一种拦沙坎结构及其施工工艺的制作方法

本发明属于水利水电工程领域，尤其涉及一种拦沙坎结构及其施工工艺。

背景技术：

在水利水电工程中，河道的引水防沙是设计时需要考虑的一个重点。为了避免河流泥沙进入厂房机组，减少泥沙对机组的磨蚀损坏，常在厂房进水口和引水隧洞进水口设置拦沙坎结构，以起到对河沙的阻挡，并保证清水进入厂房机组。目前，拦沙坎的型式一般结合实际情况设置，常见的有混凝土重力式、混凝土支挡式、碾压混凝土拱式、堆石坝型式等。但是，现有技术中的拦沙坎结构，在施工时，通常设置在基坑围堰内部，并且与基坑围堰分离设置；而且由于现有的基坑围堰通常采用的是由土石料堆积而成，因此也不能直接作为拦沙坎结构使用。另外，现有技术中，为了确保拦沙坎结构的自身稳定，通常还需要对拦沙坎结构以及其基础部分进行适当处理。现有技术中拦沙坎结构的缺点主要由以下几点：

1、增加了基坑围堰的范围，由于通常在基坑围堰内要包括挡水、泄水、引水发电等建筑，同时由于将拦沙坎结构也设置在基坑围堰内，因此导致基坑围堰范围较大，进而对基坑围堰内的抽水、排水工程量大，同时围堰自身工程量也将增加。

2、将围堰和拦沙坎结构分离设置，工程量较大。而且由于单独设置拦沙坎，还需要复核其稳定、应力等工况，以确保基础不被冲刷；若基础覆盖层较深，则拦沙坎的工程量将更大。

3、在基坑围堰内进行拦沙坎的施工，与挡水、泄水、引水发电等主体工程的施工有干扰，增加了施工难度，增加了施工工期。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种解决上述技术问题的拦沙坎结构，同时提出一种将围堰和拦沙坎相结合的拦沙坎结构施工工艺，可直接利用围堰的一部分作为拦沙坎结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种拦沙坎结构，包括修筑在河道内的坝体，所述坝体分为泄洪段和厂房段，还包括导墙和拦沙坎，所述导墙设置在泄洪段和厂房段之间，并且导墙的一端与坝体连接，导墙的另一端向上游延伸后与拦沙坎的一端连接；所述拦沙坎设置在厂房段对应的上游，并且拦沙坎的一端与河道一侧的岸边连接，拦沙坎的另一端与导墙连接；所述拦沙坎为由土石料堆积而成的土石坝，并且在拦沙坎的上游侧面、顶面和下游侧面上均设置有一层混凝土护坡。

进一步的是：所述拦沙坎相对于河道流向倾斜设置，并且拦沙坎上与导墙连接的一端位于拦沙坎上与河道一侧岸边连接的一端的下游。

进一步的是：在拦沙坎与厂房段的坝体之间设置有进水渠，在进水渠的上表面也设置有一层混凝土护坡。

进一步的是：所述导墙的高程与拦沙坎的高程一致。

另外，本发明还提供一种拦沙坎结构施工工艺，所述拦沙坎结构为上述本发明所述的拦沙坎结构，包括如下步骤：

A、在河道内修筑围堰以将河道拦截，围堰的两端分别与河道的两侧岸边连接；

B、在围堰下游进行导墙、坝体以及坝体与围堰之间的建筑物的施工；所述导墙的一端与围堰连接，导墙的另一端与坝体连接；位于导墙一侧的坝体为泄洪段，位于导墙另一侧的坝体为厂房段；并且位于导墙一侧且与泄洪段对应的一段围堰为第一段围堰，而位于导墙另一侧且与厂房段对应的一段围堰为第二段围堰；

C、待导墙、坝体以及坝体与围堰之间的建筑物施工完成后，完全拆除第一段围堰；

D、在完全拆除第一段围堰后，同时当第二段围堰的上游侧面对应的实际水位高程H降低至低于待修筑拦沙坎的设计顶面高程h1后，拆除第二段围堰上高于上述待修筑拦沙坎的设计顶面高程h1的多余围堰，并且第二段围堰余留下的部分即为拦沙坎；

E、在拦沙坎的上游侧面、顶面和下游侧面上设置一层混凝土护坡。

进一步的是：在步骤B中，进行坝体与围堰之间的建筑物的施工包括对进水渠的施工；之后在步骤E中，在进水渠的上表面也设置有一层混凝土护坡。

进一步的是：在进行步骤D时，可开启泄洪段内的泄洪闸门进行泄洪，以进一步降低第二段围堰的上游侧面对应的实际水位高程H。

进一步的是：在河道的枯水期内进行步骤D。

本发明的有益效果是：本发明中的拦沙坎为由土石料堆积而成的土石坝，因此可在围堰使用后通过拆除部分围堰，由余下的部分围堰直接作为拦沙坎，而且通过设置相应的混凝土护坡结构，即可避免拦沙坎被冲刷，同时确保拦沙坎的稳定性；这样就克服了将围堰直接作为拦沙坎所带来的技术难题。另外，本发明提供的对上述拦沙坎结构的施工工艺，实现了直接利用部分围堰建成拦沙坎，因此缩小了基坑围堰的大小，减少了工程施工量，缩短了施工工期；同时而且对拦沙坎的施工也不会对其它主体建筑的施工造成较大影响；另外，拦沙坎直接利用围堰的基础结构，也可确保拦沙坎基础的稳定。

附图说明

图1为本发明所述的拦沙坎结构的示意图；

图2为图1中A-A截面的示意图；

图3、图4、图6为本发明所述的施工工艺中各施工阶段的示意图；

图5为图4中B-B界面的示意图；

图7、图8为图6中C-C结构的示意图；并且分为对应两种不同拆除围堰的方式。

图中标记为：河道1、坝体2、泄洪段21、厂房段22、导墙3、拦沙坎4、混凝土护坡5、进水渠6、围堰7、第一段围堰71、第二段围堰72、多余围堰721、基础8、进行步骤D时的实际水位高程H；拦沙坎的设计顶面高程h1、大坝运行时的水位高程h2。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1中所示，本发明所述的一种拦沙坎结构，包括修筑在河道1内的坝体2，所述坝体分为泄洪段21和厂房段22，还包括导墙3和拦沙坎4，所述导墙3设置在泄洪段21和厂房段22之间，并且导墙3的一端与坝体连接，导墙3的另一端向上游延伸后与拦沙坎4的一端连接；所述拦沙坎4设置在厂房段22对应的上游，并且拦沙坎4的一端与河道1一侧的岸边连接，拦沙坎4的另一端与导墙3连接；所述拦沙坎4为由土石料堆积而成的土石坝，并且在拦沙坎4的上游侧面、顶面和下游侧面上均设置有一层混凝土护坡5。

其中，混凝土护坡5的作用是用于包裹在拦沙坎4的外围以起到保护作用，因大坝建成后正常运行时，整个拦沙坎4将位于运行时的水位高程h2以下，因此对于由土石料堆积而成的拦沙坎4而言，通过设置混凝土护坡5，可有效的避免土石料被冲蚀，进而确保整个拦沙坎4的稳定。而由于本发明中的拦沙坎4可直接采用土石料堆积而成的土石坝，因此可直接利用部分围堰进行修建，这样就实现了对围堰的重复利用，同时也可降低拦沙坎4的施工量，并且也可降低整个基坑围堰的大小，减少总工程量，缩短工期，降低成本等。

更具体的，还可将所述拦沙坎4相对于河道流向倾斜设置，如图1中所示；并且拦沙坎4上与导墙3连接的一端位于拦沙坎4上与河道1一侧岸边连接的一端的下游。这样，堆积在拦沙坎4处的河沙可更利于朝向泄洪段21方向流动，减少了河沙大量堆积到拦沙坎4处的情况。

另外，通常还在拦沙坎4与厂房段22的坝体之间设置有进水渠6以利于进水，在这种情况下，本发明也可在进水渠6的上表面设置有一层混凝土护坡5；并且该混凝土护坡5也可与拦沙坎4上设置的混凝土护坡5一致。

另外，导墙3的作用是用于分割泄洪段21和厂房段22，以避免河沙通过导墙3所对应的位置进入到厂房段内；当然，一般情况下将导墙3的高程设置为与拦沙坎4的高程一致的情况即可。

另外，本发明还提供一种对上述本发明所述的拦沙坎结构的具体施工工艺，具体可参照附图3至附图8中所示的各施工阶段的示意图；所述施工工艺包括如下步骤：

A、在河道内修筑围堰7以将河道拦截，围堰7的两端分别与河道1的两侧岸边连接；此时对应附图3中所示情况；

B、在围堰7下游进行导墙3、坝体2以及坝体2与围堰7之间的建筑物的施工；所述导墙3的一端与围堰连接，导墙3的另一端与坝体连接；位于导墙3一侧的坝体2为泄洪段21，位于导墙另一侧的坝体为厂房段22；并且位于导墙3一侧且与泄洪段21对应的一段围堰为第一段围堰71，而位于导墙3另一侧且与厂房段22对应的一段围堰为第二段围堰72；此时对应附图4和附图5中所示情况；

C、待导墙3、坝体2以及坝体2与围堰7之间的建筑物施工完成后，完全拆除第一段围堰71；

D、在完全拆除第一段围堰71后，同时当第二段围堰72的上游侧面对应的实际水位高程H降低至低于待修筑拦沙坎4的设计顶面高程h1后，拆除第二段围堰72上高于上述待修筑拦沙坎4的设计顶面高程h1的多余围堰721，并且第二段围堰72余留下的部分即为拦沙坎4；

E、在拦沙坎4的上游侧面、顶面和下游侧面上设置一层混凝土护坡5。此时对应附图6、图7以及图8中所示情况；

其中，围堰7是用于拦截河道，以为其下游的坝体2、导墙3等建筑主体的施工提供条件。在现有技术中，围堰7在整个建筑主体施工完成后，需要完全进行拆除；因此其工程量较大。而在本发明中，仅需要拆除部分围堰7即可，具体需要拆除的围堰7包括两部分，分别是在步骤C中拆除的第一段围堰71和在步骤D中拆除的部分第二段围堰72上的多余围堰721。因围堰7需要拦截河道，因此其顶面的高程往往是高于河道正常情况下全年所对应的水位高程的，而拦沙坎4则要求低于大坝运行时的水位高程h2，因此要求拦沙坎4的设计顶面高程h1一般是小于h2的，而h2一般是小于围堰7的顶面高程的。因此，本发明直接采用部分的围堰7作为拦沙坎4时，需要拆除高出拦沙坎4的设计顶面高程h1的多余围堰721的部分，具体可参照附图7中所示，这样当拆除多余围堰721后，余下的部分即可作为拦沙坎4。当然，更具体的，如图8中所示，在拆除高出拦沙坎4的设计顶面高程h1的多余围堰721的部分时，还可拆除位于上游侧部分的第二段围堰72，以减小拦沙坎4在河道流向上的宽度。

当然，在拆除完相应的多余围堰721后，需要立即进行混凝土护坡5的施工，以确保拦沙坎4的稳定性，因为余下的围堰部分7通常为土石料堆积而成的土石坝，因此其抗水流冲刷效果较差，必须设置混凝土护坡5进行保护。

当然，为了便于混凝土护坡5的施工，一般在拆除多余围堰721时，要求第二段围堰72的上游侧面对应的实际水位高程H降低至低于待修筑拦沙坎4的设计顶面高程h1。这样，即使拆除多余围堰721后，也可由余下的部分围堰(即附图7、图8中的拦沙坎4)起到对河道的拦截效果，同时也为之后的混凝土护坡5的施工提供了条件。另外，在进行步骤D时，由于已经拆除了位于泄洪段21上的第一段围堰71，因此可通过开启泄洪段21内的泄洪闸门进行泄洪，以进一步降低第二段围堰72的上游侧面对应的实际水位高程H。当然，在进行步骤D时，还可选择在河道的枯水期内进行相应的施工，因为在河道的枯水期内，河道内的水位高度一般为最低，因此可更容易满足施工条件。

另外，需要指出的是，由于在拦沙坎4的上游侧面，始终存在部分位于水面以下，因此对该部分进行混凝土护坡5的施工相对较难，因此，通过尽量在实际水位高程H较低时进行施工，可尽量减少难度。另外，如有必要，也可放弃对拦沙坎4的上游侧面位于水面以下的部分的混凝土护坡5的施工，或者采用其它的方式保护该部分边坡；例如采用钢筋网结构进行边坡保护。

另外，还可在步骤B中，进行坝体2与围堰7之间的建筑物的施工时，可包括对进水渠6的施工；相应的在之后步骤E中，进水渠6的上表面也设置有一层混凝土护坡5。

另外，对于混凝土护坡5的厚度一般可根据拦沙坎4的边坡坡比、基础地质参数和水流流速等条件综合确定，此处不再详细介绍。另外，在实际施工时，混凝土护坡5的厚度相对于拦沙坎4的高度而言比值非常小(本发明的附图中为了便于理解，因此将混凝土护坡5的厚度绘制得相对较厚)，虽然在上述阐述以及在附图中所指的拦沙坎的设计顶面高程h1为不包括混凝土护坡5的厚度，但是在实际工程中对于拦沙坎的设计顶面高程h1也可包含混凝土护坡5的厚度。