峡谷区高坝水电工程渣场沟水导流系统的制作方法

本发明涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种用于峡谷区高坝水电工程渣场沟水导流系统及其施工方法。

背景技术：

目前，我国西南区域高山峡谷区正修筑多座大型高坝水电工程，如双江口、两河口、叶巴滩、白鹤滩等，这些工程施工难度大、建设年限长，而工程建设中有大量的施工弃渣需要堆存或转运，还需布置各类施工辅助设施，但近坝区可利用的施工场地几乎没有，因此，只有利用坝址区的支流沟谷作为大型拦沟型弃渣场，但这些支流沟谷切割较深，具有流量大、悬移质多、丰枯流量变化大等特点，须对沟谷进行科学合理的沟水处理。

目前，一般采用的沟水处理方案包括：(1)挡水坝+排水洞、(2)挡水坝+排水渠、(3)挡水坝+涵管。但这些方案存在一定的不足和缺点：

对于方案(1)：当流量较大时，需要修筑大断面排水隧洞，但隧洞断面大对地质条件要求很高，施工难度大，且造价很高；

对于方案(2)：排水渠需占用沟谷地面面积，难以适应峡谷区的地形地貌特征；

对于方案(3)：西南地区沟水多含沙、石、树枝等悬移质，涵管长期运行容易堵塞或结构磨损，而涵管埋在地下难以具备检修条件，且涵管泄流能力有限。

近年来，一些高坝工程的支流沟谷边坡上需修建深孔泄洪洞、洞室溢洪道、放空洞或交通洞等大型洞室，而峡谷区和沟谷中的运输条件复杂，如何减小出渣料的运输量，且能方便堆渣是工程师亟待解决的问题。因此，提出一种能够克服传统沟水处理方案的不足，且堆渣方便的沟水导流系统及施工方法对于峡谷区高坝水电工程建设具有重要的意义。

技术实现要素：

为克服现有渣场沟水处理工程中存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够顺利排走沟水，且堆渣方便的沟水导流系统及施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

峡谷区高坝水电工程渣场沟水导流系统，包括设置在支流沟谷内的挡水坝，所述挡水坝位于大型洞室群出口的上游，挡水坝的坝后设置为堆渣区，所述挡水坝的底部设有排水涵管，挡水坝的上游侧设有排水洞，所述排水洞的洞身穿过山林，出口位于支流沟谷内堆渣区的下游或其它河道边坡。

进一步的是，所述挡水坝为心墙或斜墙土石挡水坝，其设计高程高于主汛期10年一遇水位，所述挡水坝的上游坡比不大于1∶1.75，下游坡比不大于1∶1.5。

进一步的是，所述挡水坝的上游护坡采用堆石护坡，厚度50～100cm。

进一步的是，所述排水洞进口高程高于5年一遇枯期河道水位高程。

进一步的是，所述排水涵管分成两段，第一段长度满足能穿过挡水坝的要求，第二段长度满足能穿过堆渣区的要求。

进一步的是，所述堆渣区分为堆渣一区和堆渣二区，其中堆渣二区位于堆渣一区的上方，堆渣区的上游坡比不大于1∶1.75，下游坡比不大于1∶1.75。

进一步的是，所述挡水坝坝后大型洞室群出口所在的边坡上设有集渣平台，所述集渣平台的高程位于堆渣区高程和大型洞室出口高程之间。

进一步的是，所述集渣平台所在的边坡上还设有集渣便道，集渣便道从集渣平台延伸到大型洞室群的各施工点。

峡谷区高坝水电工程渣场沟水导流系统的施工方法，包括以下步骤：

a、主体工程开工前，在边坡中部修筑集渣平台和集渣便道，满足水工隧洞等大型洞室的施工爆破出渣需要，爆破石渣料可通过溜井等方式堆在集渣平台上，注意防止堆渣下河，造成河道阻塞；

b、根据支流沟谷周边地理环境规划排水洞路线，随后修筑并完成沟水处理系统的排水洞结构；

c、在枯期通过堆筑临时土石围堰进行沟道截流，使水流从排水洞导流；

d、在土石围堰保护下干地施工完成挡水坝底部的排水涵管，之后堆筑土石挡水坝达到设计高程，满足第一年汛期度汛的需要；

e、第一年汛期过后，开始施工堆渣区底部的排水涵管，并与挡水坝底部的排水涵管相连接；

f、将集渣平台的爆破石渣料推入河道，堆筑堆渣一区达到设计高程；

g、第二年汛前将截流用土石围堰拆除，形成最终的河道沟水处理系统；

h、在已形成的堆渣一区上，后续施工可继续将堆渣便道的石渣推入河道，形成堆渣二区，到达设计高程。

进一步的是，在步骤g完成了河道沟水处理系统后，若要对排水洞进行定期检修，可在枯期进行，首先在洞口修筑挡水围堰，使得水流全部引入排水涵管，然后对排水洞进行检查或修复；若排水涵管发生堵塞或破坏，也可在枯期对其进行修复，首先在洞口修筑挡水围堰，使得水流全部引入排水洞，然后对排水涵管进行修复。

本发明的有益效果是：

1、沟水处理系统的泄水通道由排水洞和排水涵管组成，这样一部分水流通过排水洞导流，另一部分水流通过涵管导流，这样可以减小排水洞洞径，因排水涵管长度一般远小于排水洞长度，明显降低了工程造价，减小了施工难度，同时增强了排水洞对不良地质条件的适应性；

2、排水洞和排水涵管可以实现定期轮流检修，延长了系统使用年限，保证了大坝工程建设期的安全；

3、巧妙的设计集渣平台，方便大型洞室群等的出渣需要，防止了石渣下河造成的环保问题，极大减小了石渣转运的运输量，沟谷中堆渣也十分方便，显著降低了造价。

附图说明

图1是本发明结构平面布置示意图。

图2是本发明挡水坝及堆渣区结构示意图。

图中标记为，1-支流沟谷，2-挡水坝，3-大型洞室群，4-堆渣区，5-排水涵管，6-排水洞，7-集渣平台，8-集渣便道，41-堆渣一区，42-堆渣二区。

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所示，本发明包括设置在支流沟谷1内的挡水坝2，所述挡水坝2位于大型洞室群3出口的上游，挡水坝2的坝后设置为堆渣区4，所述挡水坝2的底部设有排水涵管5，挡水坝2的上游侧设有排水洞6，所述排水洞6的洞身穿过山林，出口位于支流沟谷1内堆渣区4的下游或其它河道边坡。传统的沟水处理系统一般都只有一种排水方式，要么通过排水洞排水，要么通过排水涵管排水，而本发明将两种排水方式进行综合利用，可降低工程造价。在正常使用过程中，排水洞6和排水涵管5同时进行排水，而需要进行检修时可采用两种管道轮流排水的方式进行检修，如此可延长系统使用年限，保证了大坝工程建设期的安全。

由于挡水坝2是阻挡沟水，保护坝后渣场的重要屏障，因此需要足够的高程和稳定性，本发明采用心墙或斜墙土石挡水坝，其设计高程高于主汛期10年一遇水位，所述挡水坝2的上游坡比不大于1∶1.75，下游坡比不大于1∶1.5，以保证其稳定性。

为了减缓挡水坝2受上游沟水冲击侵蚀，对挡水板2上游侧采用堆石护坡，堆石厚度为50～100cm。

所述排水洞6进口高程高于5年一遇枯期河道水位高程，方便枯水期施工。

所述排水涵管5分成两段，第一段长度满足能穿过挡水坝2的要求，第二段长度满足能穿过堆渣区4的要求，从而达到将沟水从堆渣区4底部排走的目的，将排水涵管5分为两段先后施工，以满足施工要求和排水需要。

在导流系统施工完成后，便可以开始对堆渣区4进行规划了，为了到达有序堆渣的目的，将所述堆渣区4分为堆渣一区41和堆渣二区42，其中堆渣二区42位于堆渣一区41的上方，堆渣区4的上游坡比不大于1∶1.75，下游坡比不大于1∶1.75。堆渣一区41主要是对支流沟谷1进行填平，达到夯实基础的目的，同时也对挡水坝2起到一定支护作用，然后再在其上方设置堆渣二区42，上下游坡比的设置可保证堆渣区4的稳定性，避免出现滑坡和泥石流等事故。

进一步的，为了提高堆渣的作业效率，在所述挡水坝2坝后大型洞室群3出口所在的边坡上设有集渣平台7，所述集渣平台7的高程位于堆渣4高程和大型洞室群3出口高程之间。在施工过程中，可先将渣石堆积在集渣平台7上，然后再推入堆渣区4中，以达到集中处理的目的。

由于大型洞室群3施工点较多，可在所述集渣平台7所在的边坡上设置集渣便道8，集渣便道8从集渣平台7延伸到大型洞室群3的各施工点。

峡谷区高坝水电工程渣场沟水导流系统的施工方法，包括以下步骤：

a、主体工程开工前，在边坡中部修筑集渣平台和集渣便道，满足水工隧洞等大型洞室的施工爆破出渣需要，爆破石渣料可通过溜井等方式堆在集渣平台上，注意防止堆渣下河，造成河道阻塞；

b、根据支流沟谷周边地理环境规划排水洞路线，随后修筑并完成沟水处理系统的排水洞结构；

c、在枯期通过堆筑临时土石围堰进行沟道截流，使水流从排水洞导流；

d、在土石围堰保护下干地施工完成挡水坝底部的排水涵管，之后堆筑土石挡水坝达到设计高程，满足第一年汛期度汛的需要；

e、第一年汛期过后，开始施工堆渣区底部的排水涵管，并与挡水坝底部的排水涵管相连接；

f、将集渣平台的爆破石渣料推入河道，堆筑堆渣一区达到设计高程；

g、第二年汛前将截流用土石围堰拆除，形成最终的河道沟水处理系统；

h、在已形成的堆渣一区上，后续施工可继续将堆渣便道的石渣推入河道，形成堆渣二区，到达设计高程。

在步骤b中规划排水洞路线时，必须满足排水洞的出口位于堆渣区的下游或是直接导入其它支流河道中。步骤d中挡水坝最好在第一年汛期来临前施工完成，避免汛期河水对施工造成影响，拖慢整个工程进度，排水涵管可根据需要设置多根，以便具备足够的泄流能力。在整个沟水导流系统施工完成后，如果系统运行稳定，便可开始堆渣区的施工了，首先堆设作为基础的堆渣一区，堆渣一区主要是对沟谷进行填平夯实，使沟谷形成一个平坦开阔的平面，然后再在其上方设置堆渣二区，以满足工程后续堆渣要求，两个堆渣区都应该满足上下游坡比不大于1∶1.75的施工要求，避免出现滑坡和泥石流等事故。

整个河道沟水处理系统施工完成后，在其运行期间可对其进行定期检查维护，若要对排水洞进行定期检修，可在枯期进行，首先在洞口修筑挡水围堰，使得水流全部引入排水涵管，然后对排水洞进行检查或修复；若排水涵管发生堵塞或破坏，也可在枯期对其进行修复，首先在洞口修筑挡水围堰，使得水流全部引入排水洞，然后对排水涵管进行修复。相对于传统的只具备一种排水功能的沟水处理系统，本系统更加灵活，运行更加稳定可靠，维护也更方便。