一种水陂加固方法及加固改造式陂体与流程

本发明涉及水坝领域，特别是涉及一种水陂加固方法及加固改造式陂体。

背景技术：

我国南方河流中现存大量水陂，多建于20世纪60-70年代，抬高水位后用以引水灌溉或发电，类似于低水头拦河滚水坝。这些水陂已运行50年左右，多为浆砌石结构，砂浆中的碳酸钙大多已溶蚀，砂浆胶结强度大大削弱，导致陂体破损、渗漏，有的甚至废弃。

如何对这些水陂进行加固以重新利用是一个重要的问题，不仅能解决陂体自身出现的问题又可大大节省投资。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种水陂加固方法，充分利用了原有水陂，既可解决渗漏、破损问题，又能达到加固要求，大大节省投资。

本发明的目的通过下述技术方案实现：包括如下步骤：

步骤1：在陂体的上游设置上围堰，在陂体的下游设置下围堰；

步骤2：修整上围堰至下围堰之间的河床及陂体的溢流面、临水面和陂顶；

步骤3：在陂体至上围堰之间设置防渗铺盖，以降低渗透坡降；

步骤4：在陂体至下围堰之间设置防冲体；

步骤5：对陂体的溢流面、临水面和陂顶进行加固处理；

步骤6：在浇灌混凝土后的溢流面上浇灌出多个消能台，多个消能台呈阶梯状依次排布，相邻两个消能台之间形成消能槽。

上述所述的水陂加固方法，步骤2中具体包括如下步骤：

第一步：清理陂体至上围堰之间的河床内的淤积物并下挖河床至设计高程，清理陂体至下围堰之间的河床内的淤积物并下挖河床至设计高程；

第二步：清理陂体的溢流面、临水面和陂顶上的淤积物；

第三步：铲除部分陂顶至设计高程；铲除部分溢流面至设计高程。

上述所述的水陂加固方法，步骤4中的防冲体包括依次设置的钢筋混凝土消力池、浆砌石海漫和加固桩；所述钢筋混凝土消力池的一端延伸至陂体的陂脚位置。

上述所述的水陂加固方法，步骤5中包括如下步骤：

第一步：在陂体的陂顶、临水面和溢流面上分别植入锚筋；

第二步：对植入锚筋后的陂顶、临水面和溢流面浇筑钢筋混凝土。

本发明的另一目的在于提供一种加固改造式陂体，其在原有水陂的基础上进行加固，既解决了陂体渗漏、破损问题，又能达到加固要求。

本发明的目的通过下述技术方案实现：包括陂体、陂体混凝土层、多个的消能台、消能槽、防渗铺盖和防冲体；

所述陂体混凝土层覆盖在陂体的临水面、陂顶和溢流面外；

多个所述消能台呈阶梯状依次排布在所述溢流面上；所述消能槽位于相邻两个的所述消能台之间；

所述防渗铺盖设置在所述陂体的上游位置，以降低渗透陂降；

所述防冲体设置在所述陂体的下游位置，以保护下游河床。

上述所述的加固改造式陂体，所述消能台上设置有至少一个的凹槽，所述凹槽被设置为连通相邻的两个所述消能槽，以方便鱼类溯源回游。

上述所述的加固改造式陂体，相邻两个所述消能台上的所述凹槽交错设置。

上述所述的加固改造式陂体，所述防冲体包括钢筋混凝土消力池，所述钢筋混凝土消力池紧邻所述陂体。

上述所述的加固改造式陂体，所述混凝土消力池上设置有排水孔。

上述所述的加固改造式陂体，所述防冲体还包括浆砌石海漫和加固桩，所述浆砌石海漫设置在所述混凝土消力池的下游位置，所述加固桩设置在所述浆砌石海漫的下游位置。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、采用本发明提供的加固方法，充分利用了原有水陂，既可解决渗漏、破损问题，又大大节省投资。在陂体溢流面增设消能槽，既增强陂体整体结构性能，又可提前消除部分水流动能。在陂体的上、下游分别设置了防渗铺盖和防冲体能够有效的保护上下游河床，同时有利于陂体的保护。

2、在加固过程中由于先凿除原陂顶部分及溢流面部分的浆砌石后，再进行浇钢筋混凝土，不增加陂顶及溢流面高程，不增加上游淹没，不新增矛盾。

3、采用上述加固方法的加固改造式陂体，在每排消能槽上交错设置鱼道，以方便鱼类溯源洄游。

附图说明

图1是本发明实施例加固改造式陂体的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

其中，本发明实施例中：1、陂体；11、临水面；12、陂顶；13、溢流面；2、陂体混凝土层；3、消能台；31、凹槽；4、消能槽；5、防渗铺盖；6、防冲体；61、钢筋混凝土消力池；611、排水孔；62、浆砌石海漫；63、加固桩。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明优选实施例的一种水陂加固方法，包括如下步骤：

步骤1：在陂体的上游设置上围堰，在陂体的下游设置下围堰。在这里上围堰与下围堰均可以采用土质围堰，采用土质围堰的目的是方便围堰的拆卸。在陂体的上、下游设置围堰，然后将上围堰与下围堰之间的水抽干，以保证干地施工。

步骤2：修整上围堰至下围堰之间的河床及陂体的溢流面、临水面和陂顶。

在步骤2中又具体包含以下步骤：

第一步：清理陂体至上围堰之间的河床内的淤积物并下挖河床至设计高程，清理陂体至下围堰之间的河床内的淤积物并下挖河床至设计高程。由于需要在陂体的上游设置防渗铺盖，以用来增加渗径，降低陂基渗透坡降。防渗铺盖具有一定的厚度，因此根据设计要求先下挖一段河床以平衡防渗铺盖所占用的河床的空间，避免出现抬高河床的情况出现。同样的，由于需要在陂体的下游设置防冲体，因此根据设计需要下挖陂体下游的河床以平衡防冲体所占用的河床的空间，避免出现陂体下游河床被抬高。

第二步：清理陂体的溢流面、临水面和陂顶上的淤积物。陂体上的淤积物由于稳定性差，因此需要将这些淤积物清除。

第三步：铲除部分陂顶至设计高程；铲除部分溢流面至设计高程。铲除部分陂顶和溢流面一方面将陂顶和溢流面上被溶蚀的、破损的部分清除，以提高加固后的稳定性；另一方面以避免在原有陂体上直接加高陂顶高程或者溢流面高程，从而造成的由于陂顶加高带来新的矛盾，如增加上游淹没的问题。

步骤3：在陂体至上围堰之间设置防渗铺盖，用来增加渗径，降低陂基渗透坡降。防渗铺盖可以由钢筋混凝土浇灌而成。

步骤4：在陂体至下围堰之间设置防冲体。防冲体起到消能防冲的作用，陂体上游积蓄水能抬高了上下游的水位差，从而增大了对下游河床的破坏。因此在陂体的下游位置设置防冲体以保护下游河床，同时也能够对陂体产生一定的保护作用。具体的，防冲体包括依次设置的钢筋混凝土消力池、浆砌石海漫和加固桩；钢筋混凝土消力池的一端延伸至陂体的陂脚位置。钢筋混凝土消力池位于最靠近陂体的位置，加固桩位于最远离陂体的位置，加固桩的作用能够避免陂体所在的陂基产生深层的滑动。

步骤5：对陂体的溢流面、临水面和陂顶进行加固处理。在这里具体的加固处理可以在陂体的外表面浇灌一层混凝土，具体的步骤如下：

第一步：在陂体的陂顶、临水面和溢流面上分别植入锚筋，锚筋可以呈正方形布置，间距可以设置为60cm，锚筋深入陂体的深度可以设置为50cm。

第二步：对植入锚筋后的陂顶、临水面和溢流面浇筑钢筋混凝土。

步骤6：在浇灌混凝土后的溢流面上浇灌出多个消能台，多个消能台呈阶梯状依次排布，相邻两个消能台之间形成消能槽。在陂体溢流面增设数排消能槽，既增强陂体整体的结构性能，又可提前消除部分水流动能，从而对下游的河床和陂体起到一定的保护作用。而且当小水量过流时，消能台还可形成瀑布景观。

进一步的，在浇灌消能台的时候可以在消能台上预留凹槽以连通相邻的两个消能槽。凹槽可以作为鱼道以方便鱼类溯源洄游。

采用本发明提供的加固方法，充分利用了原有水陂，既可解决渗漏、破损问题，又大大节省投资。在加固过程中由于先凿除原陂顶部分及溢流面部分的浆砌石后，再进行浇钢筋混凝土，不增加陂顶及溢流面高程，不增加上游淹没，不新增矛盾。在陂体的上、下游分别设置了防渗铺盖和防冲体能够有效的保护上下游河床，同时有利于陂体的保护。在陂体溢流面增设消能槽，既增强陂体整体结构性能，又可提前消除部分水流动能，当小水量过流时，还可形成瀑布景观。

如图1-2所示，本发明还公开了采用上述加固方法加固的改造式陂体，包括陂体1、陂体混凝土层2、多个的消能台3、消能槽4、防渗铺盖5和防冲体6。

陂体混凝土层2覆盖在陂体1的临水面11、陂顶12和溢流面13外。陂体混凝土层2浇灌在陂体1的外侧，通过在陂体1的外侧浇灌混凝土层2实现了对陂体1的保护。在临水面11、陂顶12和溢流面13上均浇灌有混凝土能够更全面的保护陂体1。在浇灌混凝土层前需要在陂体1上植入锚筋，锚筋可以呈正方形布置，相互间的间距可以设置为60cm，锚筋深入陂体50cm。在临水面11、陂顶12和溢流面13上均设置有锚筋。

多个消能台3呈阶梯状依次排布在溢流面13上；消能槽4位于相邻两个的消能台3之间。消能台3沿溢流面排布，消能台3的高度可以设置为相等，这样消能台3呈现的阶梯状受限于溢流面13，整体上消能台3随着溢流面13的下降高度下降。上述设计当流水流过的时候不影响流水的流动，但是会对流水起到一定的缓冲作用以降低水流的动能，从而减少对下游河床的破坏。设置多个消能台3就能对水流进行多次缓冲。相邻两个消能台形成的凹槽为消能槽4，消能槽4也能对水流的动能起到消除的作用。再溢流面13上增加数排消能槽4，使过陂体1的水流产生强烈的旋转、翻滚、碰撞作用，提早消耗水流的动能，从而减轻下游消能防冲装置的压力。同时当过陂水流较小时，亦可形成景观瀑布。

消能槽4的槽底宽度可以设置为40cm，消能槽4的槽底距离其上游位置的消能台的台顶的距离可以设置为70cm，消能槽4的槽底距离其下游位置的消能台的台顶的距离可以设置为30cm。消能槽4可以设置有5排。现有技术的水陂溢流面一般有折线型、wes型、长研i型，这些剖面型式均有利于减少能量损失。但是由于水陂主要功能是抬高上游水位，不需要减少能量损失，为了水陂安全运行，下游一般设置消能防冲措施，本发明所公开的技术方案能在陂体1上就达到了消能的效果，可以减轻下游消能防冲压力。

防渗铺盖5设置在陂体1的上游位置，以降低渗透陂降。其中防渗铺盖5为钢筋混凝土，防渗铺盖厚30cm，长4m，并与陂体临水面11用铜片连接。在陂体1的上游设置防渗铺盖5，用来增加渗径，降低陂基渗透坡降。

防冲体6设置在陂体1的下游位置，以保护下游河床及陂体1本身。

进一步的，消能台3上设置有至少一个的凹槽31，凹槽31被设置为连通相邻的两个消能槽4，以方便鱼类溯源回游。凹槽31的槽底的宽度可以设置为30-40cm。如图2所示相邻两个消能台3上的凹槽31交错设置，交错布置的间距可以设置为80-120cm。当然具体的尺寸根据实际需要进行设置。

具体的，防冲体6包括钢筋混凝土消力池61，钢筋混凝土消力池61紧邻陂体1。浇筑的钢筋混凝土消力池61尺寸设置为厚40cm，长8m。设置钢筋混凝土消力池61使从陂体1上留下的水冲击钢筋混凝土消力池61，对下游河床起到保护的作用。进一步的，混凝土消力池61上设置有排水孔611。排水孔611呈正方形布置，相邻排水孔611的间距可以设置为1m，排水孔611的入口端还设置有反滤层。

为了进一步保护下游河床和加固陂体1防冲体6还包括浆砌石海漫62和加固桩63，浆砌石海漫62设置在混凝土消力池61的下游位置，加固桩63设置在浆砌石海漫62的下游位置。浆砌石海漫62尺寸可以设置为厚60cm，长8m，宽度与河床的宽度相适。加固桩63设置在浆砌石海漫62的末端，加固桩63采用松木桩，加固桩63沿河床的宽度方向上设置一排，加固桩63的长为4m，加固桩63的直径可以设置为120mm。

采用上述加固方法加固的改造式陂体，充分利用了原有水陂，既可解决渗漏、破损问题，又大大节省投资。在陂体溢流面增设消能槽，使过陂体的水流产生强烈的旋转、翻滚、碰撞作用，提早消耗水流动能，从而减轻下游消能防冲的压力。不仅提前消除部分水流动能而且增强了陂体整体的结构性能。当小水量过流时，还可形成瀑布景观。

每排消能槽上交错设置鱼道，以方便鱼类溯源洄游。

在陂体的上、下游分别设置了防渗铺盖和防冲体能够有效的保护上下游河床，同时有利于陂体的保护。

以下为采用本发明公开的加固方法进行加固水陂的具体的工程实施例，在某南方地区河道中的水陂高约2m，陂顶长56m，浆砌石结构，拆线型陂体溢流面，砂卵石地基，建于1963年10月，用以引水灌溉。目前陂体表面浆砌石脱落，漏水严重，陂体上游河床几乎淤积至陂顶，陂体下游无消能防冲设施，陂基存在淘空现象。采用加固方法如下：

1)分别在上、下游设置土质的上围堰和下围堰，并保证干地施工。

2)清除陂体的上、下游河床的淤积物并下挖部分河床至设计高程。

3)凿除陂顶50cm、溢流面30cm，在陂体上植入锚筋，锚筋呈正方形布置，间距60cm，深入陂体50cm。

4)浇筑陂体钢筋混凝土层，并在溢流面设5排消能槽，消能槽的槽底宽40cm；消能槽的槽底距离其上游位置的消能台的台顶的距离为70cm，消能槽的槽底距离其下游位置的消能台的台顶的距离为30cm。

5)浇筑钢筋混凝土的防渗铺盖，厚30cm，长4m，并与陂体临水面用铜片连接。

6)钢筋混凝土消力池混凝土厚40cm，长8m，并设排水孔，排水孔间距1m，呈正方形布置，排水孔入口端设反滤层。

7)砌筑浆砌石海漫，厚60cm，长8m。

8)砌筑浆砌石海漫末端打入1排松木桩，长4m，木桩直径为120mm。

9)拆除上围堰和下围堰。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。