用于高拱壩、窄峽谷、大流量泄洪孔口的水墊塘結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水墊塘結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種用于高拱壩、窄峽谷、大流量泄洪孔口的水墊塘結(jié)構(gòu)，屬于水工建筑物設(shè)計建造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對水電清潔能源需求的增加，為修建水利發(fā)電站修建了大量的高壩。為減少壩身孔口如表孔、中孔、深孔等泄洪水流對壩址和兩岸的淘刷，相應(yīng)也修建了用于壩后泄洪消能的結(jié)構(gòu)。
[0003]高壩壩身孔口泄洪消能方式一般采用在壩后開挖河床并建水墊塘含二道壩的結(jié)構(gòu)，先在水墊塘內(nèi)形成一定厚度的水墊對泄洪水流進行消能，以減少高速水流對壩址和兩岸的淘刷。二道壩為形成水墊消能在泄水拱壩下游一定距離處修建的低壅水壩。
[0004]隨著水電建設(shè)的發(fā)展，深山峽谷中的高拱壩越修越高，壩身孔口泄洪流量越來越大，下泄功率也越來越高，對水墊塘消能結(jié)構(gòu)的要求也越來越高。
[0005]傳統(tǒng)的高壩壩后水墊塘一般采用“平底板簡單梯形”的水墊塘消能型式；傳統(tǒng)的二道壩一般為雙向擋水的重力壩，布置于水墊塘末端，基本體型為上游直立面，壩頂為平頂，下游面為斜面。通過所述二道壩圍筑而成的水墊塘的體型及大小根據(jù)模型試驗確定。
[0006]傳統(tǒng)的水墊塘為“平底板簡單梯形”水墊塘，當(dāng)水墊塘的規(guī)模較大時，水墊塘邊墻較高，不便于水墊塘的施工和檢修；水墊塘底板與邊墻的交角處為折線相交，當(dāng)壩身孔口泄洪功率較大時，在長期、巨量的泄洪水流擊作用，該部位混凝土易發(fā)生沖蝕破壞。
[0007]高拱壩壩后水墊塘采用平底板水墊塘消能型式具有以下缺點:當(dāng)進行水墊塘排空檢查時，水墊塘中的積水不易匯聚；當(dāng)進行水墊塘排空檢查時，由于受水墊塘中淤泥的影響，傳統(tǒng)的水墊塘底板上最后10?20cm深的積水不易被抽水泵排空。
[0008]傳統(tǒng)的水墊塘一般采用提高水墊塘混凝土的強度等級來提高水墊塘結(jié)構(gòu)的抗磨能力。在現(xiàn)有技術(shù)方案中，水墊塘結(jié)構(gòu)均采用高強度等級混凝土，投資較大，且高強度等級混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫，影響水墊塘的正常運行。
[0009]傳統(tǒng)的減少水墊塘底板脈動壓力的方案是在水墊塘底板下設(shè)置排水廊道，將滲水通過排水廊道匯至集水井中，然后由抽水泵將水抽走，以達到減少脈動壓力的目的。現(xiàn)有技術(shù)中，排水廊道布置在水墊塘底板下方，當(dāng)進行壩身孔口泄洪消能時，通過兩岸山體及壩基底部的滲水量較大，水墊塘底板下產(chǎn)生較大的脈動壓力，威脅水墊塘的運行安全，特別是當(dāng)泄洪流量及泄洪功率較大時，這一現(xiàn)象特別嚴重。
[0010]傳統(tǒng)的止水結(jié)構(gòu)設(shè)置在永久縫即澆筑時留下的結(jié)構(gòu)縫中，一般只有I道，形成封閉系統(tǒng)，作為止水結(jié)構(gòu)的材料通常采用金屬片、塑料片、塑料棒、黏性與無黏性材料、反濾料等。水墊塘底板受高速水流反復(fù)沖擊及基礎(chǔ)不均勻沉降的影響，永久結(jié)構(gòu)縫會產(chǎn)生相對較大的變形，這要求止水結(jié)構(gòu)必須具備適應(yīng)較大變形的能力，現(xiàn)有技術(shù)適應(yīng)變形的能力較小。止水結(jié)構(gòu)附近混凝土澆筑時，如果澆筑不密實，結(jié)構(gòu)縫中的止水結(jié)構(gòu)附近混凝土易成為滲漏通道。
[0011]傳統(tǒng)的二道壩一般為雙向擋水的重力壩，布置于水墊塘末端。當(dāng)壩身孔口進行泄洪時，泄洪水流在水墊塘中劇烈翻滾，然后通過二道壩，對下游河床的沖刷比較嚴重。
[0012]傳統(tǒng)的水墊塘排空檢修時，需停止壩身孔口泄洪，先采用抽水泵將水墊塘中的積水排入二道壩下游河道，然后對水墊塘進行檢查，對破損的地方進行修補，最后，當(dāng)水墊塘檢修完成后，傳統(tǒng)的水墊塘結(jié)構(gòu)又需要采用抽水泵從下游河道向水墊塘內(nèi)充水，以形成設(shè)計厚度的水墊，這一充水時間較長，水墊塘內(nèi)不能迅速形成設(shè)計厚度的水墊，導(dǎo)致水墊塘不具備迅速重新投入運行的能力，給大壩的泄洪帶來不確定的風(fēng)險。
[0013]傳統(tǒng)的水墊塘混凝土澆筑方式一般采用分層澆筑，臨時施工縫一般設(shè)在不同強度等級混凝土的材料分界處。施工縫兩側(cè)為不同強度等級混凝土，材料性能略有不同，特別是力學(xué)指標(biāo)和變形能力不同。臨時施工縫在混凝土澆筑過程中如果處理不當(dāng)，易成為結(jié)構(gòu)潛在的軟弱面。多因素影響，建設(shè)實踐表明，受高速水流長期沖擊及振動，水墊塘這一臨時施工縫，同時也是不同材料分界處往往容易發(fā)生拉裂破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種能有效的降低混凝土底板滲水狀況，減輕水墊塘運行脈動壓力的用于高拱壩、窄峽谷、大流量泄洪孔口的水墊塘結(jié)構(gòu)。
[0015]為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于高拱壩、窄峽谷、大流量泄洪孔口的水墊塘結(jié)構(gòu)，包括水墊塘本體，在所述水墊塘本體的底部覆設(shè)有混凝土底板，在所述混凝土底板的下方設(shè)置有垂直于水流方向的排水廊道，在所述的混凝土底板上設(shè)置有結(jié)構(gòu)縫，所述的水墊塘結(jié)構(gòu)還包括排水系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)，所述的結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)包括沿所述混凝土底板厚度方向順序的設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)縫內(nèi)的至少兩層止水組件；所述的排水系統(tǒng)包括設(shè)置在相鄰兩條所述的排水廊道之間的多條排水暗溝，所述的各條排水暗溝與所述的結(jié)構(gòu)縫一一對應(yīng)的布置在構(gòu)成所述混凝土底板的后澆混凝土塊的下側(cè)轉(zhuǎn)角處。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:由于在所述混凝土底板的結(jié)構(gòu)縫內(nèi)，沿厚度方向布置了由至少兩層止水組件構(gòu)成的結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)，從而可以有效的提高所述水墊塘混凝土底板適應(yīng)較大變形的能力，這樣，在所述水墊塘的運行過程中，即使由于永久結(jié)構(gòu)縫產(chǎn)生相對較大的變形也不會完全破壞所述的結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)，達到降低有效的降低混凝土底板滲水狀況的目的。同時，再在所述混凝土底板的后澆混凝土塊的下側(cè)轉(zhuǎn)角處設(shè)置由多條排水暗溝構(gòu)成的排水系統(tǒng)，并使所述的各條排水暗溝的兩端與所述的排水廊道連接，這樣，便可以對每條結(jié)構(gòu)縫中滲漏的少量滲水通過所述的各條排水暗溝匯集到所述的排水廊道即時排出，這樣，由于在所述混凝土底板下方的基礎(chǔ)中不再存在有大量的滲水，從而可以有效的降低所述混凝土底板的脈充壓力，進而達到保證所述水墊塘安全運行的目的。
[0017]進一步的是，所述的水墊塘結(jié)構(gòu)還包括邊坡，在所述的邊坡上覆設(shè)有與所述混凝土底板相連的，由先澆混凝土塊和所述的后澆混凝土塊構(gòu)成的混凝土邊墻，在所述混凝土邊墻的下方也設(shè)置有垂直于水流方向的排水廊道，在所述的混凝土邊墻上也設(shè)置有所述的結(jié)構(gòu)縫，在每一條所述的結(jié)構(gòu)縫中也設(shè)置有構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)的止水組件，在每一條所述的結(jié)構(gòu)縫下方也設(shè)置有兩端與所述排水廊道連通的構(gòu)成所述排水系統(tǒng)的排水暗溝。
[0018]進一步的是，沿所述混凝土底板和所述混凝土邊墻厚度方向順序的設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)縫內(nèi)的止水組件為三層，所述的三層止水組件分別為Z字型止水銅片、止水橡膠和止水橡膠，或者分別為Z字型止水銅片、Z字型止水銅片和止水橡膠；在所述Z字型止水銅片鑲?cè)胨龌炷恋装搴?或所述混凝土邊墻內(nèi)的兩端上涂覆有防銹涂層，在所述止水橡膠鑲?cè)胨龌炷恋装搴?或所述混凝土邊墻內(nèi)的兩端上套接有密封體。
[0019]進一步的是，所述的水墊塘結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置有結(jié)構(gòu)縫的混凝土二道壩，所述的混凝土二道壩位于所述水墊塘本體水流方向的尾部，在所述的混凝土二道壩上也設(shè)置有所述的結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)和所述的排水系統(tǒng)。
[0020]進一步的是，所述的混凝土二道壩包括上游側(cè)垂直面、頂平面和下游側(cè)傾斜面，所述的上游側(cè)垂直面與所述的頂平面之間，以及所述的頂平面與所述的下游側(cè)傾斜面之間均為圓弧曲線過渡連接結(jié)構(gòu)連接。
[0021]進一步的是，在所述混凝土二道壩靠近所述混凝土邊墻的一個端部上還設(shè)置有沿水流方向的充水槽，所述充水槽的底板高程比檢修時滯留在所述混凝土二道壩下游側(cè)的尾水的水位低至少0.2m。
[0022]進一步的是，在所述混凝土底板、所述混凝土邊墻和所述混凝土二道壩的表面上，均覆設(shè)有一層強度等級不低于C50的高強耐磨混凝土層。
[0023]進一步的是，構(gòu)成所述混凝土底板、混凝土邊墻和混凝土二道壩的基層混凝土均為強度不高于C40的中低強度混凝土，所述的高強耐磨混凝土層與下部的所述中低強度混凝土之間還布置有一層強度等級與所述的中低強混凝土層強度等級相適應(yīng)的低強施工過渡混凝土層，所述的低強施工過渡混凝土層與所述的高強耐磨混凝土層一體成型。
[0024]進一步的是，所述混凝土底板與所述混凝土邊墻之間為圓弧曲線過渡結(jié)構(gòu)，在所述的混凝土邊墻上由下往上沿水流方向分別設(shè)置有多條檢修馬道。
[0025]進一步的是，沿水流方向在所述的混凝土底板上設(shè)置有集水斜坡，在所述集水斜坡的最低處設(shè)置有收水坑。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明用于高拱壩、窄峽谷、大流量泄洪孔口的水墊塘結(jié)構(gòu)的平面布置圖；
[0027]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0028]圖3為圖1的B-B剖視圖；
[0029]圖4為圖1的C-C剖視圖；
[0030]圖5為發(fā)明涉及到的集水坑詳圖A ;
[0031]圖6為圖5的E-E剖視圖；
[0032]圖7為發(fā)明涉及到的充水槽詳圖B;
[0033]圖8為本發(fā)明涉及到的低強施工過渡混凝土層與相連接混凝土層連接的示意圖；
[0034]圖9為本發(fā)明涉及到的止水組件在結(jié)構(gòu)縫中的布置示意圖。
[0035]圖中標(biāo)記為:水墊塘本體1、混凝土底板2、排水廊道3、結(jié)構(gòu)縫4、止水組件5、排水暗溝6、后澆混凝土塊7、混凝土邊墻8、混凝土二道壩9、上游側(cè)垂直面10、頂平面11、下游側(cè)傾斜面12、充水槽13、高強耐磨混凝土層14、中低強度混凝土 15、低強施工過渡混凝土層16、檢修馬道17、集水斜坡18、收水坑19。
【具體實施方式】
[0036]如圖1?圖9所示是本發(fā)明提供的一種能有效的降低混凝土底板滲水狀況，減輕水墊塘運行脈動壓力的用于高拱壩、窄峽谷、大流量泄洪孔口的水墊塘結(jié)構(gòu)。所述的水墊塘結(jié)構(gòu)包括水墊塘本體1，在所述水墊塘本體I的底部覆設(shè)有混凝土底板2，在所述混凝土底板2的下方設(shè)置有垂直于水流方向的排水廊道3，在所述的混凝土底板2上設(shè)置有結(jié)構(gòu)縫4，所述的水墊塘結(jié)構(gòu)還包括排水系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)，所述的結(jié)構(gòu)縫密封系統(tǒng)包括沿所述混凝土底板2厚度方向順序的設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)縫4內(nèi)的至少兩層