检修洞改建为生态供水洞的改建结构的制作方法

本实用新型涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种检修洞改建为生态供水洞的改建结构及其改建方法。

背景技术：

目前，我国西南区域正修筑与规划设计多座坝200m级特高堆石坝水电工程，如双江口312m、两河口295m、如美315m、长河坝240m、玛尔挡210m等。这些特高堆石坝位于高山峡谷中，河床两侧边坡陡峭，施工导流均采用在山体中开挖相应的导流洞的隧洞导流方案，使上游河道改道经导流洞流入下游河道内；其中导流洞一般会包含初期导流洞和后期导流洞。

特高堆石坝建设过程中受诸多因素的影响，建设工期很长，且存在较大不确定性，工程中往往存在初期导流洞超期服役的现象。而且，当河流推移质较多时，如施工期上游存在的施工弃渣，推移质在高速水流的带动下，年复一年地磨损初期导流洞混凝土底板；在空蚀和推移质联合作用下，极易造成初期导流洞闸室底板和初期导流洞洞身底板结构的冲蚀破坏，给初期导流洞下闸和封堵带来极大的安全隐患，一旦出现问题不仅处理难度很大，而且容易推迟电站发电工期，带来巨大的经济和社会效益损失。因此，特高堆石坝初期导流洞下闸封堵前必须对闸室部位以及初期导流洞洞身结构等进行彻底全面的检修；相应的通常会修建有一条用于初期导流洞检修期间使用的检修洞。

随着水利水电工程环境保护要求的不断提高，水库工程下泄生态流量问题是环保主管部门关注的一个重点。同时，特高堆石坝蓄水期需要控制水位上升速度以保证土石坝坝体的安全，即生态供水洞需要具有生态供水和蓄水控泄的功能要求。

这样一来，就会分别开挖形成相应的检修洞和生态供水洞，导致施工工程量的增加和建设成本的增加。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种检修洞改建为生态供水洞的改建结构，以此解决需要分别开挖形成相应的检修洞和生态供水洞而导致施工工程量的增加和建设成本的增加的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：检修洞改建为生态供水洞的改建结构，包括检修洞洞身，所述检修洞洞身分别连通堆石坝坝体的上游河道和下游河道，在检修洞洞身中部设置有竖井闸室，在竖井闸室内设置有检修闸门，所述检修闸门为平面闸门，在检修洞洞身的出口处设置岸塔闸室；在检修洞洞身的出口末端内部设置有出口封堵体，在出口封堵体内贯穿地设置有孔洞，所述孔洞与岸塔闸室的孔口对应匹配连通。

进一步的是：在岸塔闸室内设置岸塔闸门，所述岸塔闸门为弧形闸门。

进一步的是：在检修洞洞身的出口处沿下游紧邻地设置有出口明渠段，在出口明渠段上游端的底部设置有岸塔闸室底板，所述岸塔闸室设置于所述岸塔闸室底板上。

进一步的是：所述孔洞的底板采用检修洞洞身的底板，所述出口封堵体包括围绕在孔洞两侧和顶部的钢筋混凝土层和在钢筋混凝土层与检修洞洞身的洞壁面之间填充的封堵混凝土体。

进一步的是：所述孔洞为方形孔。

进一步的是：检修洞洞身的进口底板高程与初期导流洞的进口底板高程一致；检修洞洞身的横截面形状为城门洞型。

进一步的是：检修洞洞身的洞径取值为：分别满足初期导流洞检修过程中检修流量的要求和蓄水期生态供水流量的要求所需的洞径中的较大值。

另外，本实用新型还提供一种检修洞改建为生态供水洞的改建方法，通过所述改建方法的改建后形成上述本实用新型所述的检修洞改建为生态供水洞的改建结构，所述改建方法按照时间先后顺序包括如下步骤：

第一步、在初期导流洞的检修期期间，开启检修闸门，通过检修洞洞身过流上游来水，以为初期导流洞提供检修作业条件；

第二步、在在初期导流洞的检修施工作业完成后，下闸检修闸门封堵检修洞洞身，然后在检修洞洞身的出口末端内部施工出口封堵体，在出口封堵体内贯穿地设置有孔洞；

第三步：在检修洞洞身的出口处修筑岸塔闸室，在岸塔闸室内设置岸塔闸门，岸塔闸室的孔口与孔洞对应匹配连通；

第四步、出口封堵体和岸塔闸室施工完成并具备运行条件后再进行初期导流洞下闸蓄水；

第五步、在初期导流洞下闸蓄水期期间，下闸封堵相应的初期导流洞，并同步开启检修闸门和岸塔闸门，通过检修洞洞身向下游下放生态供水；

第六步、待蓄水水位上升到目标水位后，下闸检修闸门封堵检修洞洞身，然后进行检修洞洞身内永久堵头的施工。

进一步的是：所述岸塔闸门为弧形闸门；在第五步中，同时在满足下放生态供水流量要求和蓄水水位上升速度要求的情况下利用弧形闸门调节检修洞洞身内的下放流量。

进一步的是：所述孔洞的底板采用检修洞洞身的底板，所述出口封堵体包括围绕在孔洞两侧和顶部的钢筋混凝土层和在钢筋混凝土层与检修洞洞身的洞壁面之间填充的封堵混凝土体；在第二步中，进行出口封堵体的施工时，先进行钢筋混凝土层的施工，然后以钢筋混凝土层为模板进行封堵混凝土体的施工。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的检修洞改建为生态供水洞的改建结构，为在检修洞的基础上进行改建后形成能够用于下放生态流量的隧洞结构，以作为生态供水洞使用；本实用新型所述的改建结构，其结构布置实现简单，施工方便，使得改建前后的隧洞分别具备检修作业所需功能和下方生态流量所需功能，达到一洞多用的目的，满足了特高堆石坝工程的需要。

2、本实用新型在改建过程中通过设置出口封堵体，有效地将检修洞洞身的出口形状改变为与相应的岸塔闸室相匹配的形状，确保了改建的可行性和有效性；同时可采用相对检修洞的出口尺寸更小的孔洞，进而减小与之配匹的岸塔闸室的孔口尺寸，进而减小岸塔闸门的尺寸，可以带来以下好处：①使岸塔闸门尺寸可以按照金属结构设计的要求进行灵活的设计，不受制于检修洞洞身的出口形状的限制；②能够降低了岸塔闸门的规模，减小了闸门相应的启闭机设备的规模，节约成本；③岸塔闸室孔口尺寸的缩小，进一步提高了岸塔闸门控泄时在高水位下的结构可靠性，降低了工程风险，尤其适用于特高堆石坝的高水位情况，达到了降低工程投资，减小工程风险的目的。

3、本实用新型在修建出口明渠段时，即可预先将岸塔闸室底板同步修建完成，能够避免后期改建时，需要对已建好的出口明渠底板进行拆除的情况，节约工程成本。

4、本实用新型的岸塔闸门采用弧形闸门，可由弧形闸门控泄流量满足相应的蓄水水位上升要求、环保所需生态流量等要求。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于特高堆石坝的生态供水洞结构的平面视图；

图2为改建后的检修洞洞身的纵剖面图；

图3为改建前检修洞洞身出口附近范围的局部示意图；

图4为图3中a-a截面的剖面图，即检修洞洞身的剖面图；

图5为改建后检修洞洞身出口附近范围的局部示意图；

图6为图5中b-b截面的剖视图；

图中标记为：检修洞洞身1、堆石坝坝体2、竖井闸室3、检修闸门4、岸塔闸室5、出口封堵体6、钢筋混凝土层61、封堵混凝土体62、孔洞7、岸塔闸门8、出口明渠段9、岸塔闸室底板10、初期导流洞11、后期导流洞12、永久堵头13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1至图5中所示，本实用新型所述的检修洞改建为生态供水洞的改建结构，其中的检修洞在未改建之前的结构如下：检修洞包括检修洞洞身1，所述检修洞洞身1分别连通堆石坝坝体2的上游河道和下游河道，在检修洞洞身1中部设置有竖井闸室3，在竖井闸室3内设置有检修闸门4，所述检修闸门4为平面闸门。其中，检修洞为用于检修初期导流洞11时为初期导流洞11提供检修作业条件；即在相应的检修期内下闸封堵初期导流洞11，然后开启检修洞，使上游来水通过检修洞过流，以避免上游水位过高。

本实用新型为在上述结构的检修洞的基础上，在初期导流洞11的检修作业完成后不再需要检修洞以后，通过对已有的检修洞洞身1进行改建，以使其形成能够作为向下游下放生态流量的生态供水洞；具体改建后为：在检修洞洞身1的出口处设置岸塔闸室5；在检修洞洞身1的出口末端内部设置有出口封堵体6，在出口封堵体6内贯穿地设置有孔洞7，所述孔洞7与岸塔闸室5的孔口对应匹配连通。

本实用新型改建过程中，通过设置出口封堵体6，这样可以改变检修洞洞身1原有出口的结构形状和尺寸，使其满足与岸塔闸室5之间的有效连通配合，确保了改建的可行性和有效性；同时通过出风封堵体6后，可采用相对检修洞的出口尺寸更小的孔洞7，进而减小与之配匹的岸塔闸室5的孔口尺寸，进而减小岸塔闸室5内的岸塔闸门8的尺寸，这样一来可以带来以下好处：①使岸塔闸门尺寸可以按照金属结构设计的要求进行灵活的设计，不受制于检修洞洞身的出口形状的限制；②能够降低了岸塔闸门8的规模，减小了闸门相应的启闭机设备的规模，节约成本；③岸塔闸室1孔口尺寸的缩小，进一步提高了岸塔闸门8控泄时在高水位下的结构可靠性，降低了工程风险，尤其适用于特高堆石坝的高水位情况，达到了降低工程投资，减小工程风险的目的。

不失一般性，在岸塔闸室5内设置有相应的岸塔闸门8；而本实用新型中由于需要通过岸塔闸门8向下游下放生态流量，因此优选设置岸塔闸门8为弧形闸门，而通过弧形闸门更便于对下泄流量的调节控制，实现控泄调节的目的，更有利于对下泄流量的控制以及对蓄水水位上升速度的控制。

另外，通常情况下在检修洞洞身1的出口处沿下游紧邻地设置有出口明渠段9，在此情况下，本实用新型在出口明渠段9上游端的底部设置有岸塔闸室底板10，所述岸塔闸室5设置于所述岸塔闸室底板10上。其中，岸塔闸室底板10可在修筑出口明渠段9的过程中与出口明渠段9的底板同时浇注施工完成，以避免在后期改建时，需要对已建好的出口明渠底板进行拆除的情况，这样后期改建过程中可直接在岸塔闸室底板10上之间修建岸塔闸室5即可。不失一般性，岸塔闸室底板10的厚度通常会比出口明渠段9其他部位的底板厚度更厚，以承载岸塔闸室5的修建；具体的，参照附图中所示，岸塔闸室底板10在上下游端可分别设置有齿槽结构，同时其底板厚度明显大于出口明渠段9其他部位的底板厚度。

另外，本实用新型中的孔洞7，为贯穿出口封堵体6的结构，通过采用合理大小的孔洞7能有利于与岸塔闸室5配合。更具体的，参照附图4中所示，为在未改建之前的结构，通常为了满足检修洞洞身1的结构强度以及过水流量需求，检修洞洞身1的横截面会优选设置为附图4所示的城门洞型；而该形状结构并不利于与改建的岸塔闸室5的孔口匹配连通。而参照附图6中所示，即为改建后形成的孔洞7，这样通过孔洞7与岸塔闸室5的孔口匹配连通，这样即可在改建过程中根据需要设置相应的孔洞7的形状和尺寸。更具体的，本实用新型中优选设置所述孔洞7为方形孔，如附图6中所示的形状。

更具体的，参照附图5和附图6中所示，本实用新型中优选设置所述孔洞7的底板采用检修洞洞身1的底板，即孔洞7的底板沿用原有的检修洞洞身1的底板；更具体的，则设置出口封堵体6包括围绕在孔洞7两侧和顶部的钢筋混凝土层61和在钢筋混凝土层61与检修洞洞身1的洞壁面之间填充的封堵混凝土体62。这样，在后期施工过程中，可先进行钢筋混凝土层61的施工，然后以钢筋混凝土层61为模板进行封堵混凝土体62的施工；能够提高施工效率。

另外，由于本实用新型中的检修洞改建后需要用于生态供水，因此为了实现在初期导流洞下闸封堵后的生态供水不断流，进一步设置检修洞洞身1的进口底板高程与初期导流洞11的进口底板高程一致。

另外，由于本实用新型中的检修洞洞身1在改建前需要为初期导流洞检修过程进行过流，而在检修后需要作为大坝蓄水期向下游生态供水，因此对于检修洞洞身1的洞径的要求，需要分别满足上述两种工作需求，故本实用新型中的检修洞洞身1的洞径取值设置为：分别满足初期导流洞检修过程中检修流量的要求和蓄水期生态供水流量的要求所需的洞径中的较大值。

另外，本实用新型所述的检修洞改建为生态供水洞的改建方法，即通过所述改建方法的改建后形成上述本实用新型所述的改建结构，具体的，所述改建方法按照时间先后顺序包括如下步骤：

第一步、在初期导流洞11的检修期期间，开启检修闸门4，通过检修洞洞身1过流上游来水，以为初期导流洞11提供检修作业条件；

第二步、在在初期导流洞11的检修施工作业完成后，下闸检修闸门4封堵检修洞洞身1，然后在检修洞洞身1的出口末端内部施工出口封堵体6，在出口封堵体6内贯穿地设置有孔洞7；

第三步：在检修洞洞身1的出口处修筑岸塔闸室5，在岸塔闸室5内设置岸塔闸门8，岸塔闸室5的孔口与孔洞7对应匹配连通；

第四步、出口封堵体6和岸塔闸室5施工完成并具备运行条件后再进行初期导流洞11下闸蓄水；

第五步、在初期导流洞11下闸蓄水期期间，下闸封堵相应的初期导流洞11，并同步开启检修闸门4和岸塔闸门8，通过检修洞洞身1向下游下放生态供水；

第六步、待蓄水水位上升到目标水位后，下闸检修闸门4封堵检修洞洞身1，然后进行检修洞洞身1内永久堵头13的施工。

不失一般性，上述目标水位应当满足能够通过其它的隧洞向下游下放生态流量；例如当设置有相应的后期导流洞12的情况下，通常后期导流洞12的高程高于初期导流洞11的高程；因此当蓄水水位到达能够通过后期导流洞12向下游下放生态流量时，即可进行检修洞洞身1内永久堵头13的施工，这样即可避免向下游下放生态流量出现断流的情况。