用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构，属于水工建筑物设计建造技术领域。提供一种能有效降低混凝土底板渗水状况，减轻水垫塘运行脉动压力的用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构。所述的水垫塘结构包括覆设有混凝土底板的水垫塘本体，在所述混凝土底板的下方设置有排水廊道，在所述的混凝土底板上设置有结构缝，还包括排水系统和结构缝密封系统，所述的结构缝密封系统包括沿所述混凝土底板厚度方向顺序的设置在所述结构缝内的至少两层止水组件；所述的排水系统包括两端连入相邻两条排水廊道的多条排水暗沟，所述的各条排水暗沟与所述的结构缝一一对应的布置在构成混凝土底板的后浇混凝土块的下侧转角处。

【技术实现步骤摘要】
用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构
本专利技术涉及一种水垫塘结构，尤其是涉及一种用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构，属于水工建筑物设计建造

技术介绍
随着国家对水电清洁能源需求的增加，为修建水利发电站修建了大量的高坝。为减少坝身孔口如表孔、中孔、深孔等泄洪水流对坝址和两岸的淘刷，相应也修建了用于坝后泄洪消能的结构。高坝坝身孔口泄洪消能方式一般采用在坝后开挖河床并建水垫塘含二道坝的结构，先在水垫塘内形成一定厚度的水垫对泄洪水流进行消能，以减少高速水流对坝址和两岸的淘刷。二道坝为形成水垫消能在泄水拱坝下游一定距离处修建的低壅水坝。随着水电建设的发展，深山峡谷中的高拱坝越修越高，坝身孔口泄洪流量越来越大，下泄功率也越来越高，对水垫塘消能结构的要求也越来越高。传统的高坝坝后水垫塘一般采用“平底板简单梯形”的水垫塘消能型式；传统的二道坝一般为双向挡水的重力坝，布置于水垫塘末端，基本体型为上游直立面，坝顶为平顶，下游面为斜面。通过所述二道坝围筑而成的水垫塘的体型及大小根据模型试验确定。传统的水垫塘为“平底板简单梯形”水垫塘，当水垫塘的规模较大时，水垫塘边墙较高，不便于水垫塘的施工和检修；水垫塘底板与边墙的交角处为折线相交，当坝身孔口泄洪功率较大时，在长期、巨量的泄洪水流击作用，该部位混凝土易发生冲蚀破坏。高拱坝坝后水垫塘采用平底板水垫塘消能型式具有以下缺点：当进行水垫塘排空检查时，水垫塘中的积水不易汇聚；当进行水垫塘排空检查时，由于受水垫塘中淤泥的影响，传统的水垫塘底板上最后10～20cm深的积水不易被抽水泵排空。传统的水垫塘一般采用提高水垫塘混凝土的强度等级来提高水垫塘结构的抗磨能力。在现有技术方案中，水垫塘结构均采用高强度等级混凝土，投资较大，且高强度等级混凝土易产生温度裂缝，影响水垫塘的正常运行。传统的减少水垫塘底板脉动压力的方案是在水垫塘底板下设置排水廊道，将渗水通过排水廊道汇至集水井中，然后由抽水泵将水抽走，以达到减少脉动压力的目的。现有技术中，排水廊道布置在水垫塘底板下方，当进行坝身孔口泄洪消能时，通过两岸山体及坝基底部的渗水量较大，水垫塘底板下产生较大的脉动压力，威胁水垫塘的运行安全，特别是当泄洪流量及泄洪功率较大时，这一现象特别严重。传统的止水结构设置在永久缝即浇筑时留下的结构缝中，一般只有1道，形成封闭系统，作为止水结构的材料通常采用金属片、塑料片、塑料棒、黏性与无黏性材料、反滤料等。水垫塘底板受高速水流反复冲击及基础不均匀沉降的影响，永久结构缝会产生相对较大的变形，这要求止水结构必须具备适应较大变形的能力，现有技术适应变形的能力较小。止水结构附近混凝土浇筑时，如果浇筑不密实，结构缝中的止水结构附近混凝土易成为渗漏通道。传统的二道坝一般为双向挡水的重力坝，布置于水垫塘末端。当坝身孔口进行泄洪时，泄洪水流在水垫塘中剧烈翻滚，然后通过二道坝，对下游河床的冲刷比较严重。传统的水垫塘排空检修时，需停止坝身孔口泄洪，先采用抽水泵将水垫塘中的积水排入二道坝下游河道，然后对水垫塘进行检查，对破损的地方进行修补，最后，当水垫塘检修完成后，传统的水垫塘结构又需要采用抽水泵从下游河道向水垫塘内充水，以形成设计厚度的水垫，这一充水时间较长，水垫塘内不能迅速形成设计厚度的水垫，导致水垫塘不具备迅速重新投入运行的能力，给大坝的泄洪带来不确定的风险。传统的水垫塘混凝土浇筑方式一般采用分层浇筑，临时施工缝一般设在不同强度等级混凝土的材料分界处。施工缝两侧为不同强度等级混凝土，材料性能略有不同，特别是力学指标和变形能力不同。临时施工缝在混凝土浇筑过程中如果处理不当，易成为结构潜在的软弱面。多因素影响，建设实践表明，受高速水流长期冲击及振动，水垫塘这一临时施工缝，同时也是不同材料分界处往往容易发生拉裂破坏。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能有效的降低混凝土底板渗水状况，减轻水垫塘运行脉动压力的用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构。为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构，包括水垫塘本体，在所述水垫塘本体的底部覆设有混凝土底板，在所述混凝土底板的下方设置有垂直于水流方向的排水廊道，在所述的混凝土底板上设置有结构缝，所述的水垫塘结构还包括排水系统和结构缝密封系统，所述的结构缝密封系统包括沿所述混凝土底板厚度方向顺序的设置在所述结构缝内的至少两层止水组件；所述的排水系统包括设置在相邻两条所述的排水廊道之间的多条排水暗沟，所述的各条排水暗沟与所述的结构缝一一对应的布置在构成所述混凝土底板的后浇混凝土块的下侧转角处。本专利技术的有益效果是：由于在所述混凝土底板的结构缝内，沿厚度方向布置了由至少两层止水组件构成的结构缝密封系统，从而可以有效的提高所述水垫塘混凝土底板适应较大变形的能力，这样，在所述水垫塘的运行过程中，即使由于永久结构缝产生相对较大的变形也不会完全破坏所述的结构缝密封系统，达到降低有效的降低混凝土底板渗水状况的目的。同时，再在所述混凝土底板的后浇混凝土块的下侧转角处设置由多条排水暗沟构成的排水系统，并使所述的各条排水暗沟的两端与所述的排水廊道连接，这样，便可以对每条结构缝中渗漏的少量渗水通过所述的各条排水暗沟汇集到所述的排水廊道即时排出，这样，由于在所述混凝土底板下方的基础中不再存在有大量的渗水，从而可以有效的降低所述混凝土底板的脉充压力，进而达到保证所述水垫塘安全运行的目的。进一步的是，所述的水垫塘结构还包括边坡，在所述的边坡上覆设有与所述混凝土底板相连的，由先浇混凝土块和所述的后浇混凝土块构成的混凝土边墙，在所述混凝土边墙的下方也设置有垂直于水流方向的排水廊道，在所述的混凝土边墙上也设置有所述的结构缝，在每一条所述的结构缝中也设置有构成所述结构缝密封系统的止水组件，在每一条所述的结构缝下方也设置有两端与所述排水廊道连通的构成所述排水系统的排水暗沟。进一步的是，沿所述混凝土底板和所述混凝土边墙厚度方向顺序的设置在所述结构缝内的止水组件为三层，所述的三层止水组件分别为Z字型止水铜片、止水橡胶和止水橡胶，或者分别为Z字型止水铜片、Z字型止水铜片和止水橡胶；在所述Z字型止水铜片镶入所述混凝土底板和/或所述混凝土边墙内的两端上涂覆有防锈涂层，在所述止水橡胶镶入所述混凝土底板和/或所述混凝土边墙内的两端上套接有密封体。进一步的是，所述的水垫塘结构还包括设置有结构缝的混凝土二道坝，所述的混凝土二道坝位于所述水垫塘本体水流方向的尾部，在所述的混凝土二道坝上也设置有所述的结构缝密封系统和所述的排水系统。进一步的是，所述的混凝土二道坝包括上游侧垂直面、顶平面和下游侧倾斜面，所述的上游侧垂直面与所述的顶平面之间，以及所述的顶平面与所述的下游侧倾斜面之间均为圆弧曲线过渡连接结构连接。进一步的是，在所述混凝土二道坝靠近所述混凝土边墙的一个端部上还设置有沿水流方向的充水槽，所述充水槽的底板高程比检修时滞留在所述混凝土二道坝下游侧的尾水的水位低至少0.2m。进一步的是，在所述混凝土底板、所述混凝土边墙和所述混凝土二道坝的表面上，均覆设有一层强度等级不低于C50的高强耐磨混凝土层。进一步的是，构成所述混凝土底板、混凝土边墙和混凝土二道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构，包括水垫塘本体(1)，在所述水垫塘本体(1)的底部覆设有混凝土底板(2)，在所述混凝土底板(2)的下方设置有垂直于水流方向的排水廊道(3)，在所述的混凝土底板(2)上设置有结构缝(4)，其特征在于：所述的水垫塘结构还包括排水系统和结构缝密封系统，所述的结构缝密封系统包括沿所述混凝土底板(2)厚度方向顺序的设置在所述结构缝(4)内的至少两层止水组件(5)；所述的排水系统包括设置在相邻两条所述的排水廊道(3)之间的多条排水暗沟(6)，所述的各条排水暗沟(6)与所述的结构缝(4)一一对应的布置在构成所述混凝土底板(2)的后浇混凝土块(7)的下侧转角处。

【技术特征摘要】
1.一种用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构，包括水垫塘本体(1)，在所述水垫塘本体(1)的底部覆设有混凝土底板(2)，在所述混凝土底板(2)的下方设置有垂直于水流方向的排水廊道(3)，在所述的混凝土底板(2)上设置有结构缝(4)，其特征在于：所述的水垫塘结构还包括排水系统和结构缝密封系统，所述的结构缝密封系统包括沿所述混凝土底板(2)厚度方向顺序的设置在所述结构缝(4)内的至少两层止水组件(5)；所述的排水系统包括设置在相邻两条所述的排水廊道(3)之间的多条排水暗沟(6)，所述的各条排水暗沟(6)与所述的结构缝(4)一一对应的布置在构成所述混凝土底板(2)的后浇混凝土块的下侧转角处，沿水流方向在所述的混凝土底板(2)上设置有集水斜坡(18)，在所述集水斜坡(18)的最低处设置有收水坑(19)。2.根据权利要求1所述的用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构，其特征在于：所述的水垫塘结构还包括边坡，在所述的边坡上覆设有与所述混凝土底板(2)相连的，由先浇混凝土块和所述的后浇混凝土块构成的混凝土边墙(8)，在所述混凝土边墙(8)的下方也设置有垂直于水流方向的排水廊道(3)，在所述的混凝土边墙(8)上也设置有所述的结构缝(4)，在每一条所述的结构缝(4)中也设置有构成所述结构缝密封系统的止水组件(5)，在每一条所述的结构缝(4)下方也设置有两端与所述排水廊道(3)连通的构成所述排水系统的排水暗沟(6)。3.根据权利要求2所述的用于高拱坝、窄峡谷、大流量泄洪孔口的水垫塘结构，其特征在于：沿所述混凝土底板(2)和所述混凝土边墙(8)厚度方向顺序的设置在所述结构缝(4)内的止水组件(5)为三层，所述的三层止水组件(5)分别为Z字型止水铜片、止水橡胶和止水橡胶，或者分别为Z字型止水铜片、Z字型止水铜片和止水橡胶；在所述Z字型止水铜片镶入所述混凝土底板(2)和/或所述混凝土边墙(8)内的两端上涂覆有防锈涂层，在所述止水橡胶镶入所述混凝土底板(2)和/或所述混凝土边墙(8)内的两端上套接有密封体。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仁坤，夏勇，石江涛，黄庆，陈亚琴，杨敬，刘强，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51