内河工程引水施工方法技术

一种内河工程引水施工方法，包括如下步骤：（1）设置拦水土坝的断面尺寸；（2）对拦水土坝断面尺寸进行渗水破坏验算和抗滑稳定验算；（3）设置引水管及其管径和数量；（4）建筑拦水土坝和埋设引水管；（5）建筑引水管进出口周边的保护设施；（6）引水；（7）拆坝放水。本发明专利技术相比较现有技术，其埋设HDPE管引水更具有可控性,如遇突发情况可通过钢板逐一堵住进水管口，及时遏制情况进一步恶化，是一种施工便捷、安全可靠、经济的引水施工方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内河工程引水施工的方法，特别是一种采用预埋引水管进行内河引水的施工方法。
技术介绍
近年来，我国内河航运基础设施建设正如火如荼地展开，尤其是新建航道开挖工程。一般新建航道待开挖至设计底标高及两岸护坡结构施工结束后，将进行引水施工。现今引水一般采取破坝引水工艺和溢流堰引水工艺。即先在水源与新建航道间预留土坝，待具备引水条件时，在土坝中开挖沟槽引水，或者全断面降低土坝标高至水源标高以下，进行溢流坝引水。上述两种方法虽然施工便捷，但如果引水不慎，土坝被冲刷后易导致溃坝，两岸护坡结构也有被冲垮的可能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种采用预埋引水管进行内河引水的施工方法。本专利技术采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种内河工程引水施工方法，包括如下步骤：（1）根据被截流河道状况以及新航道工程的具体要求，设置拦水土坝的断面尺寸，即拦水土坝的顶宽、底宽、顶标高、底标高以及两侧坡比度。（2）对步骤（1）所设置的拦水土坝断面尺寸进行渗水破坏验算和抗滑稳定验算，渗水破坏验算要求水力坡降i 小于发生流土的临界水力坡降icr， ，式中：△h为拦水土坝顶高，L为拦水土坝底宽，，式中：Gs为土样比重，e为土样的孔隙比，抗滑稳定验算要求沿坝基底的抗滑稳定安全系数Kc大于基本荷载组合系数3.0， ，式中：f为粉质粘土抗剪断摩擦系数，取常数0.47，ΣG为作用于坝结构上全部荷载对滑动平面的法向分值，C为粉质粘土抗剪断粘结力，取常数0.025 Mpa，A为坝基底面与岩基之间接触面面积，ΣH为作用于土坝上的全部荷载对滑动平面的切向分值，上述两项验算符合要求，则进入步骤（3），如其中任意一项不符合要求，则进入步骤（1）重新设置拦水土坝的断面尺寸。（3）设置引水管及其管径和数量，所述的引水管采用高密度聚乙烯塑料（HighDensity Polyethylene）制作的空心管材（以下简称HDPE管），根据新建航道需要的引水量以及工程期限要求，依据伯努利能量方程设置引水管的管径与数量。（4）建筑拦水土坝和埋设引水管，按照步骤（1）、（3）的设置筑造拦水土坝并埋设至少一根引水管，如果引水管为多根，其间隔距离为5～15m，呈均布状，上游水源水位与引水管出口中心高程之差为1.5～2.5m。铺设后的引水管需回填土进行压实，并在引水管进水口处周边采用袋装土叠砌并挤压密实；（5）建筑引水管进出口周边的保护设施，在引水管进口处拦水土坝的外侧堆土形成临时隔坝，在引水管出水口处设置防冲刷保护设施。（6）引水，在隔坝中间开挖引水沟槽以引水入管，并准备一块面积大于引水入管口的钢板作为临时闸门之用，发生紧急情况时可使用钢板封住进水口，再填土入引水沟槽进行截流。（7）拆坝放水，当新建航道内水位达到预订标高后，采取挖掘机直接开挖破坝，取出土坝中的引水管，在土坝中间的主管位置开挖一沟槽放水，待土坝两侧水位齐平，在土坝上铺设钢板作为土坝土方出运的便道，由挖掘机从沟槽处分别向两侧开挖出运土方，土坝水下残余土方用挖泥船进行挖除。 本专利技术采用预埋HDPE管进行引水，HDPE管与PVC管和钢筋砼管相比虽价格偏高，但管体自身质量轻，抗压强度高，耐磨损，具有一定的柔度，适应性强，且管与管采用热熔连接，管体连接处密封性好，而PVC管和钢筋砼管连接处易渗水冲刷土坝。本专利技术与现有技术中破坝引水、溢流堰引水技术相比较，其突出特点在于更具有可控性。1、水流量可控，根据新建航道总库容和引水进度，可得出单位时间内水流量，通过自由出流伯努利方程：和淹没出流伯努利方程：，即可得出我们需要埋设HDPE管的总截面面积。并且在引水过程中可根据需要随时增加或减少相应管径的HDPE管，达到控制水流量的目的。2、突发情况可控，HDPE管管径一般最大不超过1m，单管流量有限，一旦航道两岸的护坡结构稳定性有风险，可通过钢板逐一堵住进水管口，及时遏制情况进一步恶化。由此，本专利技术是一种施工便捷、安全可靠、经济的引水施工方法。附图说明图1为L基地内河工程拦水土坝平面示意图。图2为拦水土坝断面示意图。图3为引水管埋设示意图。图4为引水管进水口保护示意图。图5为引水管出水口伸出坝体示意图。图6为引水管出水口处为Z字形示意图。。图7为引水管出水口处筑丁坝和混凝土护底的示意图。图8为引水管出水口出筑丁坝和HDPE防渗膜的示意图。图9为土坝拆除时的平面示意图。图中各序号分别表示为：1-被截流Q河；2-拦水土坝；3-新建航道；4 -引水管；5-隔坝；6-丁坝；7-HDPE防渗膜；8-袋装土；9-彩条布；10-挖掘机；11-混凝土护底。 具体实施方式以下结合实施例以及附图对本专利技术作进一步的描述。参见图1，本实施例将结合L基地内河工程详细描述本内河引水工艺。步骤（1）：根据被截流Q河1的状况以及新建航道3工程的具体要求，设置拦水土坝2的断面尺寸，即拦水土坝2的顶宽、底宽、顶标高、底标高以及两侧坡比度。参见图2，被截流Q河1最高水位为+2.8m，Q河两侧驳岸挡墙顶标高为+3.4m，拦水土坝2顶标高可参考驳岸挡墙顶标高定为+3.5m。考虑后期挖掘机10要在坝顶进行作业，挖掘机10一般占地尺寸为3×6m，为保证挖掘机10作业安全，土坝顶宽定为8M。由于该拦水土坝2由开挖航道的土方填筑而成，参考港口工程施工手册，潮湿的填方土的休止角为27°，即坡比为1:2。航道底标高为-1.5m，可得拦水土坝断面尺寸为顶宽8m，底宽28m，顶标高+3.5m，底标高为-1.5m，两侧坡比均为1:2。步骤（2）：对步骤（1）所设置的拦水土坝2断面尺寸进行渗水破坏验算和抗滑稳定验算，渗水破坏验算要求水力坡降i 小于发生流土的临界水力坡降icr。 水力坡降，取Gs为土样比重为2.70，土样孔隙比e为0.76，，由此，i<icr，所以土坝不会发生流土及渗水现象。抗滑稳定验算要求沿坝基底的抗滑稳定安全系数Kc大于基本荷载组合系数3.0。其中沿坝基底的抗滑稳定安全系数。根据基本组合下的完建后最不利工况，即土坝西侧被截流Q河1水源最高水位以及土坝东侧新建航道3无水时的工况，坝体尺寸及受力分析如图2所示。作用于坝结构上全部的法向荷载ΣG=水源作用于坝体的法向荷载（）+坝体自身重力荷载（G）+渗透力(ΣU)，即：作用于坝结构上全部的切向荷载，粉质粘土抗剪断摩擦系数f取常数0.47，粉质粘土抗剪断粘结力C取常数0.025 Mpa，坝基底面与岩基之间接触面面积A取单位宽度28 m2，由此，，所以该拦水土坝稳定。上述两项验算符合要求，按照上述断面尺寸进行筑坝能满足施工要求。步骤（3）：设置引水管4及其管径和数量，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内河工程引水施工方法，包括如下步骤：（1）根据被截流河道状况以及新航道工程的具体要求，设置拦水土坝的断面尺寸，即拦水土坝的顶宽、底宽、顶标高、底标高以及两侧坡比度；（2）对步骤（1）所设置的拦水土坝断面尺寸进行渗水破坏验算和抗滑稳定验算，渗水破坏验算要求水力坡降i 小于发生流土的临界水力坡降icr， ，式中：△h为拦水土坝顶高，L为拦水土坝底宽，，式中：Gs为土样比重，e为土样的孔隙比，抗滑稳定验算要求沿坝基底的抗滑稳定安全系数Kc大于基本荷载组合系数3.0， ，式中：f为粉质粘土抗剪断摩擦系数，取常数0.47，ΣG为作用于坝结构上全部荷载对滑动平面的法向分值，C为粉质粘土抗剪断粘结力，取常数0.025 Mpa，A为坝基底面与岩基之间接触面面积，ΣH为作用于土坝上的全部荷载对滑动平面的切向分值，上述两项验算符合要求，则进入步骤（3），如其中任意一项不符合要求，则进入步骤（1）重新设置拦水土坝的断面尺寸；（3）设置引水管及其管径和数量，所述的引水管采用高密度聚乙烯塑料制作的空心管材，根据新建航道需要的引水量以及工程期限要求，依据伯努利能量方程设置引水管的管径与数量；（4）建筑拦水土坝和埋设引水管，按照步骤（1）、（3）的设置筑造拦水土坝并埋设至少一根引水管，如果引水管为多根，其间隔距离为5～15m，呈均布状，上游水源水位与引水管出口中心高程之差为1.5～2.5m；铺设后的引水管需回填土进行压实，并在引水管进水口处周边采用袋装土叠砌并挤压密实；（5）建筑引水管进出口周边的保护设施，在引水管进口处拦水土坝的外侧堆土形成临时隔坝，在引水管出水口处设置防冲刷保护设施；（6）引水，在隔坝中间开挖引水沟槽以引水入管，并准备一块面积大于引水入管口的钢板作为临时闸门之用，发生紧急情况时可使用钢板封住进水口，再填土入引水沟槽进行截流；（7）拆坝放水，当新建航道内水位达到预订标高后，采取挖掘机直接开挖破坝，取出土坝中的引水管，在土坝中间的主管位置开挖一沟槽放水，待土坝两侧水位齐平，在土坝上铺设钢板作为土坝土方出运的便道，由挖掘机从沟槽处分别向两侧开挖出运土方，土坝水下残余土方用挖泥船进行挖除。...

【技术特征摘要】
1.一种内河工程引水施工方法，包括如下步骤：
（1）根据被截流河道状况以及新航道工程的具体要求，设置拦水土坝的断面尺寸，即拦水土坝的顶宽、底宽、顶标高、底标高以及两侧坡比度；
（2）对步骤（1）所设置的拦水土坝断面尺寸进行渗水破坏验算和抗滑稳定验算，
渗水破坏验算要求水力坡降i 小于发生流土的临界水力坡降icr， 
，
式中：△h为拦水土坝顶高，L为拦水土坝底宽，
，
式中：Gs为土样比重，e为土样的孔隙比，
抗滑稳定验算要求沿坝基底的抗滑稳定安全系数Kc大于基本荷载组合系数3.0， 
，
式中：f为粉质粘土抗剪断摩擦系数，取常数0.47，
ΣG为作用于坝结构上全部荷载对滑动平面的法向分值，
C为粉质粘土抗剪断粘结力，取常数0.025 Mpa，
A为坝基底面与岩基之间接触面面积，
ΣH为作用于土坝上的全部荷载对滑动平面的切向分值，
上述两项验算符合要求，则进入步骤（3），如其中任意一项不符合要求，则进入步骤（1）重新设置拦水土坝的断面尺寸；
（3）设置引水管及其管径和数量，所述的引水管采用高密度聚乙烯塑料制作的空心管材，根据新建航道需要的引水量以及工程期限要求，依据伯努利能量方程设置引水管的管径与数量；
（4）建筑拦水土坝和埋设引水管，按照步骤（1）、（3）的设置筑造拦水土坝并埋设至少一根引水管，如果引水管为多根，其间隔距离为5～15m，呈均布状，上游水源水位与引水管出口中心高程之差为1.5～2.5m；
铺设后的引水管需回填土进行压实，并在引水管进水口处周边采用袋装土叠砌并挤压密实；
（5）建筑引水管进出口周边的保护设施，在引水管进口处拦水土坝的外侧堆土形成临时隔坝，在引水管出水口处设置防冲刷保护设施；
（6）引水，在隔坝中间开挖引水沟槽以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉祥，周鹏，王建，毛旭东，
申请(专利权)人：上海交通建设总承包有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31