竖井旋流泄洪洞的制作方法

1.本实用新型涉及一种竖井旋流泄洪洞，属于竖井旋流泄洪洞的施工通道布置技术领域。


背景技术：

2.对于建设在高山峡谷区域的高坝大库水电工程，为满足施工期导流需求，需要修建导流建筑物(临时建筑物)。同时，为满足枢纽运行安全，一般需要专门设置泄洪及放空等泄水建筑物。为尽量节约工程投资，泄洪放空建筑物尽量考虑采用导流洞改建结合，其中泄洪洞常用“竖井旋流”的方式与导流洞结合，此种结合方式目前在国内大、中、小型电站总均有成功运用。现有的常规竖井旋流泄洪洞立体结构示意图见图1。
3.常规设计时，竖井旋流泄洪洞上平段底板采用均一坡度，为确保上平洞段水流进入涡室起旋后，水流不冲击涡室顶部，经数值计算及水力学模型试验论证分析，涡室的顶部高程一般要高于上平洞段顶部较多。由于上平洞段顶部距离涡室穹顶的高差较大，施工机具不能通过上平洞段深入涡室穹顶等部位进行施工。因此为了满足竖井上平段顶板高程以上的涡室及穹顶开挖支护施工，需要根据地形地质条件、枢纽布置等综合因素，规划布置一条至涡室穹顶及上平段顶板高程以上涡室的施工支洞，为满足涡室及穹顶开挖及支护要求，施工支洞的断面一般都较大，且由于枢纽布置及地形地质条件限制，施工支洞的长度一般都较长。常规设计竖井旋流泄洪洞平面示意图见图2、纵剖面示意图见图3。
4.现有技术主要缺点如下：
5.1、由于上平洞段顶部距离涡室穹顶的高差较大，施工机具不能通过上平洞段深入涡室穹顶等部位进行施工，因此为满足上平洞段顶板高程以上的涡室及其穹顶开挖支护施工，需要重新规划一条至涡室穹顶及上平段顶板高程以上涡室的施工支洞。为满足施工车辆通行，施工支洞的断面一般较大；为与枢纽布置相协调，同时考虑地形地质、对外交通等综合因素，施工支洞的长度一般较大，如此增加的施工支洞开挖及支护工程量较大，相应增加工程投资较大。
6.2、为保证涡室后期永永久运行安全，新增设的施工支洞还要进行永久封堵，封堵一般采用混凝土。根据相关规程规范计算及类似工程经验，增加的封堵工程量也较大，进一步增加工程投资。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种竖井旋流泄洪洞，能简化竖井旋流泄洪洞涡室穹顶的施工通道。
8.为解决上述技术问题本实用新型所采用的技术方案是：竖井旋流泄洪洞，包括泄洪洞上平段与涡室，泄洪洞上平段的末端与涡室的侧壁相连通，在由泄洪洞上平段的前端指向末端的方向上，泄洪洞上平段的底表面高程呈递减趋势，泄洪洞上平段的末端底板设置有变坡段,变坡段的底板坡度大于变坡段上游侧的泄洪洞上平段底板坡度，变坡段的末
端与涡室的侧壁相连接；泄洪洞上平段的顶拱末端设置有扩挖段，扩挖段的顶拱底表面高程呈递增趋势，扩挖段的末端与涡室的侧壁相连接。
9.进一步地是：扩挖段对应的泄洪洞上平段长度为20m～25m。
10.本实用新型的有益效果是：在泄洪洞上平段的末端底板设置的变坡段，通过加大泄洪洞上平段后半段底板坡度，可以充分降低泄洪洞上平段与涡室穹顶的高差；泄洪洞上平段的顶拱末端设置有扩挖段，在泄洪洞上平段后段底板铺垫开挖渣料，便可与扩挖段的顶拱相配合形成施工通道，然后便可进行涡室穹顶的施工。本实用新型直接将泄洪洞上平段作为泄洪洞上平段顶板以上的涡室及涡室穹顶的施工通道，无需重新规划修建涡室上部及涡室穹顶的施工通道，最大限度的节约了工程投资，简化了竖井旋流泄洪洞涡室穹顶的施工。
附图说明
11.图1是现有的常规竖井旋流泄洪洞立体结构示意图。
12.图2是常规设计竖井旋流泄洪洞平面示意图。
13.图3是常规设计竖井旋流泄洪洞纵剖面示意图。
14.图4是本实用新型的纵剖面示意图。
15.图5是在图4中的a
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a断面位置，本实用新型与常规竖井旋流泄洪洞的对比示意图。
16.图中零部件标记：1
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泄洪洞上平段，2
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涡室，101
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变坡段，102
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扩挖段，3
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进口塔体，4
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涡室穹顶，5
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渐变段，6
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竖井，7
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压坡改建段，8
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泄洪洞下平段，9
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施工支洞，10
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回填渣料，11
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常规设计洞顶，12
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常规设计洞底板，13
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本实用新型洞顶，14
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本实用新型洞底板。
具体实施方式
17.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
18.如图4和图5所示，本实用新型中的竖井旋流泄洪洞包括泄洪洞上平段1与涡室2，泄洪洞上平段1的末端与涡室2的侧壁相连通，在由泄洪洞上平段1的前端指向末端的方向上，泄洪洞上平段1的底表面高程呈递减趋势，泄洪洞上平段1的末端底板设置有变坡段101,变坡段101的底板坡度大于变坡段101上游侧的泄洪洞上平段1底板坡度，变坡段101的末端与涡室2的侧壁相连接；泄洪洞上平段1的顶拱末端设置有扩挖段102，扩挖段102的顶拱底表面高程呈递增趋势，扩挖段102的末端与涡室2的侧壁相连接。其中，在泄洪洞上平段1的末端底板设置的变坡段101，通过加大泄洪洞上平段1后半段底板坡度，可以充分降低泄洪洞上平段1与涡室穹顶4的高差；泄洪洞上平段1的顶拱末端设置有扩挖段102，在泄洪洞上平段1后段底板铺垫开挖渣料，便可与扩挖段102的顶拱相配合形成施工通道，然后便可进行涡室穹顶4的施工。本实用新型直接将泄洪洞上平段1作为泄洪洞上平段1顶板以上的涡室2及涡室穹顶4的施工通道，无需重新规划修建涡室2上部及涡室穹顶4的施工通道，最大限度的节约了工程投资，简化了竖井旋流泄洪洞涡室穹顶的施工。
19.为便于施工通道具有较好的作业条件，扩挖段102对应的泄洪洞上平段1长度一般为20m～25m。
20.实施例
21.本实用新型在具体实施时，可通过如下步骤实现：
22.第一步：增大泄洪洞上平段1后段底板坡度，具体坡度可通过数值计算分析及水力学模型试验论证，在保证涡室2中水流不冲击涡室穹顶4的前提下，尽量降低涡室穹顶4高度，初步降低泄洪洞上平段1顶板与涡室穹顶4的高差。泄洪洞上平段1底板坡度降低示意见图4。
23.第二步：在进行泄洪洞上平段1开挖时，将泄洪洞上平段1最后20m范围内的洞身顶拱进行扩挖，进一步减小泄洪洞上平段1顶板与涡室穹顶4高差。泄洪洞上平段1顶部扩挖示意见图4，扩挖段的典型断面示意见图5。
24.第三步：当泄洪洞上平段1分层开挖到前段洞身底板高程后，采用泄洪洞上平段1已开挖洞渣料垫高泄洪洞上平段1洞身底板，具体示意见图4。洞身底板铺垫渣料抬高后，挖掘机等施工机具便可以通过行驶至垫渣顶部深入到涡室穹顶4部位，进行涡室穹顶4及上部涡室开挖支护施工。
25.第四步：待涡室穹顶4及泄洪洞上平段1顶板以上的涡室2开挖支护施工完成后，便可清除堆渣，然后进行泄洪洞上平段1底板扩挖，直至设计尺寸及高程。扩挖后的泄洪洞上平段1尺寸在规程规范允许范围内，通过加强支护，可以满足施工及后期运行期洞室稳定要求。
26.本实用新型通过加大泄洪洞上平段1后半段底板坡度、泄洪洞上平段1后段顶板扩挖及底板铺垫开挖洞渣料等措施，便可以充分降低泄洪洞上平段1与涡室穹顶4的高差，将泄洪洞上平段1作为泄洪洞上平段1顶板以上的涡室2及涡室穹顶4的施工通道，无需重新规划修建涡室2上部及涡室穹顶4的施工通道。本结构仅需对泄洪洞上平段1后段底部坡度进行适当加大，同时对泄洪洞上平段1顶部进行一定的扩挖，施工简便，泄洪洞上平段1工程增加较少，在满足工程需要的同时，最大限度的节约了工程投资。