CN210459142U - 一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，本实用新型涉及水利水电工程实践运用领域。目的是解决“被动防护”模式不足之处，有效提高底板结构防护结构稳定性，节省工程投资、缩短施工工期、简化运行管理、降低成本。为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，其特征在于：包括拱坝、水垫塘、砂浆锚杆I、砂浆锚杆Ⅱ和二道坝，所述水垫塘底板由若干透水底板组成，各透水底板间设置键槽衔接，透水底板上设置透水孔，底板上下表面动水荷载相互传递，减小底板上下表面压力差，透水底板这一“主动防护”结构能更有效抵抗动水荷载作用，以达到有效提高防护结构安全稳定性的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及水利水电工程实践运用领域，具体是一种主动防护消能结构。
背景技术
高拱坝设计中防止高速水流对下游的河床的冲刷，通常在坝址下游适当位置建二道坝，并对河床采用混凝土衬砌，形成有一定容量的水垫塘，以达到消能防冲作用。为保障水垫塘防护结构安全，实际工程运用中常采用“被动防护”模式，即底板分缝分块，各板块间设止水、底板下部设抽排系统(纵横向排水沟、集水井、廊道、抽水泵)、锚固及加大结构尺寸的措施实现。该“被动防护”模式存在三方面缺点：其一，由于受实际技术限制，锚固力不可能无限制加大，且增加底板厚度也很有限；其二，“被动防护”模式的止水、抽排系统等工程措施施工工序多、工艺控制要求较高，即施工过程较复杂、工期较长、工程投资较高；其三，运行管理费用、管理人员专业能力均较高，需要专门供电系统确保水泵抽排运行，同时管理人员定期检查、维护抽排系统确保正常抽排水。
发明内容
本实用新型的目的是解决“被动防护”模式不足之处，较有效提高底板结构防护结构稳定性，节省工程投资、缩短施工工期、简化运行管理、降低运行管理费用。
为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，包括拱坝、水垫塘、砂浆锚杆Ⅰ、砂浆锚杆Ⅱ和二道坝。
所述拱坝的一侧为上游侧，另一侧为下游侧。所述拱坝的下游侧面向二道坝，所述拱坝和二道坝之间铺设有水垫塘，所述水垫塘底板的中部呈凹陷状，所述水垫塘的底板由若干透水底板组成。若干透水孔贯穿透水底板的上下表面。
若干所述砂浆锚杆Ⅰ的上端锚固于透水底板内，所述砂浆锚杆Ⅰ的下端锚固在水垫塘下方的基岩内。若干所述砂浆锚杆Ⅱ的上端锚固于二道坝内，所述砂浆锚杆Ⅱ的下端锚固在二道坝下方的基岩内。
进一步，所述水垫塘在水平面的投影为矩形，所述水垫塘包括若干透水底板和边墙Ⅰ。所述透水底板的形状为长方体，所述透水底板的透水率为0.3％，所述透水底板的透水孔为Φ150mm的圆孔。若干所述透水底板间存在施工缝并采用无缝宽的键槽咬合衔接。
所述边墙Ⅰ位于水垫塘所处河段的两侧，所述边墙Ⅰ的底端与水垫塘的底板边缘连接，所述边墙Ⅰ的上端朝背向河床的的方向偏移。
进一步，沿所述拱坝至二道坝的方向，所述水垫塘的底板分为板块Ⅰ、板块Ⅱ、板块Ⅲ、板块Ⅳ和板块Ⅴ。所述板块Ⅰ水平铺设，与所述拱坝的底部连接。所述板块Ⅱ、板块Ⅲ和板块Ⅳ构成水垫塘的凹陷底板，所述板块Ⅱ为倾斜状。所述板块Ⅲ水平铺设，所述板块Ⅲ所在平面低于板块Ⅰ所在平面。所述板块Ⅳ为倾斜状。所述板块Ⅴ水平铺设，所述板块Ⅴ与板块Ⅰ在同一水平面上。
所述边墙Ⅰ与板块Ⅰ边缘的连接部分记为浇筑块Ⅰ，所述边墙Ⅰ与板块Ⅱ边缘的连接部分记为扭面Ⅰ，所述边墙Ⅰ与板块Ⅲ边缘的连接部分记为浇筑块Ⅱ，所述边墙Ⅰ与板块Ⅲ边缘的连接部分记为扭面Ⅱ，所述边墙Ⅰ与板块Ⅲ边缘的连接部分记为浇筑块Ⅲ。所述浇筑块Ⅰ、扭面Ⅰ、浇筑块Ⅱ、扭面Ⅱ和浇筑块Ⅲ连接形成边墙Ⅰ。
进一步，所述二道坝包括坝体、若干护坦底板和边墙Ⅱ。所述坝体的底部与板块Ⅴ的透水底板键槽衔接，所述坝体背水面上有溢流面跌坎，所述溢流面跌坎呈阶梯状。若干所述砂浆锚杆Ⅱ的上端锚固在坝体内，若干所述砂浆锚杆Ⅱ的下端锚固在坝体下方的基岩内。
若干所述护坦底板与坝体背水面的底部键槽衔接，所述护坦底板的形状为长方体，所述护坦底板之间存在施工缝并采用键槽衔接。若干所述砂浆锚杆Ⅱ的上端锚固在护坦底板内，若干所述砂浆锚杆Ⅱ的下端锚固在护坦底板下方的基岩内。
所述边墙Ⅱ位于二道坝所处河段的两侧，所述边墙Ⅱ与坝体两个端面的连接部分记为浇筑块Ⅳ，所述边墙Ⅱ与护坦底板边缘的连接部分记为浇筑块Ⅴ，所述浇筑块Ⅳ与浇筑块Ⅴ的上端均朝背向河床的的方向偏移。
进一步，所述透水底板和护坦底板的上表面均使用抗冲耐磨混凝土浇筑，所述边墙Ⅰ、坝体和边墙Ⅱ的迎水面均使用抗冲耐磨混凝土浇筑。
本实用新型的技术效果是毋庸置疑的，一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，泄洪时水流产生的压力沿缝隙、透水孔释放能量。锚固力较显著减少、工程投资降低。取消底板各板块间的抽排水系统，缩短了工期，减少施工难度、节省工程投资。消能设施每年泄洪消能，无需专门设置消能水垫塘抽排系统的供电系统工程及电费，且无需设相应的专业技术管理、维护人员，从而简化了运行管理及降低运行费用。
附图说明
图1为主动防护消能结构俯视图；
图2为图1中的A-A剖面图；
图3为水垫塘截面图；
图4为水垫塘及锚杆结构图；
图5为透水底板结构图；
图6为透水底板与二道坝键槽衔接图；
图7二道坝与护坦底板键槽衔接图；
图8透水底板之间键槽衔接图。
图中：拱坝1、水垫塘2、透水底板201、透水孔2011、边墙Ⅰ 202、浇筑块Ⅰ2021、扭面Ⅰ2022、浇筑块Ⅱ2023、扭面Ⅱ2024、浇筑块Ⅲ2025、板块Ⅰ21、板块Ⅱ22、板块Ⅲ23、板块Ⅳ24、板块Ⅴ25、砂浆锚杆Ⅰ3、砂浆锚杆Ⅱ4、二道坝5、坝体501、溢流面跌坎 5011、护坦底板502、边墙Ⅱ503、浇筑块Ⅳ5031和浇筑块Ⅴ5032。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，包括拱坝1、水垫塘2、砂浆锚杆Ⅰ3、砂浆锚杆Ⅱ4和二道坝5。
参见图1或2，所述拱坝1的一侧为上游侧，另一侧为下游侧。所述拱坝1的下游侧面向二道坝5，所述拱坝1和二道坝5之间铺设有水垫塘2，所述水垫塘2底板的中部呈凹陷状，所述水垫塘2的底板由若干透水底板201组成。参见图5，若干透水孔2011贯穿透水底板201的上下表面。
若干所述砂浆锚杆Ⅰ3的上端锚固于透水底板201内，所述砂浆锚杆Ⅰ3的下端锚固在水垫塘2下方的基岩内。若干所述砂浆锚杆Ⅱ 4的上端锚固于二道坝5内，所述砂浆锚杆Ⅱ4的下端锚固在二道坝 5下方的基岩内。
参见图1，所述水垫塘2在水平面的投影为矩形，所述水垫塘2 包括若干透水底板201和边墙Ⅰ202。参见图4，所述透水底板201 的形状为长方体，所述透水底板201的透水率为0.3％，所述透水底板201的透水孔2011为Φ150mm的圆孔。参见图8，若干所述透水底板201间存在施工缝并采用无缝宽的键槽咬合衔接。
参见图3，所述边墙Ⅰ202位于水垫塘2所处河段的两侧，所述边墙Ⅰ202的底端与水垫塘2的底板边缘连接，所述边墙Ⅰ202的上端朝背向河床的的方向偏移。
沿所述拱坝1至二道坝5的方向，所述水垫塘2的底板分为板块Ⅰ21、板块Ⅱ22、板块Ⅲ23、板块Ⅳ24和板块Ⅴ25。所述板块Ⅰ 21水平铺设，与所述拱坝1的底部连接。所述板块Ⅱ22、板块Ⅲ23 和板块Ⅳ24构成水垫塘2的凹陷底板，所述板块Ⅱ22为倾斜状。所述板块Ⅲ23水平铺设，所述板块Ⅲ23所在平面低于板块Ⅰ21所在平面。所述板块Ⅳ24为倾斜状。所述板块Ⅴ25水平铺设，所述板块Ⅴ 25与板块Ⅰ21在同一水平面上。
参见图4，所述边墙Ⅰ202与板块Ⅰ21边缘的连接部分记为浇筑块Ⅰ2021，所述边墙Ⅰ202与板块Ⅱ22边缘的连接部分记为扭面Ⅰ 2022，所述边墙Ⅰ202与板块Ⅲ23边缘的连接部分记为浇筑块Ⅱ 2023，所述边墙Ⅰ202与板块Ⅲ23边缘的连接部分记为扭面Ⅱ2024，所述边墙Ⅰ202与板块Ⅲ23边缘的连接部分记为浇筑块Ⅲ2025。所述浇筑块Ⅰ2021、扭面Ⅰ2022、浇筑块Ⅱ2023、扭面Ⅱ2024和浇筑块Ⅲ2025连接形成边墙Ⅰ202。
所述二道坝5包括坝体501、若干护坦底板502和边墙Ⅱ503。参见图6，所述坝体501的底部与板块Ⅴ25的透水底板201键槽衔接，所述坝体501背水面上有溢流面跌坎5011，所述溢流面跌坎5011 呈阶梯状。若干所述砂浆锚杆Ⅱ4的上端锚固在坝体501内，若干所述砂浆锚杆Ⅱ4的下端锚固在坝体501下方的基岩内。
参见图7，若干所述护坦底板502与坝体501背水面的底部键槽衔接，所述护坦底板502的形状为长方体，所述护坦底板502之间存在施工缝并采用键槽衔接。若干所述砂浆锚杆Ⅱ4的上端锚固在护坦底板502内，若干所述砂浆锚杆Ⅱ4的下端锚固在护坦底板502 下方的基岩内。
所述边墙Ⅱ503位于二道坝5所处河段的两侧，所述边墙Ⅱ503 与坝体501两个端面的连接部分记为浇筑块Ⅳ5031，所述边墙Ⅱ503 与护坦底板502边缘的连接部分记为浇筑块Ⅴ5032，所述浇筑块Ⅳ 5031与浇筑块Ⅴ5032的上端均朝背向河床的的方向偏移。
所述透水底板201和护坦底板502的上表面均使用抗冲耐磨混凝土浇筑，所述边墙Ⅰ202、坝体501和边墙Ⅱ503的迎水面均使用抗冲耐磨混凝土浇筑。
在本实施例中，以重庆市奉节县梅溪河渡口坝水电站工程为实例，对一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统进行说明。
所述拱坝1为双曲拱坝，最大坝高108.5m，底厚20.0m，厚高比0.18，坝顶宽4.5m，坝顶轴线弧长284.12m。参见图1或4，大坝消能建筑物通过所述水垫塘2实现，所述水垫塘2的透水底板201 纵、横排列，沿所述水垫塘2的宽度方向键槽衔接有4行透水底板 201，宽度分别为9.0m、9.5m、9.0m和9.5m，沿所述水垫塘2的长度方向键槽衔接有9列透水底板201，沿所述拱坝1至二道坝5 的方向，前8列所述透水底板201的长度均为11.0m，最后一列的长度为9.1m，所述透水底板201厚度均为3.0m。所述板块Ⅱ22和板块Ⅳ24与水平面的夹角均为45度。所述透水孔2011不伸入基岩，所述透水孔2011横向间距2.2m，纵向间距为1.8m～1.9m。施工时，所述透水孔2011采用先预埋Φ150VC管，再浇筑底板，同时采取防护措施以防止异物堵塞所述透水孔2011。参见图3，所述边墙Ⅰ202、扭面203和边墙Ⅱ503的斜度均为1:0.2。参见图2或4，所述砂浆锚杆Ⅰ3和砂浆锚杆Ⅱ4均采用M30砂浆锚杆束2Φ25，锚固长为8.5m，间距1.5m。所述二道坝5的坝体501高度为19.0m，所述坝体501的迎水面与背水面倾斜度均为1:0.7。
所述透水底板201、边墙Ⅰ202、坝体501、护坦底板502和边墙Ⅱ503均采用C25钢筋混凝土衬护，所述透水底板201、坝体501、和护坦底板502的上表面均采用厚0.5m的C30抗冲耐磨混凝土，所述边墙Ⅰ202、边墙Ⅱ503和溢流面跌坎5011的迎水面均采用厚0.5m 的C30抗冲耐磨混凝土。
泄洪时，打开所述拱坝1的闸门，洪水宣泄向水垫塘2，水流产生的压力作用到若干透水底板201上，所述透水底板201之间存在施工缝，动水压力沿施工缝和透水孔2011释放能量。具体是所述透水底板201的上下表面动水荷载相互传递，减小上下表面压力差，从而以“主动防护”结构有效抵抗动水荷载作用，以达到有效提高防护结构安全稳定性的目的。
Claims (6)
1.一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，其特征在于：包括拱坝(1)、水垫塘(2)、砂浆锚杆Ⅰ(3)、砂浆锚杆Ⅱ(4)和二道坝(5)；
所述拱坝(1)的一侧为上游侧，另一侧为下游侧；所述拱坝(1)的下游侧面向二道坝(5)，所述拱坝(1)和二道坝(5)之间铺设有水垫塘(2)，所述水垫塘(2)底板的中部呈凹陷状，所述水垫塘(2)的底板由若干透水底板(201)组成；若干透水孔(2011)贯穿透水底板(201)的上下表面；
若干所述砂浆锚杆Ⅰ(3)的上端锚固于透水底板(201)内，所述砂浆锚杆Ⅰ(3)的下端锚固在水垫塘(2)下方的基岩内；若干所述砂浆锚杆Ⅱ(4)的上端锚固于二道坝(5)内，所述砂浆锚杆Ⅱ(4)的下端锚固在二道坝(5)下方的基岩内。
2.根据权利要求1所述的一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，其特征在于：所述水垫塘(2)在水平面的投影为矩形，所述水垫塘(2)包括若干透水底板(201)和边墙Ⅰ(202)；所述透水底板(201)的形状为长方体，所述透水底板(201)的透水率为0.3％，所述透水底板(201)的透水孔(2011)为Φ150mm的圆孔；若干所述透水底板(201)间存在施工缝并采用无缝宽的键槽咬合衔接；
所述边墙Ⅰ(202)位于水垫塘(2)所处河段的两侧，所述边墙Ⅰ(202)的底端与水垫塘(2)的底板边缘连接，所述边墙Ⅰ(202)的上端朝背向河床的方向偏移。
3.根据权利要求2所述的一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，其特征在于：沿所述拱坝(1)至二道坝(5)的方向，所述水垫塘(2)的底板分为板块Ⅰ(21)、板块Ⅱ(22)、板块Ⅲ(23)、板块Ⅳ(24)和板块Ⅴ(25)；所述板块Ⅰ(21)水平铺设，与所述拱坝(1)的底部连接；所述板块Ⅱ(22)、板块Ⅲ(23)和板块Ⅳ(24)构成水垫塘(2)的凹陷底板，所述板块Ⅱ(22)为倾斜状；所述板块Ⅲ(23)水平铺设，所述板块Ⅲ(23)所在平面低于板块Ⅰ(21)所在平面；所述板块Ⅳ(24)为倾斜状；所述板块Ⅴ(25)水平铺设，所述板块Ⅴ(25)与板块Ⅰ(21)在同一水平面上；
所述边墙Ⅰ(202)与板块Ⅰ(21)边缘的连接部分记为浇筑块Ⅰ(2021)，所述边墙Ⅰ(202)与板块Ⅱ(22)边缘的连接部分记为扭面Ⅰ(2022)，所述边墙Ⅰ(202)与板块Ⅲ(23)边缘的连接部分记为浇筑块Ⅱ(2023)，所述边墙Ⅰ(202)与板块Ⅲ(23)边缘的连接部分记为扭面Ⅱ(2024)，所述边墙Ⅰ(202)与板块Ⅲ(23) 边缘的连接部分记为浇筑块Ⅲ(2025)；所述浇筑块Ⅰ(2021)、扭面Ⅰ(2022)、浇筑块Ⅱ(2023)、扭面Ⅱ(2024)和浇筑块Ⅲ(2025)连接形成边墙Ⅰ(202)。
4.根据权利要求1所述的一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，其特征在于：所述二道坝(5)包括坝体(501)、若干护坦底板(502)和边墙Ⅱ(503)；所述坝体(501)的底部与板块Ⅴ(25)的透水底板(201)键槽衔接，所述坝体(501)背水面上有溢流面跌坎(5011)，所述溢流面跌坎(5011)呈阶梯状；若干所述砂浆锚杆Ⅱ(4)的上端锚固在坝体(501)内，若干所述砂浆锚杆Ⅱ(4)的下端锚固在坝体(501)下方的基岩内；
若干所述护坦底板(502)与坝体(501)背水面的底部键槽衔接，所述护坦底板(502)的形状为长方体，所述护坦底板(502)之间存在施工缝并采用键槽衔接；若干所述砂浆锚杆Ⅱ(4)的上端锚固在护坦底板(502)内，若干所述砂浆锚杆Ⅱ(4)的下端锚固在护坦底板(502)下方的基岩内；
所述边墙Ⅱ(503)位于二道坝(5)所处河段的两侧，所述边墙Ⅱ(503)与坝体(501)两个端面的连接部分记为浇筑块Ⅳ(5031)，所述边墙Ⅱ(503)与护坦底板(502)边缘的连接部分记为浇筑块Ⅴ(5032)，所述浇筑块Ⅳ(5031)与浇筑块Ⅴ(5032)的上端均朝背向河床的方向偏移。
5.根据权利要求2所述的一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，其特征在于：所述透水底板(201)的上表面使用抗冲耐磨混凝土浇筑，边墙Ⅰ(202)的迎水面使用抗冲耐磨混凝土浇筑。
6.根据权利要求4所述的一种采用透水底板的高拱坝防护消能系统，其特征在于：所述护坦底板(502)的上表面使用抗冲耐磨混凝土浇筑，坝体(501)和边墙Ⅱ(503)的迎水面均使用抗冲耐磨混凝土浇筑。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112144479A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种拱齿式反拱水垫塘及施工方法 |
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| CN112144479A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-29 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种拱齿式反拱水垫塘及施工方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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