本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种将高土石坝的导流洞施工支洞改造为生态供水洞的改造结构。
背景技术：
目前，我国西南区域高山峡谷区修筑多座大型特高土石坝水电工程，如双江口、两河口、长河坝、猴子岩等，这些工程的施工导流都采用围堰一次拦断+导流洞泄流的方式。
高土石坝工程规模宏大，建设周期很长，下闸蓄水难度高，牵扯众多复杂因素，具有如下难点：下游不断流，下泄流量需要满足生态供水流量的要求；蓄水期需要控制水位上升速度以保证土石坝坝体的安全。目前，高土石坝一般都需要专门设置一条生态供水洞满足上述要求。然而，专门设置一条生态供水洞的工程规模大，投资高，建设周期长。
技术实现要素：
为克服现有高土石坝需要设置专门的生态供水洞，导致成本高，施工周期长等不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能将导流洞施工支洞进行改造，与导流洞一起作为生态供水的洞的改造结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
导流洞施工支洞用作生态供水洞的改造结构，包括导流洞和设置在导流洞旁侧的施工支洞，所述施工支洞分为上施工支洞和下施工支洞，其中上施工支洞的入口与河道连通，出口与导流洞连通，下施工支洞的入口与上施工支洞相连，出口与导流洞连通，所述上施工支洞与导流洞相连的一端设有闸门，闸门上游侧设有弧形门闸室，所述下施工支洞与导流洞的连接处设有封堵堵头，所述上施工支洞与下施工支洞的连接处设有连接堵头。
进一步的是，所述上施工支洞的出口端通过弧形过渡与导流洞相连。
进一步的是，所述弧形过渡段的半径大于5倍以上施工支洞的洞径，转角小于60°。
进一步的是，所述下施工支洞的入口与上施工支洞的弧形过渡段相连，所述连接堵头的迎水面为与上施工支洞的弧形过渡段相匹配的弧面。
进一步的是，所述上施工支洞的出口端内设有衬砌结构段，所述闸门和弧形门闸室设置在衬砌结构段内，所述衬砌结构段远离导流洞的一端设有渐变过渡段。
对上述导流洞施工支洞用作生态供水洞的改造结构的施工方法，包括以下步骤：
a、在导流洞施工期，以上施工支洞和下施工支洞作为导流洞施工的交通洞；
b、导流洞施工完成后，在下施工支洞的出口端设置封堵堵头，在上施工支洞的出口端设置闸门；
c、大坝施工期，先用闸门封堵上施工支洞，利用导流洞过流河水，然后修筑大坝围堰，进行大坝施工；
d、大坝施工完成后，导流洞下闸蓄水期，先拆除上施工支洞中的闸门，然后通过调节上施工支洞中的弧形门闸室来使生态供水经上施工支洞到导流洞进行过流，同时可对水库水位上升进行控制；
e、大坝达到蓄水要求后，关闭上施工支洞中的弧形门闸室停止供水，随后在上施工支洞的弧形门闸室与导流洞之间设置永久堵头，改建完成。
进一步的是，在利用导流洞进行过水期间的枯水期，在上施工支洞的入口设置围堰，然后对上施工支洞进行改建，包括在上施工支洞与下施工支洞的连接处设置连接堵头、弧形门闸室以及衬砌段的渐变段施工，以使上施工支洞满足生态供水的过流要求。
本发明的有益效果是：
1、通过将施工支洞改建为生态供水洞，省去了重新设置一条生态供水洞的工程，具有良好的经济效益，且大幅缩短了工期；
2、使得施工支洞不同时期具备不同的功能，导流洞的施工期，施工支洞作为导流洞施工的交通洞；大坝的施工期，通过设置封堵堵头和挡水闸门，保证了导流洞的正常导流功能；大坝蓄水期，较好的解决了高土石坝导流洞下闸蓄水期不断流，满足下游生态流量的要求，同时解决了高土石坝水库水位上升不易控制的难题；
3、逐步改造，充分利用不同时期高土石坝施工导流的特点，后续改造在前一改造的基础上进行，这样可以极大的缓解后期施工的工期压力，缩短了关键线路的施工工期。
附图说明
图1是导流洞施工期结构示意图。
图2是大坝施工期结构示意图。
图3是导流洞下闸蓄水期结构示意图。
图4是蓄水结束后的结构示意图。
图5是弧形闸门结构段示意图。
图中标记为，1-导流洞，2-上施工支洞，3-下施工支洞，21-闸门，22-弧形过渡段，23-衬砌结构段，24-永久堵头，25-弧形门闸室，31-封堵堵头，32-连接堵头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3所示，导流洞施工支洞用作生态供水洞的改造结构，包括导流洞1和设置在导流洞1旁侧的施工支洞，所述施工支洞分为上施工支洞2和下施工支洞3，其中上施工支洞2的入口与河道连通，出口与导流洞1连通，下施工支洞3的入口与上施工支洞2相连，出口与导流洞1连通，所述上施工支洞2与导流洞1相连的一端设有闸门21，闸门21上游侧设有弧形门闸室25，所述下施工支洞3与导流洞1的连接处设有封堵堵头31，所述上施工支洞2与下施工支洞3的连接处设有连接堵头32。该结构改造施工完成后，导流洞过水期，可利用闸门21对上施工支洞2进行封堵，利用封堵堵头31对下施工支洞3进行封堵；在导流洞1下闸蓄水期，可拆除闸门21，利用弧形门闸室25进行控制，使上游河水沿着上施工支洞2进入导流洞1，再流向下游形成生态供水，省去了重新设置一条生态供水洞的工程，具有良好的经济效益，大幅缩短了工期。弧形门闸室25的具体结构如图5所示，其顶部为敞开式，便于安装和调节弧形门闸室25。
设置连接堵头32的目的是，如果没有连接堵头32，在进行生态水过流时，虽然下施工支洞3的出口端已经通过封堵堵头31封住，水流无法过流，但在河水充满下施工支洞3后，新进的水流仍然会在上施工支洞2与下施工支洞3的连接处形成冲击紊流，不能满足下游生态供水要求，并且由于下施工支洞3位置较低，后续还需要将水抽出，较为麻烦，增加无用工程。并且在设置了连接堵头32后，水流直接从上施工支洞2过流，减少了路径，也就减少了施工支洞的改建、加固等工程。
该改造结构的施工方法，包括以下步骤：
a、在导流洞施工期，以上施工支洞2和下施工支洞3作为导流洞1施工的交通洞，完成后的结构如图1所示；
b、导流洞施工完成后，在下施工支洞3的出口端设置封堵堵头31，在上施工支洞2的出口端设置闸门21和和弧形门闸室25，完成后的结构如图2所示；
c、大坝施工期，先用闸门21封堵上施工支洞2，利用导流洞1过流河水，然后修筑大坝围堰，进行大坝施工；
d、大坝施工完成后，导流洞1下闸蓄水期，先拆除上施工支洞2中的闸门21，然后通过调节上施工支洞中2的弧形门闸室25来使生态供水经上施工支洞2到导流洞1进行过流，同时可对水库水位上升进行控制，如图3所示；
e、大坝达到蓄水要求后，关闭上施工支洞2弧形门闸室25停止供水，随后在上施工支洞2的弧形门闸室25与导流洞1之间设置永久堵头24，改建完成，完成后的结构如图4所示。
通过对传统的施工支洞进行改造，使得施工支洞不同时期具备不同的功能，导流洞1的施工期，施工支洞作为导流洞施工的交通洞；大坝的施工期，通过设置封堵堵头31和闸门21，保证了导流洞1的正常导流功能；大坝蓄水期，较好的解决了高土石坝导流洞下闸蓄水期不断流，满足下游生态流量的要求，同时解决了高土石坝水库水位上升不易控制的难题。并且整个改造工程为逐步改造，充分利用不同时期高土石坝施工导流的特点，后续改造在前一改造的基础上进行，这样可以极大的缓解后期施工的工期压力，缩短了关键线路的施工工期。
由于施工支洞的主干路一般与导流洞1平行，在需要与导流洞1连通时则需要设置转角拐向导流洞1，现有的方案一般是采用直角转弯，但为了在后续过流生态供水时减少水流对施工支洞的冲击，在所述上施工支洞2的出口端通过弧形过渡段22与导流洞1相连。进一步的，为了达到最平顺的过流，所述弧形过渡段22的半径应大于5倍上施工支洞2的洞径，转角小于60°。
如图3所示，所述下施工支洞3的入口与上施工支洞2的弧形过渡段22相连，为了与上施工支洞2的弧形过渡段22相契合，将所述连接堵头32的迎水面设置为与上施工支洞2的弧形过渡段22相匹配的弧面。
为了避免生态水流从上施工支洞2进入导流洞1时对上施工支洞2的出口形成冲刷，在所述上施工支洞2的出口端内设有衬砌结构段23，所述闸门21和弧形门闸室25设置在衬砌结构段23内，所述衬砌结构段23远离导流洞1的一端设有渐变过渡段。该衬砌结构段23同时能够为后续设置永久堵头24提供施工基础。
考虑到整个工期情况，对上施工支洞2的改建最好在利用导流洞1进行过水期间的枯水期进行，具体为，在上施工支洞2的入口设置围堰，然后对上施工支洞2进行改建，包括在上施工支洞2与下施工支洞3的连接处设置连接堵头32、弧形门闸室25以及衬砌结构段23的渐变段施工，以使上施工支洞满足生态供水的过流要求。
本申请的改造结构充分利用了施工支洞和导流的结构特点，通过逐步的改造使整个工程不仅满足了生态供水要求，节约了成本和工期，更是在不同施工阶段起到了不同作用，甚至解决了高土石坝水库水位上升不易控制的难题，具有很好的实用性和应用前景，为类似工程提供了良好的借鉴。