一種攔沙坎結構及其施工工藝的制作方法

本發明屬于水利水電工程領域，尤其涉及一種攔沙坎結構及其施工工藝。

背景技術：

在水利水電工程中，河道的引水防沙是設計時需要考慮的一個重點。為了避免河流泥沙進入廠房機組，減少泥沙對機組的磨蝕損壞，常在廠房進水口和引水隧洞進水口設置攔沙坎結構，以起到對河沙的阻擋，并保證清水進入廠房機組。目前，攔沙坎的型式一般結合實際情況設置，常見的有混凝土重力式、混凝土支擋式、碾壓混凝土拱式、堆石壩型式等。但是，現有技術中的攔沙坎結構，在施工時，通常設置在基坑圍堰內部，并且與基坑圍堰分離設置；而且由于現有的基坑圍堰通常采用的是由土石料堆積而成，因此也不能直接作為攔沙坎結構使用。另外，現有技術中，為了確保攔沙坎結構的自身穩定，通常還需要對攔沙坎結構以及其基礎部分進行適當處理。現有技術中攔沙坎結構的缺點主要由以下幾點：

1、增加了基坑圍堰的范圍，由于通常在基坑圍堰內要包括擋水、泄水、引水發電等建筑，同時由于將攔沙坎結構也設置在基坑圍堰內，因此導致基坑圍堰范圍較大，進而對基坑圍堰內的抽水、排水工程量大，同時圍堰自身工程量也將增加。

2、將圍堰和攔沙坎結構分離設置，工程量較大。而且由于單獨設置攔沙坎，還需要復核其穩定、應力等工況，以確保基礎不被沖刷；若基礎覆蓋層較深，則攔沙坎的工程量將更大。

3、在基坑圍堰內進行攔沙坎的施工，與擋水、泄水、引水發電等主體工程的施工有干擾，增加了施工難度，增加了施工工期。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供一種解決上述技術問題的攔沙坎結構，同時提出一種將圍堰和攔沙坎相結合的攔沙坎結構施工工藝，可直接利用圍堰的一部分作為攔沙坎結構。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種攔沙坎結構，包括修筑在河道內的壩體，所述壩體分為泄洪段和廠房段，還包括導墻和攔沙坎，所述導墻設置在泄洪段和廠房段之間，并且導墻的一端與壩體連接，導墻的另一端向上游延伸后與攔沙坎的一端連接；所述攔沙坎設置在廠房段對應的上游，并且攔沙坎的一端與河道一側的岸邊連接，攔沙坎的另一端與導墻連接；所述攔沙坎為由土石料堆積而成的土石壩，并且在攔沙坎的上游側面、頂面和下游側面上均設置有一層混凝土護坡。

進一步的是：所述攔沙坎相對于河道流向傾斜設置，并且攔沙坎上與導墻連接的一端位于攔沙坎上與河道一側岸邊連接的一端的下游。

進一步的是：在攔沙坎與廠房段的壩體之間設置有進水渠，在進水渠的上表面也設置有一層混凝土護坡。

進一步的是：所述導墻的高程與攔沙坎的高程一致。

另外，本發明還提供一種攔沙坎結構施工工藝，所述攔沙坎結構為上述本發明所述的攔沙坎結構，包括如下步驟：

A、在河道內修筑圍堰以將河道攔截，圍堰的兩端分別與河道的兩側岸邊連接；

B、在圍堰下游進行導墻、壩體以及壩體與圍堰之間的建筑物的施工；所述導墻的一端與圍堰連接，導墻的另一端與壩體連接；位于導墻一側的壩體為泄洪段，位于導墻另一側的壩體為廠房段；并且位于導墻一側且與泄洪段對應的一段圍堰為第一段圍堰，而位于導墻另一側且與廠房段對應的一段圍堰為第二段圍堰；

C、待導墻、壩體以及壩體與圍堰之間的建筑物施工完成后，完全拆除第一段圍堰；

D、在完全拆除第一段圍堰后，同時當第二段圍堰的上游側面對應的實際水位高程H降低至低于待修筑攔沙坎的設計頂面高程h1后，拆除第二段圍堰上高于上述待修筑攔沙坎的設計頂面高程h1的多余圍堰，并且第二段圍堰余留下的部分即為攔沙坎；

E、在攔沙坎的上游側面、頂面和下游側面上設置一層混凝土護坡。

進一步的是：在步驟B中，進行壩體與圍堰之間的建筑物的施工包括對進水渠的施工；之后在步驟E中，在進水渠的上表面也設置有一層混凝土護坡。

進一步的是：在進行步驟D時，可開啟泄洪段內的泄洪閘門進行泄洪，以進一步降低第二段圍堰的上游側面對應的實際水位高程H。

進一步的是：在河道的枯水期內進行步驟D。

本發明的有益效果是：本發明中的攔沙坎為由土石料堆積而成的土石壩，因此可在圍堰使用后通過拆除部分圍堰，由余下的部分圍堰直接作為攔沙坎，而且通過設置相應的混凝土護坡結構，即可避免攔沙坎被沖刷，同時確保攔沙坎的穩定性；這樣就克服了將圍堰直接作為攔沙坎所帶來的技術難題。另外，本發明提供的對上述攔沙坎結構的施工工藝，實現了直接利用部分圍堰建成攔沙坎，因此縮小了基坑圍堰的大小，減少了工程施工量，縮短了施工工期；同時而且對攔沙坎的施工也不會對其它主體建筑的施工造成較大影響；另外，攔沙坎直接利用圍堰的基礎結構，也可確保攔沙坎基礎的穩定。

附圖說明

圖1為本發明所述的攔沙坎結構的示意圖；

圖2為圖1中A-A截面的示意圖；

圖3、圖4、圖6為本發明所述的施工工藝中各施工階段的示意圖；

圖5為圖4中B-B界面的示意圖；

圖7、圖8為圖6中C-C結構的示意圖；并且分為對應兩種不同拆除圍堰的方式。

圖中標記為：河道1、壩體2、泄洪段21、廠房段22、導墻3、攔沙坎4、混凝土護坡5、進水渠6、圍堰7、第一段圍堰71、第二段圍堰72、多余圍堰721、基礎8、進行步驟D時的實際水位高程H；攔沙坎的設計頂面高程h1、大壩運行時的水位高程h2。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

如圖1中所示，本發明所述的一種攔沙坎結構，包括修筑在河道1內的壩體2，所述壩體分為泄洪段21和廠房段22，還包括導墻3和攔沙坎4，所述導墻3設置在泄洪段21和廠房段22之間，并且導墻3的一端與壩體連接，導墻3的另一端向上游延伸后與攔沙坎4的一端連接；所述攔沙坎4設置在廠房段22對應的上游，并且攔沙坎4的一端與河道1一側的岸邊連接，攔沙坎4的另一端與導墻3連接；所述攔沙坎4為由土石料堆積而成的土石壩，并且在攔沙坎4的上游側面、頂面和下游側面上均設置有一層混凝土護坡5。

其中，混凝土護坡5的作用是用于包裹在攔沙坎4的外圍以起到保護作用，因大壩建成后正常運行時，整個攔沙坎4將位于運行時的水位高程h2以下，因此對于由土石料堆積而成的攔沙坎4而言，通過設置混凝土護坡5，可有效的避免土石料被沖蝕，進而確保整個攔沙坎4的穩定。而由于本發明中的攔沙坎4可直接采用土石料堆積而成的土石壩，因此可直接利用部分圍堰進行修建，這樣就實現了對圍堰的重復利用，同時也可降低攔沙坎4的施工量，并且也可降低整個基坑圍堰的大小，減少總工程量，縮短工期，降低成本等。

更具體的，還可將所述攔沙坎4相對于河道流向傾斜設置，如圖1中所示；并且攔沙坎4上與導墻3連接的一端位于攔沙坎4上與河道1一側岸邊連接的一端的下游。這樣，堆積在攔沙坎4處的河沙可更利于朝向泄洪段21方向流動，減少了河沙大量堆積到攔沙坎4處的情況。

另外，通常還在攔沙坎4與廠房段22的壩體之間設置有進水渠6以利于進水，在這種情況下，本發明也可在進水渠6的上表面設置有一層混凝土護坡5；并且該混凝土護坡5也可與攔沙坎4上設置的混凝土護坡5一致。

另外，導墻3的作用是用于分割泄洪段21和廠房段22，以避免河沙通過導墻3所對應的位置進入到廠房段內；當然，一般情況下將導墻3的高程設置為與攔沙坎4的高程一致的情況即可。

另外，本發明還提供一種對上述本發明所述的攔沙坎結構的具體施工工藝，具體可參照附圖3至附圖8中所示的各施工階段的示意圖；所述施工工藝包括如下步驟：

A、在河道內修筑圍堰7以將河道攔截，圍堰7的兩端分別與河道1的兩側岸邊連接；此時對應附圖3中所示情況；

B、在圍堰7下游進行導墻3、壩體2以及壩體2與圍堰7之間的建筑物的施工；所述導墻3的一端與圍堰連接，導墻3的另一端與壩體連接；位于導墻3一側的壩體2為泄洪段21，位于導墻另一側的壩體為廠房段22；并且位于導墻3一側且與泄洪段21對應的一段圍堰為第一段圍堰71，而位于導墻3另一側且與廠房段22對應的一段圍堰為第二段圍堰72；此時對應附圖4和附圖5中所示情況；

C、待導墻3、壩體2以及壩體2與圍堰7之間的建筑物施工完成后，完全拆除第一段圍堰71；

D、在完全拆除第一段圍堰71后，同時當第二段圍堰72的上游側面對應的實際水位高程H降低至低于待修筑攔沙坎4的設計頂面高程h1后，拆除第二段圍堰72上高于上述待修筑攔沙坎4的設計頂面高程h1的多余圍堰721，并且第二段圍堰72余留下的部分即為攔沙坎4；

E、在攔沙坎4的上游側面、頂面和下游側面上設置一層混凝土護坡5。此時對應附圖6、圖7以及圖8中所示情況；

其中，圍堰7是用于攔截河道，以為其下游的壩體2、導墻3等建筑主體的施工提供條件。在現有技術中，圍堰7在整個建筑主體施工完成后，需要完全進行拆除；因此其工程量較大。而在本發明中，僅需要拆除部分圍堰7即可，具體需要拆除的圍堰7包括兩部分，分別是在步驟C中拆除的第一段圍堰71和在步驟D中拆除的部分第二段圍堰72上的多余圍堰721。因圍堰7需要攔截河道，因此其頂面的高程往往是高于河道正常情況下全年所對應的水位高程的，而攔沙坎4則要求低于大壩運行時的水位高程h2，因此要求攔沙坎4的設計頂面高程h1一般是小于h2的，而h2一般是小于圍堰7的頂面高程的。因此，本發明直接采用部分的圍堰7作為攔沙坎4時，需要拆除高出攔沙坎4的設計頂面高程h1的多余圍堰721的部分，具體可參照附圖7中所示，這樣當拆除多余圍堰721后，余下的部分即可作為攔沙坎4。當然，更具體的，如圖8中所示，在拆除高出攔沙坎4的設計頂面高程h1的多余圍堰721的部分時，還可拆除位于上游側部分的第二段圍堰72，以減小攔沙坎4在河道流向上的寬度。

當然，在拆除完相應的多余圍堰721后，需要立即進行混凝土護坡5的施工，以確保攔沙坎4的穩定性，因為余下的圍堰部分7通常為土石料堆積而成的土石壩，因此其抗水流沖刷效果較差，必須設置混凝土護坡5進行保護。

當然，為了便于混凝土護坡5的施工，一般在拆除多余圍堰721時，要求第二段圍堰72的上游側面對應的實際水位高程H降低至低于待修筑攔沙坎4的設計頂面高程h1。這樣，即使拆除多余圍堰721后，也可由余下的部分圍堰(即附圖7、圖8中的攔沙坎4)起到對河道的攔截效果，同時也為之后的混凝土護坡5的施工提供了條件。另外，在進行步驟D時，由于已經拆除了位于泄洪段21上的第一段圍堰71，因此可通過開啟泄洪段21內的泄洪閘門進行泄洪，以進一步降低第二段圍堰72的上游側面對應的實際水位高程H。當然，在進行步驟D時，還可選擇在河道的枯水期內進行相應的施工，因為在河道的枯水期內，河道內的水位高度一般為最低，因此可更容易滿足施工條件。

另外，需要指出的是，由于在攔沙坎4的上游側面，始終存在部分位于水面以下，因此對該部分進行混凝土護坡5的施工相對較難，因此，通過盡量在實際水位高程H較低時進行施工，可盡量減少難度。另外，如有必要，也可放棄對攔沙坎4的上游側面位于水面以下的部分的混凝土護坡5的施工，或者采用其它的方式保護該部分邊坡；例如采用鋼筋網結構進行邊坡保護。

另外，還可在步驟B中，進行壩體2與圍堰7之間的建筑物的施工時，可包括對進水渠6的施工；相應的在之后步驟E中，進水渠6的上表面也設置有一層混凝土護坡5。

另外，對于混凝土護坡5的厚度一般可根據攔沙坎4的邊坡坡比、基礎地質參數和水流流速等條件綜合確定，此處不再詳細介紹。另外，在實際施工時，混凝土護坡5的厚度相對于攔沙坎4的高度而言比值非常小(本發明的附圖中為了便于理解，因此將混凝土護坡5的厚度繪制得相對較厚)，雖然在上述闡述以及在附圖中所指的攔沙坎的設計頂面高程h1為不包括混凝土護坡5的厚度，但是在實際工程中對于攔沙坎的設計頂面高程h1也可包含混凝土護坡5的厚度。