定止水作用。

3、本发明围堰在渠道内布置为“[”型并形成半围式基坑，通过束窄后的渠道输水，渠道仍具有较高的输水能力，对南水北调中线总干渠输水能力可达到设计能力的75％-90％左右。

4、本发明能够大幅降低基坑内的水头，有效减小基坑内衬砌承受的扬压力，使基坑内衬砌所承担的扬压力在结构能够承受的范围之内，避免衬砌发生扬压力破坏。

5、本发明解决了在不中断供水条件下渠道修复问题，具有较大社会效益和经济效益。

附图说明

图1本发明平面布置示意图。

图2本发明A-A面横剖面图。

图中：通水渠道1、衬砌板2、渠坡3、围堰4、排气、排水结构4.1、干地基坑5、防渗层6、排水层7、透水软管8、逆止阀9、阻塞器10、潜水泵11。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

对南水北调中线一期总干渠进行了技术研究，该工程采用梯形断面，全断面现浇混凝土衬砌板厚8cm-10cm，衬砌板下部采用复合土工膜防渗，渠道排水系统一般由排水垫层、排水暗管(透水软管)、逆止阀等组成，具有长距离输水渠道的代表性。

本发明渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑，其特征在于：通水渠道1包括沿输水方向铺设的衬砌板2和沿所述的衬砌板2对称设置的倾斜的渠坡3；

在通水渠道1上设置有围堰4，所述的围堰4位于所述的通水渠道1的一侧并与渠坡3固定在一起；所述的围堰4的下部与所述通水渠道1形成干地基坑5，

所述的围堰4为模块式浮箱钢结构，在所诉的围堰4内部设置有排气、排水结构4.1，在所述的围堰4的底部设置有橡皮垫，所述的橡皮垫紧贴在所述的衬砌板2上；防止围堰4对渠道混凝土衬砌造成二次伤害；

在所述的围堰4由若干个箱体组成，每个箱体直接通过锁扣连接，并在相邻的箱体之间设置有止水结构；箱体端部及两侧设置止水，模块拼装在一起组合形成整体围堰，便于运输和快速安装。

在所述的衬砌板2和防渗层6的下部设有排水层7，在所述的排水层7内等间距安装有透水软管8，在每个所述的透水软管8的端部均设置有逆止阀9，在所述的干地基坑5外围上已拆除的逆止阀9上安装有阻塞器10，在所述的阻塞器10与所述的围堰4的边缘之间的逆止阀9上均安装有潜水泵11，潜水泵11抽水并就地向孔外排放。

所述的围堰4在输水渠道1内呈“[”型结构，形成半围式基坑，维护渠道一侧，通过束窄后的渠道输水。

所述的阻塞器10安装在所述的干地基坑5外围的第二排或第若干排上的已拆除的逆止阀9上(并不是拆除第二排之后的每一排逆止阀9，只是拆除第二排之后的某一排逆止阀9，包括第二排逆止阀9在内)。

所述的通水渠道1的为倒梯形结构或矩形结构，所述的干地基坑5与所述的通水渠道1之间设置的排水层7始终保持连通。

所述的干地基坑5的另一侧始终保持通水，通过束窄后的渠道输水；保持所述的围堰4内的逆止阀9保持敞开状态。

若所述的干地基坑5内出现大量渗水，可在所述的干地基坑5安装潜水泵11。

本发明渠道衬砌修复不中断输水条件下围堰半围式基坑的方法，其特征在于：包括如下步骤；

①、安装阻塞器：在所述的通水渠道1的一侧设置有围堰4，所述的围堰4与底部的衬砌形成干地基坑5，所述的干地基坑5预先不进行排水，拆除干地基坑5外围第二或第若干排逆止阀9后，再在已拆除逆止阀9拆除留下的孔内安装阻塞器10，所述的阻塞器10阻塞通水渠道1内的水与下部排水层7的水流通道；

②、安装潜水泵：在干地基坑5外的阻塞器10阻塞的范围内与干地基坑5边界之间内的逆止阀9的孔口上均安装潜水泵11；

③、干地基坑内排水处理：保持所述的干地基坑5区域内的逆止阀9始终敞开；

④、围堰拆除：渠道修复完成后，将围堰4拆卸为若干个浮箱，通过牵引船将浮箱水运或上岸陆运至下一个待修点进行修复。

对南水北调中线一期总干渠进行了技术研究：分析计算渠道的渠堤填土渗透系数为1×10^-4cm/s，地基为均匀弱透水层的渗透系数为1×10^-5cm/s，渠道水位为7.2m，即使在高地下水位为10m的情况，采用本技术方案基坑内渠道衬砌板承受的扬压力为0-1.6m水头；采用本技术方案在基坑内同时设置微型排水泵抽水，基坑内渠道衬砌板承受的扬压力为0m水头。

采用本技术方案，基坑内渗水量明显减小，基坑内排水与衬砌板施工相互干扰小，有利于基坑内衬砌板的修复施工。分析计算表明采用本技术方案在基坑外设置专用阻塞器、专用微型排水泵抽水，地下水位为0m时基坑外抽水量为134m³/d，内渗水量仅为0.3m³/d；本技术方案在基坑内同时设置微型排水泵抽水，地下水位为10m时基坑外抽水量为140m³/d，基坑内渗水量为4.3m³/d。