一种地下水库半圆弧旋转闸门井的制作方法

本发明属水文地质、地下水科学领域，尤其涉及一种地下水库半圆弧旋转闸门井，地下水库是一种水文地质与地下水资源领域中的重要水利工程措施，传统的地下水库坝体虽然能起到有效的拦蓄截流作用，在坝前形成地下水库，但是坝体一旦建成，就会形成永久的不透水墙体，若地下水库中水体一旦出现污染等问题，就需要可人工控制的地下水库闸门，可同时保障地下水库水体的水量和水质问题。

背景技术：

地下水库按工程构筑形式可分为有坝、无坝和混合类型三种。在无完整的隔水边界的储水构造时，需建设拦截地下径流的地下坝体作为地下水库的隔水边界，阻止了地下水库库区内的地下径流的外泄和库区外地下径流的入侵（如海水入侵）。地下水坝体作为地下工程，早期的主要施工方法有：明挖施工法、钢板桩法、排列桩法等。在1976年，日本提出smw工法连续墙技术，并在世界各国广泛应用。该方法是利用专门的多轴搅拌就地钻进切削土体，同时在钻头端将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，在水泥土混合未固结前再将h型钢插入搅拌桩体内，形成具有一定强度和刚度的、连续完整无接缝的地下连续墙体。但经验表明，深度超过40m的井孔约有20%井孔比率需要调整，深度越大，需要调整的井孔比率也越大。在我国，高压喷射灌浆技术应用范围较广，采用钻孔将装有特制合金喷嘴的灌浆管下到预定位置，用高压泥浆泵将泥液喷射出来，使土粒在喷射流束作用下，与泥液搅拌混合，形成固结体。上述方法形成的连续坝体，可有效的控制库区内外的水力联系。本发明提出地下水库闸门设计方案，在有效拦蓄库区内地下水体的基础上，若需排出库区内水体，可通过闸门井控制达到目的。

技术实现要素：

目前传统的地下坝体多采用灌浆帷幕、筑坝等方法，可截断地下潜流，坝体一旦建成，就形成地下水库的永久性不透水边界，可有效的储存地下水资源，但除了水量，环境因素也是决定地下水库兴利与否的关键，一方面，库区水体一旦受到污染，不能得到有效控制，被污染的地下水库就失去了他的意义，另一方面，建立地下水库后若水位过高，会对库区内生物的生长也产生不利影响。综合考虑以上问题，本发明提出可操作性强的一种地下水库半圆弧旋转闸门井，实现本发明所采取的技术方案是：一种地下水库半圆弧旋转闸门井，由水泥灌浆坝体、粘土井及旋转式闸门井组成，所述水泥灌浆坝体是通过灌浆井，按一定角度（保障各灌浆井间坝体的连续性）向两端进行高压喷射灌浆，在各灌浆井之间形成地下坝体，在两侧水泥灌浆坝体中间，按一定间隔设置粘土井，所述粘土井是井中注入粘土到井口，使井中原地层中可透水的砂层都被粘土所替代，充分起到隔水的效果，粘土井2的井壁上仍设有可透水的砂层段，但此时在各粘土井间的间隔处，水流是能够通过，在各粘土井之间设置闸门井，闸门井内设置半圆弧旋转闸门，半圆弧旋转闸门两侧的粘土井上相对设有有圆弧面，圆弧面与半圆弧旋转闸门相吻合，且半圆弧旋转闸门能沿圆弧面转动。

本发明提出地下水库闸门设计方案，在有效拦蓄库区内地下水体的基础上，若需排出库区内水体，可通过闸门井控制达到目的。

附图说明

图1是本发明地下水库闸门平面布置图；

图2是本发明粘土井平面布置示意图；

图3是本发明闸门井工作原理剖面图；

图4是本发明水流方向闸门井关闭状态工作原理剖面图；

图5是本发明水流方向闸门井开启状态工作原理剖面图。

图中，1、水泥灌浆坝体，2、粘土井，3、旋转式闸门井，4、半圆弧旋转闸门，5、粘土，6、水流流入的方向，7、灌浆井，8、圆弧面，9、可透水的沙层段。

具体实施方式

参照附图，一种地下水库半圆弧旋转闸门井，由水泥灌浆坝体1、粘土井2及旋转式闸门井3组成，所述水泥灌浆坝体1是通过灌浆井7，按一定角度向两端进行高压喷射灌浆，在各灌浆井7之间形成地下的水泥灌浆坝体1，在两侧水泥灌浆坝体1中间，按一定间隔设置粘土井2，所述粘土井2是井中注入粘土5到井口，使井中原地层中可透水的砂层都被粘土5所替代，充分起到隔水的效果，粘土井2的井壁上仍设有可透水的砂层段9，但此时在各粘土井2间的间隔处，水流是能够通过，在各粘土井2间的间隔处设置闸门井3，闸门井3内设置半圆弧旋转闸门4，半圆弧旋转闸门4两侧的粘土井2上相对设有有圆弧面8，圆弧面8与半圆弧旋转闸门4相吻合，且半圆弧旋转闸门4能沿圆弧面8转动。

本发明是在拟建坝址两端，通过灌浆井7，按一定角度（保障各灌浆井间坝体的连续性）向两端进行高压喷射灌浆，在各灌浆井7之间形成水泥灌浆坝体1，即不透水墙体，作为地下水库的隔水边界，有效阻止该处地下水库内外的水力联系。在两端水泥灌浆坝体1中间，根据实际情况，预留一部分空间作为闸门的主体部分。主要包括两部分，首先是粘土井2，按一定间隔进行钻探并成井，通过向井中注入粘土到井口，使原地层中可透水的砂层都被粘土所替代，充分起到隔水的效果。但此时在各粘土井间的间隔处，水流是可以通过的。第二部分是在粘土井2之间，设置闸门井3，闸门井3工作原理剖面图如图3所示，图中4为半圆弧旋转闸门，5表示被粘土替换的砂层位置，6表示水流流入的方向，9是可透水的沙层段。图4、图5为水流方向闸门井关闭、开启不同状态下工作原理剖面图。图4、图5中2为粘土井，4为半圆弧旋转闸门。

本发明的工作原理如下：

为在井中可透水的砂层位置放入带有旋转功能半圆弧钢板闸门4。在闸门关闭状态下，如图4所示，半圆弧旋转闸门4旋转至含水砂层位置，使其封闭闸门井3中砂层段，可透水的砂层处被半圆弧闸门4封闭，成功阻断地下水库区内外水体的水力联系。在半圆弧闸门4开启状态下，如图5所示当半圆弧旋转闸门4旋转至两侧粘土井位置时，半圆弧旋转闸门4打开联通通道，地下水库区内外水体的发生水力联系。6表示地下水流动方向，因为各井间可能会存在一定距离，会有极少水流通过，但不足以影响地下水库的水量和水质要求。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种地下水库半圆弧旋转闸门井，其特征在于：该地下水库半圆弧旋转闸门井由水泥灌浆坝体（1）、粘土井（2）及旋转式闸门井（3）组成，在两侧水泥灌浆坝体（1）中间，按一定间隔设置粘土井（2），在各粘土井（2）间的间隔处设置闸门井（3），闸门井（3）内设置半圆弧旋转闸门（4），半圆弧旋转闸门（4）两侧的粘土井（2）上相对设有有圆弧面（8），圆弧面（8）与半圆弧旋转闸门（4）相吻合，且半圆弧旋转闸门（4）能沿圆弧面（8）转动。本发明可有效拦蓄库区内地下水体的基础上，若需排出库区内水体，可通过闸门井控制达到目的。

技术研发人员：陈学群;田婵娟;李成光;管清花;王爱芹;张文静;宋玉田;田志刚
受保护的技术使用者：山东省水利科学研究院
技术研发日：2018.06.27
技术公布日：2018.11.06