水位变幅区挡排水结构的制作方法

本发明属于水工建筑领域，具体涉及一种水位变幅区挡排水结构及其施工方法。

背景技术：

各类边坡、坝体、挡墙、渠道边墙以及河道护岸等水工建筑物中，通常情况下在建筑物两侧都有一定的水头，随着不同的运行工况或天然降水情况等，两侧水位的高低会发生变化甚至形成反压，而一旦形成反压，背坡侧的岩土体饱和后其物理力学性质参数会有所降低，且反向水压对相关建筑物形成不利荷载，影响建筑物的安全稳定性，这也是很多边坡在持续降雨后发生垮塌的原因。

为了降低反向水压，目前通常的做法是在水工建筑物的水位变幅区增设排水孔，这种做法虽可较快降低反压，但在正向压力下，水流也不可避免的进入了背坡，导致背坡岩土体的物理力学性质降低，通常需要采用增加建筑物断面尺寸等方式来维持其稳定。此外，在部分大型渠道建筑物等边坡也应用了逆止阀降压，逆止阀包括有鸭嘴式、压差扩大式等型式，但现有逆止阀的可靠性较差，运行中淤堵或失效等情况时有发生，且其正向挡水能力较差，仅适用于水头差低于20m的情况。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种排水可靠且正向挡水效果较好的水位变幅区挡排水结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水位变幅区挡排水结构，包括设置在水工建筑物的水位变幅区内的排水通道，所述排水通道的排水端处于水工建筑物的临水面上；还包括挡水盖板和开度调节机构；所述挡水盖板盖设在排水通道的排水端上，挡水盖板的上端与临水面铰接，挡水盖板能够绕其在临水面上的铰接部位翻转以打开或关闭排水通道；所述开度调节机构设置在临水面上并能够限制挡水盖板的开度；当挡水盖板处于打开的极限位置时，受到开度调节机构的限制作用，使得挡水盖板与临水面之间的夹角θ小于90°。

进一步的是，所述挡水盖板与临水面之间设置有止水结构。

进一步的是，所述止水结构包括设置在与临水面相对应的挡水盖板侧面上的环形止水部；当挡水盖板处于关闭状态时，所述排水通道的排水端处于环形止水部所围的环内。

进一步的是，所述止水结构还包括设置在临水面上的止水坑槽，当挡水盖板处于关闭状态时，所述环形止水部嵌入止水坑槽中。

进一步的是，所述环形止水部由橡胶止水棒制成。

进一步的是，所述开度调节机构包括设置在临水面上的滑动导向部，所述滑动导向部处于排水通道的排水端的下侧，滑动导向部上可滑动地设置有滑动件，所述滑动件通过牵拉件与挡水盖板的下端相连。

进一步的是，所述滑动导向部为沿竖直方向设置的导轨，所述滑动件为封闭在导轨内的滚珠。

进一步的是，所述牵拉件为拉杆，所述拉杆的两端分别与挡水盖板的下端及滑动件铰接。

本发明还提供了一种水位变幅区挡排水结构的施工方法，用于施工任意一种上述的水位变幅区挡排水结构；该施工方法包括下列步骤：

步骤一，在水工建筑物的水位变幅区内施工排水通道，使排水通道的进水端与水工建筑物背后的水体连通，并使排水通道的排水端处于水工建筑物的临水面上；

步骤二，在排水通道的排水端上盖设挡水盖板，并将挡水盖板的上端与临水面铰接；

步骤三，在排水通道排水端下侧的临水面上设置滑动导向部，并在滑动导向部上可滑动地设置滑动件，且通过牵拉件将使滑动件与挡水盖板的下端连接，使得挡水盖板处于打开的极限位置时，挡水盖板与临水面之间的夹角θ小于90°。

进一步的是，步骤一还包括在排水通道排水端周边的临水面上预留呈环形的止水坑槽；

步骤二还包括在与临水面相对应的挡水盖板侧面上设置环形止水部，环形止水部与止水坑槽相对应。

本发明的有益效果是：该水位变幅区挡排水结构通过在排水通道的排水端上盖设挡水盖板盖，并使挡水盖板的上端与临水面铰接，因此在临水侧水位高于建筑物背后水位时，正向水压将挡水盖板压紧在临水面上将排水通道关闭，避免正向水流穿过排水通道进入背坡岩土体内；建筑物背后水位高于临水侧水位时，在反向水压的作用下挡水盖板绕其在临水面上的铰接部位翻转以打开排水通道，进而反向水流能够穿过排水通道流入临水侧，从而有效降低反向水压；同时，通过在临水面上设置开度调节机构，开度调节机构能够限制挡水盖板的开度，使得挡水盖板处于打开的极限位置时与临水面之间的夹角θ小于90°，因而可防止挡水盖板翻转过度，既不会干扰反向排水又利于反向水压降低后使挡水盖板复位将排水通道顺利关闭，保证了运行的可靠性。

附图说明

图1是本发明中水位变幅区挡排水结构处于关闭状态的结构示意图；

图2是本发明中水位变幅区挡排水结构处于打开状态的结构示意图；

图中标记为：水工建筑物100、临水面110、止水坑槽111、排水通道210、挡水盖板220、环形止水部221、滑动导向部231、滑动件232、牵拉件233、临水侧水位310和建筑物背后水位320；

图2中的箭头方向为反向水流的流向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

结合图1和图2所示，水位变幅区挡排水结构，包括设置在水工建筑物100的水位变幅区内的排水通道210，排水通道210的排水端处于水工建筑物100的临水面110上；还包括挡水盖板220和开度调节机构；挡水盖板220盖设在排水通道210的排水端上，挡水盖板220的上端与临水面110铰接，挡水盖板220能够绕其在临水面110上的铰接部位翻转以打开或关闭排水通道210；开度调节机构设置在临水面110上并能够限制挡水盖板220的开度；当挡水盖板220处于打开的极限位置时，受到开度调节机构的限制作用，使得挡水盖板220与临水面110之间的夹角θ小于90°。

其中，水工建筑物100可以是边坡、坝体、挡墙、渠道边墙或河道护岸等；水工建筑物100的水位变幅区即水工建筑物100上最高水位至最低水位之间区域；排水通道210可以是在水工建筑物100内开挖形成，也可以是主要由设置在水工建筑物100内的排水管构成；排水通道210的进水端用于收集建筑物背后的水体，以在排水通道210内形成反向水流降低反向水压。

挡水盖板220主要用于开闭排水通道210，其与临水面110的铰接方式可以有多种，例如：通过合页连接、通过转轴连接等等。为了避免在挡水盖板220关闭时，正向水体通过盖封缝隙渗入排水通道210，通常在挡水盖板220与临水面110之间设置有止水结构，用以在盖封部位止水。

止水结构可以为多种，优选如图1和图2所示，止水结构包括设置在与临水面110相对应的挡水盖板220侧面上的环形止水部221；当挡水盖板220处于关闭状态时，排水通道210的排水端处于环形止水部221所围的环内；环形止水部221为环形的结构，其可以通过常用的水工止水件制作，优选由橡胶止水棒制成。

在上述基础上，为了进一步提高环形止水部221的止水效果，止水结构还包括设置在临水面110上的止水坑槽111，当挡水盖板220处于关闭状态时，环形止水部221嵌入止水坑槽111中。一般环形止水部221与止水坑槽111的配合属于紧配合。

开度调节机构主要用于限制挡水盖板220的开度，以保证反向排水效果的同时利于顺利正向挡水，保证运行的可靠性。开度调节机构可以为多种，例如：设置在临水面110上并与排水通道210上端铰接部位配合的扭簧、设置在临水面110上的限位卡、设置在临水面110上的卷扬装置且其拉索的自由端与挡水盖板220的下端相连等等。

优选的，为了简化结构并达到更好的开度调节效果，再如图1和图2所示，开度调节机构包括设置在临水面110上的滑动导向部231，滑动导向部231处于排水通道210的排水端的下侧，滑动导向部231上可滑动地设置有滑动件232，滑动件232通过牵拉件233与挡水盖板220的下端相连。滑动导向部231主要用于滑动件232在其上滑动，其可以为多种，例如：导轨、滑槽或直接在临水面110上设置的导槽等；在滑动导向部231上通常设置有滑动限位调节件，用以限制滑动件232在滑动导向部231上的运动距离，进而达到控制挡水盖板220开度范围的目的；滑动限位调节件可以是拨动杆，也可以是沿滑动导向部231的导向方向间隔设置在其上的至少两颗限位螺钉或插销。滑动件232为沿滑动导向部231运动的部件，其可以为多种，例如：滑块、滚珠等等；牵拉件233用于牵拉挡水盖板220，以利于控制挡水盖板220的开度及顺利关闭。牵拉件233可以为多种，例如：拉索、链条、拉杆等等。挡水盖板220开闭的灵敏度可通过调整挡水盖板220自重的分布、滑动件232和牵拉件233的重量以及滑动件232在滑动导向部231上的摩擦阻力实现；挡水盖板220下端的单位体积重量一般高于其上端单位体积重量；通过控制滑动件232和牵拉件233的重量还利于挡水盖板220关闭状态下盖封的紧密性，提高挡水效果。

为了达到更好灵敏度，滑动导向部231为沿竖直方向设置的导轨，滑动件232为封闭在导轨内的滚珠。具体的，牵拉件233为拉杆，拉杆的两端分别与挡水盖板220的下端及滑动件232铰接。挡水盖板220通过拉杆和导轨连接并控制开度，可以加强挡水盖板220与排水通道210排水端周边的贴合效果，有效增强了挡水盖板220的止水可靠性。

该水位变幅区挡排水结构具有结构简单、施工方便、挡排水可靠等优点，可广泛应用于边坡、坝体、挡墙背坡、渠道护坡以及河道护岸等水工建筑物，能够在水位变幅区实现正向挡水和反向排水功能，有效提高了边坡、坝体、挡墙及渠道边坡等水工建筑物在反向水位较高情况下的安全性。

水位变幅区挡排水结构的施工方法，用于施工任意一种上述的水位变幅区挡排水结构；再结合图1和图2所示，该施工方法包括下列步骤：

步骤一，在水工建筑物100的水位变幅区内施工排水通道210，使排水通道210的进水端与水工建筑物100背后的水体连通，并使排水通道210的排水端处于水工建筑物100的临水面110上；排水通道210优选由设置在水工建筑物100内的排水管构成；

步骤二，在排水通道210的排水端上盖设挡水盖板220，并将挡水盖板220的上端与临水面110铰接；

步骤三，在排水通道210排水端下侧的临水面110上设置滑动导向部231，并在滑动导向部231上可滑动地设置滑动件232，且通过牵拉件233将使滑动件232与挡水盖板220的下端连接，使得挡水盖板220处于打开的极限位置时，挡水盖板220与临水面110之间的夹角θ小于90°。

作为本发明方法的一种优选方案，步骤一还包括在排水通道210排水端周边的临水面110上预留呈环形的止水坑槽111；止水坑槽111需严格按设计尺寸定位并施工；

步骤二还包括在与临水面110相对应的挡水盖板220侧面上设置环形止水部221，环形止水部221与止水坑槽111相对应；环形止水部221优选由橡胶止水棒制成，需要注意保证橡胶止水棒与挡水盖板220形成可靠连接。

该水位变幅区挡排水结构的施工方法通过采用不同尺寸的设计可广泛应用于边坡、坝体、挡墙、渠道边墙以及河道护岸等水位变幅区施工，也可用于在临水侧设置其他安全措施不便的部位，例如：土工膜防渗铺盖边坡部位，设置压重代价较大或空间受限不宜设置压重，可采用水位变幅区挡排水结构提高土工膜铺盖承受反压能力。采用水位变幅区挡排水结构后，可提高相关建筑物的安全性，从而可减小相关建筑物断面尺寸，减小工程量节省工程投资；或提高建筑物在持续降雨等工况下的安全性，工程措施简单，施工方便，运行可靠。