一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构及施工方法与流程

1.本发明涉及水利水电工程技术领域，具体涉及一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构及施工方法。


背景技术：

2.对于多数抽蓄下库及常规水库，需要同时布设泄水建筑物、放空建筑物、导流建筑物。溢洪道作为最常见的泄水建筑物通常布置在大坝附近岸边，溢流堰堰顶高程与正常蓄水位一致，闸门取消，运行方便简单；放空建筑物通常为放空洞或者放空管，其进水口低于死水位，利于放空水库检查及提前预泄库容，并且常规的水库泄洪方式采用的就是溢洪道+放空建筑物进行联合泄洪；而导流洞为最为常见的导流建筑物，通常布置在大坝附近岸边，作为临时建筑物，为施工期用于导流的隧洞。
3.而在水库实际运行过程中，溢洪道的使用率并不高，导流洞后期会被改建为导流泄放洞。如果泄水建筑物、放空建筑物及导流建筑物三种建筑物分开布置，虽互不干扰但工程投资大，并且遇不良地质洞段的安全风险大。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的在于，提供一种可满足施工期导流需求，又同时满足运行期调洪及水库放空需求的导流泄放结构。为此，本发明采用以下技术方案：
5.一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，包括竖井式溢洪洞，并在所述竖井式溢洪洞一侧设置与其连通的导流洞，所述竖井式溢洪洞内设置两端分别与其内部的竖井段和消力池段连接的退水隧洞，所述导流洞的洞身部分包括与所述退水隧洞相交连接的连接段，以使所述导流洞可与所述竖井式溢洪洞共用经所述连接段相交后的所述退水隧洞洞段；所述退水隧洞底部设置放水管，以使得所述放水管与所述竖井式溢洪洞呈紧凑式布置；所述导流洞的所述连接段在水库运行期间封堵式设置，形成封闭段，所述放水管的进水口部分设置于所述封闭段内并与所述导流洞内部连通，所述放水管的出水口部分连接与所述消力池段间隔布置的阀室。
6.进一步地：所述竖井式溢洪洞的所述竖井段上下方分别连接设置溢流堰和消能井段，所述溢流堰的基础坐落在基岩上。
7.进一步地：所述竖井段与所述退水隧洞之间连通设置压坡段，且在所述竖井段与所述压坡段的壁体内部设置通气孔，所述通气孔由所述压坡段与所述退水隧洞连接部分设置第一端部，所述通气孔在所述溢流堰顶部设置第二端部。
8.进一步地：所述导流洞的所述洞身部分端部设置进口段，所述洞身部分包括相互连通的井前洞身段和事故闸门井段，所述事故闸门井段与所述连接段连通设置。
9.进一步地：所述放水管的所述进水口部分与所述出水口部分之间设置有布置于山体内的中间段，所述中间段布置于所述退水隧洞的底板下部。
10.进一步地：所述阀室包括与所述放水管的所述出水口部分连接的出口锥阀，并在
所述出口锥阀下游紧接设置消能工。
11.本发明的第二目的在于，提供一种根据水库不同时期进行相应施工的施工方法。为此，本发明采用以下技术方案：
12.一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构的施工方法，其方法如下：
13.首先，根据预设水库的布置情况，确定所述竖井式溢洪洞和所述导流洞在山体内的布置位置以及相交点位位置，同时选择合适的所述放空管的所述出水口部分、以及确定所述放空管与所述退水隧洞连接点的位置；
14.由于所述竖井式溢洪洞的所述退水隧洞和所述导流洞结合布置，与所述导流洞合用的所述退水隧洞洞段(包括其底部的放水管)、以及所述退水隧洞出口位置的所述消力池段均需在截流前施工完成；
15.其次，水库下闸蓄水前，完成所述竖井式溢洪洞的所述溢流堰、所述竖井段、所述消能井段的施工，并对所述压坡段以及所述导流洞与所述竖井式溢洪洞所述退水隧洞相交位置上游的洞段进行施工处理；
16.在水库下闸蓄水后，封堵所述连接段内部设置所述封闭段，并将所述放水管接引至所述阀室上游侧，同时完成所述放水管下游剩余洞段及所述消能工、出口锥阀的施工。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.本发明通过将竖井式溢洪洞、放水管、导流洞三洞(管)三者合一，导流洞洞身部分利用竖井式溢洪洞的退水隧洞结合，以此既满足施工期导流需求，又同时满足运行期调洪及水库放空需求。同时，与传统岸边溢洪道、导流洞、泄放洞分开布置相比，导流泄放结构的三洞(管)合一设置可相应减小隧洞长度，使枢纽布置更加紧凑、运行调度方便；同时显减少了工程量，以及施工工作量，节省了工程投资。
附图说明
19.图1为本发明的平面结构布置图；
20.图2为本发明的竖井式溢洪洞剖面结构示意图；
21.图3为本发明的导流洞剖面结构示意图；
22.图4为本发明的图3中的a-a处剖面图；
23.图5为本发明的图3中的b-b处剖面图；
24.图6为本发明的图3中的c-c处剖面图。
25.附图中的标记为：溢流堰1、竖井段2、消能井段3、通气孔4、压坡段5、退水隧洞6、消力池段7、放水管8、进口段9、井前洞身段10、事故闸门井段11、连接段12、出口锥阀13、消能工14。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
27.如图1-6所示，一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，包括竖井式溢洪洞，并在竖井式溢洪洞一侧设置与其连通的导流洞，竖井式溢洪洞内设置两端分别与其内部的竖井段2和消力池段7连接的退水隧洞6，导流洞的洞身部分包括与退水隧洞6相交连接的连
接段12，以使导流洞可与竖井式溢洪洞共用经连接段12相交后的退水隧洞6洞段；退水隧洞6底部设置放水管8，以使得放水管8与竖井式溢洪洞呈紧凑式布置；导流洞的连接段12在水库运行期间封堵式设置，形成封闭段，放水管8的进水口部分设置于封闭段内并与导流洞内部连通，放水管8的出水口部分连接与消力池段7间隔布置的阀室。
28.本实施例的导流泄放结构将竖井式溢洪洞、放水管8、导流洞三洞(管)合一，以此可使水库工程建设前期，将导流洞投入使用；工程建设完工，水库投入运行后，将竖井式溢洪洞及放水管8投入使用；从而充分发挥退水隧洞6在工程建成前、后的利用率。
29.本实施例中，连接竖井段2与消力池段7的退水隧洞段6断面为城门洞形；而消力池段7为退水隧洞6的出口。
30.如图1-2所示，具体的，竖井式溢洪洞的竖井段2上下方分别连接设置溢流堰1和消能井段3，并使溢流堰1的基础坐落相对完整的在基岩上，其外侧边壁为直立式结构。在本实施例中溢流堰1为环形堰；而消能井段3设置在竖井段2的底部，其基础坐落在弱、微风化层。
31.其中，竖井段2与退水隧洞6之间连通设置压坡段5，且在竖井段2与压坡段5的壁体内部设置通气孔4，通气孔4由压坡段5与退水隧洞6连接部分设置第一端部，通气孔4在溢流堰1顶部设置第二端部，根据通气孔4位置使其设置在压坡段5与退水隧洞6的壁体内，并通过第一端部与第二端部形成洞内外的气体流通。
32.如图1、3所示，具体的，导流洞的洞身部分端部设置进口段9，洞身部分包括相互连通的井前洞身段10和事故闸门井段11，事故闸门井段11与连接段12连通设置。以使导流洞通过进口段9顺接井前洞身段10、事故闸门井段11，连接段12，然后并入竖井式溢洪洞的退水隧洞6内。
33.其中，进口段9设置于竖井式溢洪洞进口段环形堰1的附近岸内，进口段9与环形堰1之间的距离尽量远些以保证结构的安全性。
34.如图1-6所示，具体的，放水管8的进水口部分与出水口部分之间设置有布置于山体内的中间段，中间段布置于退水隧洞6的底板下部。
35.本实施例中，其一，导流洞在与退水隧洞6交叉连接后，导流洞和竖井式溢洪洞共用交叉段后的退水隧洞6洞段；其二，放水管8也与竖井式溢洪洞的退水隧洞6呈交叉以及相交布置；以此可使该导流泄放结构整体结构在山体内的布置更加紧凑、运行调度更为方便。
36.如图1所示，其中，放水管8前段置于连接段12洞内部，以连接段12封堵体内部埋设钢管作为放水管8的进口(如图3、5所示)；并入竖井式溢洪洞的退水隧洞6后，放水管8中间段埋设在退水隧洞6隧洞底板下部(如图3、6所示)；临近消力池段7时放水管8从退水隧洞6下部伸出形成与退水隧洞6的交叉，伸出后放水管8管段设置于退水隧洞6右侧，且独立布置于山体内(如图1、3所示)。
37.如图1、3所示，具体的，阀室包括与放水管8的出水口部分连接的出口锥阀13，并在出口锥阀13下游紧接设置消能工14。其中，阀室设置在消力池段7右侧位置。
38.请参阅图1-6，在该导流泄放结构根据水库的施工期、运行期进行相应施工的施工，其方法如下：
39.首先，根据预设水库的布置情况，确定竖井式溢洪洞和导流洞在山体内的布置位置以及相交点位位置，同时选择合适的放空管8的出水口部分、以及确定放空管8与退水隧洞6连接点的位置；
40.具体如下：根据枢纽处的地形地质条件，确定合适的竖井式溢洪洞进口位置，使溢流堰1坐落在完整的基岩上；确定好竖井式溢洪洞的退水隧洞6以直线或趋于直线形式进行开设，且需说明的是，退水隧洞6所形成的轴线情况需尽量为直线状，以此保证水流过流条件及结构安全性；确定好导流洞进口段9位置，确定好连接段12与退水隧洞6连接点的位置；
41.由于竖井式溢洪洞的退水隧洞6和导流洞结合布置，与导流洞合用的退水隧洞6洞段(包括退水隧洞6洞段底部的放水管8)、以及退水隧洞6出口位置的消力池段7均需在截流前施工完成；
42.其次，水库下闸蓄水前，完成竖井式溢洪洞的溢流堰1、竖井段2、消能井段3的施工，并对压坡段5以及导流洞与竖井式溢洪洞退水隧洞6相交位置上游的洞段进行施工处理；
43.在水库下闸蓄水后，封堵连接段12内部设置封闭段，并将放水管8接引至阀室上游侧，同时完成放水管8下游剩余洞段及消能工14、出口锥阀13的施工。
44.以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，其特征在于：包括竖井式溢洪洞，并在所述竖井式溢洪洞一侧设置与其连通的导流洞，所述竖井式溢洪洞内设置两端分别与其内部的竖井段(2)和消力池段(7)连接的退水隧洞(6)，所述导流洞的洞身部分包括与所述退水隧洞(6)相交连接的连接段(12)，以使所述导流洞可与所述竖井式溢洪洞共用经所述连接段(12)相交后的所述退水隧洞(6)洞段；所述退水隧洞(6)底部设置放水管(8)，以使得所述放水管(8)与所述竖井式溢洪洞呈紧凑式布置；所述导流洞的所述连接段(12)在水库运行期间封堵式设置，形成封闭段，所述放水管(8)的进水口部分设置于所述封闭段内并与所述导流洞内部连通，所述放水管(8)的出水口部分连接与所述消力池段(7)间隔布置的阀室。2.根据权利要求1所述的一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，其特征在于：所述竖井式溢洪洞的所述竖井段(2)上下方分别连接设置溢流堰(1)和消能井段(3)，所述溢流堰(1)的基础坐落在基岩上。3.根据权利要求2所述的一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，其特征在于：所述竖井段(2)与所述退水隧洞(6)之间连通设置压坡段(5)，且在所述竖井段(2)与所述压坡段(5)的壁体内部设置通气孔(4)，所述通气孔(4)由所述压坡段(5)与所述退水隧洞(6)连接部分设置第一端部，所述通气孔(4)在所述溢流堰(1)顶部设置第二端部。4.根据权利要求1所述的一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，其特征在于：所述导流洞的所述洞身部分端部设置进口段(9)，所述洞身部分包括相互连通的井前洞身段(10)和事故闸门井段(11)，所述事故闸门井段(11)与所述连接段(12)连通设置。5.根据权利要求1所述的一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，其特征在于：所述放水管(8)的所述进水口部分与所述出水口部分之间设置有布置于山体内的中间段，所述中间段布置于所述退水隧洞(6)的底板下部。6.根据权利要求1所述的一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，其特征在于：所述阀室包括与所述放水管(8)的所述出水口部分连接的出口锥阀(13)，并在所述出口锥阀(13)下游紧接设置消能工(14)。7.一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构的施工方法，其特征在于：用如权利要求1-6任一所述的一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构进行水库不同时期的施工处理，其方法如下：首先，根据预设水库的布置情况，确定所述竖井式溢洪洞和所述导流洞在山体内的布置位置以及相交点位位置，同时选择合适的所述放空管(8)的所述出水口部分、以及确定所述放空管(8)与所述退水隧洞(6)连接点的位置；由于所述竖井式溢洪洞的所述退水隧洞(6)和所述导流洞结合布置，与所述导流洞合用的所述退水隧洞(6)洞段(包括其底部的所述放水管(8))、以及所述退水隧洞(6)出口位置的所述消力池段(7)均需在截流前施工完成；其次，水库下闸蓄水前，完成所述竖井式溢洪洞的所述溢流堰(1)、所述竖井段(2)、所述消能井段(3)的施工，并对所述压坡段(5)以及所述导流洞与所述竖井式溢洪洞所述退水隧洞(6)相交位置上游的洞段进行施工处理；在水库下闸蓄水后，封堵所述连接段12内部设置所述封闭段，并将所述放水管(8)接引至所述阀室上游侧，同时完成所述放水管(8)下游剩余洞段及所述消能工(14)、出口锥阀
(13)的施工。

技术总结
本发明提供了一种泄洪、泄放及导流合一的水工建筑物结构，包括竖井式溢洪洞，并在所述竖井式溢洪洞一侧设置与其连通的导流洞，所述竖井式溢洪洞内设置两端分别与其内部的竖井段和消力池段连接的退水隧洞，所述导流洞的洞身部分包括与所述退水隧洞相交连接的连接段，以使所述导流洞可与所述竖井式溢洪洞共用经所述连接段相交后的所述退水隧洞洞段；所述退水隧洞底部设置放水管，以使得所述放水管与所述竖井式溢洪洞呈紧凑式布置。本发明通过将竖井式溢洪洞、放水管、导流洞三洞(管)三者合一，导流洞洞身部分利用竖井式溢洪洞的退水隧洞结合，以此既满足施工期导流需求，又同时满足运行期调洪及水库放空需求。运行期调洪及水库放空需求。运行期调洪及水库放空需求。


技术研发人员：苏朋 赵琳 姜宏军 聂柏松 赵瑞存 杨森 张文浩
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/16