專利名稱：階梯型縱向圍堰上游裹頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利工程建設(shè)中的圍堰，特別是圍堰中的裹頭。
背景技術(shù)：
在水利工程建設(shè)中，為了在干地條件下建造永久性水利設(shè)施(如水閘、電站及船閘等建筑物)，需要先行在水中修建臨時性的維護結(jié)構(gòu)物，這就是圍堰。比較常用的圍堰是土石圍堰，為了防止水和土進入建筑物的修建位置，土石圍堰除了需要較好的抗滑穩(wěn)定以外，還需要采取足夠的防滲措施，以便能更好的擋住圍堰外部的河水不進入圍堰基坑內(nèi)。
根據(jù)圍堰軸線與河道中水流方向的關(guān)系，將與水流方向同向即順水流方向布置的圍堰稱為縱向圍堰，將與水流方向垂直的圍堰稱為橫向圍堰。參照圖1，橫向圍堰I與縱向圍堰2交界及搭接的部位，縱向圍堰2需要伸出一部分，用以把整個搭接部位裹起來，加以保護，這就是縱向圍堰的裹頭，位于河道上游的裹頭稱為縱向圍堰上游裹頭?？v向圍堰的上游裹頭由于其是縱、橫向圍堰搭接的部位，本身屬于整個圍堰體上比較薄弱的部位，加之其向上游伸展，常常是受水流沖擊最為嚴重的部位。參照圖2，目前對于縱向圍堰上游裹頭的外形設(shè)計，一般將裹頭3設(shè)計為直線型或者斜線型。為了防止裹頭附近的沖刷造成裹頭不穩(wěn)定后垮塌，常常耗費大量的投資用于其配套防護，如采用鋼筋石籠防護帶和混凝土柔性排布置在其前部等方法。對于大型水閘工程，在實際的分期施工導流過程中，經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象是，由于縱向圍堰上游裹頭的直線型或者斜線型設(shè)計，造成導流明渠上游進口的水流在裹頭附近發(fā)生強烈的繞流流態(tài)，進而產(chǎn)生一系列的漩渦，漩渦帶擠占了有效的明渠過水面積，造成整個導流明渠過流能力降低，上游水位實測值明顯高于設(shè)計計算值，這樣使圍堰整體的高度必須繼續(xù)提升，增大了工程投資?？傮w而言，現(xiàn)有的直線型和斜線型兩種縱向圍堰上游裹頭型式，在大型水閘工程的施工導流過程中，常導致明渠過流能力不足，水位抬高，從而增大工程投資。因此，需要尋找一種新型的縱向圍堰上游裹頭型式來克服上述的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種階梯型縱向圍堰上游裹頭，它要能夠避免強烈繞流流態(tài)，提高明渠過流能力，同時結(jié)構(gòu)不應(yīng)復雜。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是
階梯型縱向圍堰上游裹頭，包括圍堰連接段和階梯平臺，圍堰連接段處在上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺的高度低于圍堰連接段，圍堰連接段的前端放坡到階梯平臺與其連接，階梯平臺的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個具有二級臺階的裹頭結(jié)構(gòu)。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述階梯平臺的高度與圍堰連接段的高度相比較，其比值范圍為2/5至1/2。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，階梯平臺前端的邊緣為圓弧形。本發(fā)明的有益效果是當水位較低時，水流可在階梯平臺的下放坡段以自然形式流過，而當洪水水位漫過階梯平臺后，由于有了該階梯平臺的存在，裹頭讓出了大部分的空間供水流通過，防止了過大水流沖擊縱、橫向圍堰搭接處下部，避免了強烈繞流的產(chǎn)生，且提高了明渠的過流能力，本發(fā)明大大降低圍堰的整體高程，節(jié)省工程施工期投資，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，可應(yīng)用于水利工程建設(shè)中。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計方案和附圖。圖I是圍堰的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭表示水流方向； 圖2是傳統(tǒng)的斜線型上游裹頭俯視結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。參照圖3，階梯型縱向圍堰上游裹頭，包括圍堰連接段31和階梯平臺32，圍堰連接段31處在上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺32的高度低于圍堰連接段31，圍堰連接段31的前端放坡到階梯平臺32與其連接，階梯平臺32的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個具有二級臺階的裹頭結(jié)構(gòu)。實踐中，圍堰連接段31、階梯平臺32和縱向圍堰主體是連成一體而建造的，結(jié)合附圖3中的橫向圍堰I與縱向圍堰2亦可看出。進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述階梯平臺32的高度與圍堰連接段31的高度相比較，其比值范圍為2/5至1/2。優(yōu)選該比值范圍，是綜合考慮到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、建造的便利性以及洪水漫過高度等因素的結(jié)果，例如當圍堰堰高為11. 28m時，階梯平臺高為
6.50m。當然，建造時取的高度必須符合當?shù)亟拥乃膶嶋H。進一步作為優(yōu)選的實施方式，階梯平臺32前端的邊緣為圓弧形。這樣一來，由該前端所向下放坡的砼體結(jié)構(gòu)便呈扇形狀散開，符合工程穩(wěn)定性設(shè)計。下面是對某實際工程試驗中，前后應(yīng)用傳統(tǒng)的直線型/斜線型裹頭形式以及本發(fā)明的階梯型裹頭形式的對照結(jié)果
①、傳統(tǒng)直線型或者斜線型縱向圍堰上游裹頭會在其附近造成較為明顯的繞流流態(tài)，在裹頭后形成漩渦帶，縱向圍堰堰腳及堰面均為回流，最大回流面流速-I. 27m/s，最大底流速-O. 80m/s,流態(tài)較差,泄水閘左邊孔的流速值也較小,影響整體的過流能力。圍堰上游水位為10. 91m,高于設(shè)計標準O. 30m。②、采用了本發(fā)明后，縱向圍堰上游裹頭附近的繞流強度明顯減弱，閘前靠左岸的長條形回流區(qū)基本消失，沿縱向圍堰堰腳、堰面的流速基本調(diào)整為正向，流態(tài)改善較為明顯，泄水閘左邊孔底流速由3. 19m/s提高到3. 82m/s ;同時，縱向圍堰裹頭堰腳的最大底流速由原來的3. 74m/s減小為2. 58m/s，裹頭底部的沖刷強度將有所降低；下游裹頭向左偏轉(zhuǎn)后，試驗中觀察到其擴散有所加強。以上是對本發(fā)明的較佳實施方式進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于 所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.階梯型縱向圍堰上游裹頭，其特征在于包括圍堰連接段(31)和階梯平臺(32)，圍堰連接段(31)處在上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺(32)的高度低于圍堰連接段(31)，圍堰連接段(31)的前端放坡到階梯平臺(32)與其連接，階梯平臺(32)的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個具有二級臺階的裹頭結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的階梯型縱向圍堰上游裹頭，其特征在于所述階梯平臺(32)的高度與圍堰連接段(31)的高度相比較，其比值范圍為2/5至1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的階梯型縱向圍堰上游裹頭，其特征在于階梯平臺(32)前端的邊緣為圓弧形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種階梯型縱向圍堰上游裹頭，包括圍堰連接段和階梯平臺，圍堰連接段處在上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺的高度低于圍堰連接段，圍堰連接段的前端放坡到階梯平臺與其連接，階梯平臺的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個具有二級臺階的裹頭結(jié)構(gòu)。當水位較低時，水流可在階梯平臺的下放坡段以自然形式流過，而當洪水水位漫過階梯平臺后，由于有了該階梯平臺的存在，裹頭讓出了大部分的空間供水流通過，防止了過大水流沖擊縱、橫向圍堰搭接處下部，避免了強烈繞流的產(chǎn)生，且提高了明渠的過流能力，本發(fā)明大大降低圍堰的整體高程，節(jié)省工程施工期投資，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，可應(yīng)用于水利工程建設(shè)中。
文檔編號E02B7/16GK102966079SQ20121044893
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者劉達, 黃本勝, 邱靜, 王麗雯, 王珍 申請人:廣東省水利水電科學研究院