专利名称：沉箱截流坝施工法的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种大江大河水电站建设前期临时截流大坝的施工方法。水电站大坝建设要开工，有赖于江河截流。过去的临时截流大坝在施工中单一地使用泥砂石料为主要截流材料。需动用大量人力物力。石料的使用十分浩大巨量。而且在最后的截流阶段，惊险、困难，使用大量钢筋水泥巨块、钢铁石料大笼，抛下急流处截流。施工中存在着石料投放定点不稳定，投放石料的随意性。遇上水深流急的截流后期，巨块钢筋水泥下沉出现定点盲目性，被急流冲走甚多，使截流成为惊险、困难、耗资巨大，浪费巨大。这其中的石料大量开采、运输、投入江河，经费的消耗极为昂贵，施工时间被严重地拖久了。因而需要创造全新的施工方法。本发明提供的方法不是用石料来堵水，而是用水来堵水！用长江之水来堵截长江之流。迅速地建造三峡水电站及各类水利设施。本法用沉箱来截流所需之沉箱可根据河床地形设计制造。用石料截流是一种原始的截流方法。钢铁诞生了，就要更好地使用钢铁，钢铁与石块相比是一大进步。用钢铁做成一定形状的六角形棱柱状框架，再在河面上搭接，组建成巨型沉箱，这种用钢铁做成沉箱之整体沉箱式截流法是一种快速、安全、大胆、有效、经济的施工方法。由钢板及正六角形棱柱状框架组合的巨大沉箱用来代替石料、泥砂截流，它能有效地提前水电站永久大坝的开工建造时间。
众所周知，建截流大坝与建水电站永久大坝是两回事，前者是截流坝，后者是永久坝。祗有在江河之水被截流后，才能开工建水电站。因而对于提供一种全新的，可反复使用多次的截流施工材料和方法，为加快我国水电建设，为促进长江流域水电工程的加速进展，大胆地、科学地提出，严肃认真地分析论证采用这种新的施工方法，是一件大事。对促进各国的水电建设也有帮助。
本发明的目的是提供一种快速施工方法。江河之水，一年四季变化迅猛，如用过去的施工方法，用石料、砂土、水泥块，铁笼石料进行截流那是一种原始的截流方法，时间拖得很长，工作进度很慢，要跨越一年才能完工。
本发明建截流坝时间控制在一个月至三个月之内，因而可以在水流量最小，河水最稳平的少雨季节开工、收工。
水电站建成后的截流坝拆除，只要将沉箱改为浮箱即可达到目的。箱体边浮升，边拆除。将沉箱改为浮箱的方法是通过箱体内的水排出，获得浮力，箱体内水由泵抽水，完成排水。这里沉箱截流坝施工法的优点是明显的1.可以缩短截流坝的施工时间达75％至80％；
2.可以避开雨季施工，雨季江河之水猛涨，施工难度大；3.可以在水流量最少的季节安排施工，完成施工；4.水电站建成后拆除截流坝变得容易很多；5.可以在水深流急的峡谷河道中，建起多个中小型水力发电站，象梯田一样降水。通航成为可能。这种梯度发电站的特点是水位落差小，电站数量多。这类中小水电站特别适合建造在江河之上游，经济不发达的西部地区。此类沉箱需设计成凹字型。
6.沉箱可以拆开后再次使用，反复使用，局部使用，异地使用，这里的沉箱是施工过程中，逐步组合建造而成的一个整体大件。首先根据河床、河岸地形，设计出截流所需之巨大箱体的形状及大小，储存至电脑。这箱体之高度为电站大坝之高度(河床至坝顶)，其厚度可为60m至100m，其宽度及形状为两岸石壁之宽度及形状(倾斜形)。得出整体沉箱大小及形状后，用电脑分割整体巨箱为单元小六角形棱柱体。每个六角形棱柱状单元其体积是由正六角形之面积乘六角形棱柱之高而成，这里正六角形每边长2m，棱柱高为3m。因此，每个六角形棱柱状单元其体积为
一条江河的截流祗用一个总体沉箱作为截流主体依靠，完成总体沉箱后，周边的小股渗漏流水，可用传送带投送石料、砂袋，用翻斗车投送泥石，用架设浮桥安装传送带等辅助手段来完成最后断流。总体沉箱是由许多棱柱状单元在施工过程中迅速组装而成。沉箱的单元即为六角形棱柱状钢质框架，此框架单元(以下简称单元)由上框盖、下框盖及六根柱组成。上框盖与下框盖类同，由直角角钢弯制而成，为整六角形。直角角钢加工成六角形框后，成为平面部分和垂直侧边，在此垂直侧边上，由内向外钴有螺纹小孔，孔径为1cm，每转角处钻一对孔，用来安装固定棱柱。而孔径为2cm的大孔是贯穿孔，无螺纹，总装时用六根柱是由角钢加工而成，其夹角为120°，这样通过螺纹由内部装接后的六角形棱形柱状框架单元，其特征是八个外表面呈平整状。因此要求柱的两端有平行的15cm的向内冲压加工。其目的是保证组装后的单元，其外表面相对平整，因为祗有每个单元的外表面呈现平整状态，才能进行下一步的单元与单元之同的全面装接组合。
最佳实施方案举例长江三峡水电站下游之截流大坝(副截流坝)。
1.施工开始，填土、堆石料，收缩江面宽度成200m至300m。
2.由工厂送来所需数量之钢板，其尺寸为2m×3m＝6m2，厚为0.5cm。(对于中小河流钢板厚为0.3cm～0.5cm)6m2钢板用在四周安装。
3.由工厂送来所需数量之六角形上框盖及下框盖，六角形之每条边长2m。
4.由工厂送来所需数量之六角形棱柱体之柱条，柱高为2.98m。
5.以上材料送达工地时均加工有孔，孔径为2cm，平滑光洁贯穿孔。但在六角形上下盖垂边之内侧，加工有由内向外的螺纹孔12个，孔径为1cm，此孔的目的是将六根柱与上下框盖装接成一个单元棱柱体，因而在柱的两端，各开有内孔径为1.2cm的贯穿孔。
装接完工后的六角形棱柱状单元框架外表面是平整的(因为此处棱柱装在上下框盖上采用内螺纹，内装接)。
6.六根棱柱的加工，取钢板条0.01m×0.3m×3m，沿中心长轴线加工成角钢条，角钢的夹角为120°，角钢条两端冲压加工16cm冲压内移1cm，向上、向下各展15cm，因而加工后成形的棱柱高2.98m。框盖的加工取钢板条0.01m×0.3m×12m，沿中心长轴之平行线，冲压折弯成90°，加工成直角角钢条，钢板条厚1cm。在此直角角钢条之同一侧，每相距2m处，剪切一等边三角形。此等边三角形的高即是直角角钢边的宽＝15cm。钢条长12m，剪有5个切口，弯折、焊接成一个六角形的框形盖，由上盖、下盖及六根棱柱组装成一个单元。
7.以上材料送达工地时均加工有孔。2.98m高之柱上沿长轴方向每隔0.5m打一孔，合计5个孔，两端再各打一孔。孔心距左右端边5cm，这样每条棱柱每边开有7个孔。两边合计有14个孔，孔距离边沿皆是5cm。
8.整个六角形框盖，其水平面六条边上，每条边上加工有6个孔。孔与孔之间相距0.45m。即中间、左右相距0.45m各一孔(0.1m+0.45m+0.45m+0.45m+0.45m+0.1m＝2m)孔径2cm。框盖之垂直侧边上，每条边长2m，在转角处，距角顶10cm处左右两侧各开有一个孔。正六角形框盖，六条垂边，每条垂边开有2个孔，合计12个孔，孔径为2cm。
9.总体沉箱内部是由众多单元，即众多整六角形棱柱状框架搭接装配而成，其形状如同蜜蜂营造的巢脾。总体框架上表面及下表面为六角形棱柱搭接10.整个沉箱的密封性能由纤维橡胶带嵌入钢板与框架中，由螺丝螺母固紧密封来完成。橡胶带宽0.3m，长3m或2m(或3m的整倍数)，厚度在1.5cm至2cm。
11.箱体下沉截流后，当箱体高度达到施工所需之高度时，封顶。对于中、小河流，不必封顶也可达到截流之目的。
12.总箱体的安装壮大，类同于新船下水，先安装局部，在滑道上滑向水面，争取到适当浮力，再加高两侧及底壁之高度，加长底板长度，不断地壮大箱体，加高箱体，逐步滑向水中，逐步下沉，逐步升高四壁，达到所需之高度。
13.整个籍体在水中，位置的固定由河岸放出80根至120根钢索牵拉定位。两岸打桩，固定钢丝索。钢丝索的直径大小由整体沉箱可能遇上的最大洪水冲击力大小，通过计算后决定。钢丝索牵拉沉箱，其沉箱下方，所受压力较大，可用粗钢丝索。而沉箱之上部可以用细一点的钢丝索牵拉。直径在7cm～5cm。
14.龙骨的安装。钢丝索牵拉箱体是通过上游水与箱体接触面处箱体上安装的龙骨来完成的，龙骨由直角角钢条制作，长30m，宽0.1m加直角折弯0.1m，厚0.02m。即龙骨钢条厚0.02m。6根龙骨总长为180m，每层6根。假如沉箱高100m，设置4层龙骨。龙骨与钢丝索的连接通过钢钩，每根龙骨长30m，开孔三处牵拉钢索。即中同开有一孔，离中心点12m左右各开一孔，两端还剩余3m，孔径为8～5cm，每层有龙骨6根，计有孔18个。四层有龙骨24根，合计有孔72个，可牵拉钢索72根，孔径为8～5cm，龙骨与沉箱的连接是通过龙骨上的孔与沉箱框架上的孔，用螺丝螺帽进行连接的。因此孔与孔之间的距离应与框架上的孔距一致。即每隔4.2m+1.8m＝6m开一孔。每条龙骨长30m，可开有4个孔，此孔直径为2cm。
15.整个沉箱之蜂脾状结构，即六角形柱状结构安置方向是六角形呈水平方向展开。棱柱呈垂直方向升高。
16.用钢丝索牵拉两岸及沉箱，使沉箱在施工的全过程中，保持固定位置。沉箱施工完成后，也是依靠钢丝索的拉力来抵消水对沉箱的巨大压力及洪水的冲击力。
17.对于沉箱所用钢板的厚度关系到密封程度的螺丝的多少，密封条的材料性能等实践中可作相应调整。最后截流完成后可能出现的箱体缝处少量渗漏水的处理是采用开明沟用泵排除。
这项施工法其巨大经济效益、社会效益可以从下面几点来考虑(一)用江水代替了大量石料。江水或河水就地取材，取之不尽。因而在经济上、经费上节省数额巨大，缩短了施工时间。加快了水电站前期的建设。如果是在一般江河上建设中、小型水电站，那么沉箱法的优势就更为明显。
(二)在运输上可利用江河本身。钢板及角钢棱柱条均为散件，运输十分方便，安装也方便。
(三)截流坝的拆除工作，如果截流坝是石料、泥砂大坝，那么其工作量极为浩大。而用沉箱法施工，只需要将沉箱改为浮箱即成。将注水入箱改为抽水出箱即可，易如反掌。
(四)在国际上开创了一个大胆、科学、快速、优质的施工方法。
(五)给江河山川重新安排，给治山、治水、治沙漠提供了一个新的、强有力的工具和手段。多建中小水电站，保护大环境。缓解洞庭湖历年大水之压力。对水库等各种水利设施的大修提供方便条件。
(六)总沉箱体拆开后，单元框架及钢板可多次反复使用，异地使用。
(七)可在淡水季节当年当月施工，当年当月截流，防止因雨季来临而造成的江水大起大落所造成的截流困难及危险。沉箱式截流法对于总箱体的形状、大小均不作具体规定及限制，这要看河床、地形、水电站设计及水电站要求来决定。
(八)对于中、小型水电站的建设，对于旧水利设施的大修，例如，大型水库的裂缝抢修工程，沉箱截流法提供了更广阔的应用范围。在拆除临时坝之前，用虹吸法调度水位。经初步匡算下来用本法截流每m3花费160元左右，500万m3的石料可调拨各地支援抗洪储备物资的紧急需要。
权利要求
1.沉箱截流坝施工法。本发明是一项综合性施工方法。其特征在于用一件总体沉箱来完成截流的主要部分。箱体为钢材，外表面安装钢板。内部由众多六角形棱柱状框架组合装配而成。总体沉箱的组装是在江河工地上进行。每个六角形棱柱状框由两个六角形框盖及六根相同的棱柱组成。总体沉箱的组装类同于蜜蜂营造巢脾。通过灌水进箱，钢索牵拉沉箱定位来完成截流。
2.根据权利要求1所述的施工法，其特征在于正六角形棱柱框架其每个单元形状、大小全部一致，外表面平整。
3.根据权利要求1所述之施工法，其特征在于施工中用螺丝、螺母、串联、并联组装全部单元成为整体沉箱。
4.钢板与总体框架的装接处，其特征是衬填有橡胶类密封条。
5.根据权利要求1所述之施工法，其特征在于沉箱侧面安装有龙骨，通过钢丝索牵拉龙骨及两岸来达到定位箱体。
6.根据权利要求1所述之施工法，其特征是箱体内可安装分隔钢板，用制作隔舱的方法来加强沉箱的受力强度。
全文摘要
沉箱截流坝施工法公开了一种新的截流方法,水电站建设前期,江河需要截流。水电站建成,截流坝要拆除。这是一件工作量极为巨大的工作。用钢铁来制作沉浮箱,替代大量石块泥砂来完成截流,可以做到快速、高效施工,可以在水深流急的峡谷河段施工,因而可以在全世界许多江河上游广建大、中、小型水力发电站,沉箱是用直角角钢作成六棱形框架,再在大件沉箱框架四周表面装钢板组合而成。采用钢丝索来牵拉定位箱体,整个巨大箱体的沉浮控制,可用灌水进箱及排水出箱来完成。
文档编号E02B7/04GK1173572SQ96110838
公开日1998年2月18日 申请日期1996年8月12日 优先权日1996年8月12日
发明者姚慧根 申请人:姚慧根