用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种防顶托结构，尤其是涉及一种用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，属于水利水电工程结构物设计建造技术领域。


背景技术：

2.术语解释：
3.全库盆防渗：指采用工程处理措施，对开挖库盆或天然库盆进行防渗处理，使库盆内的库水和外界水环境相隔离，以防止库盆内水的外渗；
4.地下水：赋存于地面以下地层中的水；
5.顶托作用：在库盆内水位低于库外地下水水位时，在水头差作用下，对全库盆防渗结构产生的浮托力。
6.随着国家“3060”战略的提出，以风电和光电为代表的新能源呈爆发式发展，也对传统的能源电力系统提出了新的要求，由传统的发、输、配、变、用的电力系统转变为源、网、荷、储、调的新型电力系统显得尤为迫切。抽水蓄能技术作为一种用水作为储能介质，是目前技术最为成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的储能方案，是实现新型电力系统转换的关键。众所周知，抽水蓄能是通过电能将下水库的水介质抽至上水库，实现能量储存，再通过上水库的水流至下水库实现势能与电能转换，过程中水是能量转换的关键，其渗漏问题是抽水蓄能建设过程中的关键问题。为解决上水库渗漏问题，大多采用全库盆防渗形式，将上水库库水和周围地下水环境相隔离。
7.尽管全库盆防渗形式能将库水和周围地下水环境相隔离，防止库水的渗漏。但全库盆防渗形式存在地下水的反作用，空库时容易形成地下水顶托作用，容易造成防渗体的破坏等，影响其防渗效果。
8.如上所述，全库盆防渗形式能将库水和周围地下水环境相隔离，防止库水的渗漏。但全库盆防渗形式存在地下水的反作用，空库时容易形成地下水顶托作用，造成防渗体的破坏等。现有技术主要有两个方面，一是通过全库盆防渗措施结构的自重来抵消地下水的顶托作用，二是以排导为主，在上水库库盆底部设置截、排水廊道，将地下水排出，降低地下水水位，来消除地下水的顶托作用。两种方案均存在工程量大、经济性不高、效果不可控等问题。


技术实现要素：

9.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种工程量相对较小，投资成本相对较低，排水效果好的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构。
10.为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，包括蓄水库盆，所述的防顶托结构还包括滚动型单向渗水降压系统，在所述蓄水库盆的内壁上还铺设有防渗层，位于防渗层内外侧的压力水通过所述的滚动型单向渗水降压系统朝向蓄水库盆内侧单向连通。
11.进一步的是，所述的防渗层为铺设在蓄水库盆内壁上的沥青混凝土层。
12.上述方案的优选方式是，所述的滚动型单向渗水降压系统包括升降助力机构、单向过滤渗水机构和反向封水关闭机构，所述的单向过滤渗水机构镶嵌在蓄水库盆盆底的基础中，单向过滤渗水机构朝向蓄水库盆内的地下水输出口通过所述的反向封水关闭机构在升降助力机构和防渗层内外侧水压力的配合下开启或关闭。
13.进一步的是，所述的单向过滤渗水机构包括输水基孔和单向渗水过滤层组，所述的输水基孔钻设在蓄水库盆盆底的基础中，所述的单向渗水过滤层组覆设在所述输水基孔的内壁上，活动的插接在所述输水基孔中的反向封水关闭机构在所述升降助力机构的配合下可沿高度方向往复移动。
14.上述方案的优选方式是，所述的单向渗水过滤层组至少包括透水基层和反滤包层，至少在输水基孔内壁的中下段固结有所述的透水基层，所述的反滤包层固结在透水基层上，所述输水基孔的内壁由反滤包层构成。
15.进一步的是，所述的升降助力机构包括安装架和助力滚珠，沿周向布置的各组助力滚珠通过所述的安装架活动的布置在输水基孔未设置单向渗水过滤层组的中上段位置处，所述反向封水关闭机构的外侧壁与各组所述的助力滚珠滚动顶接。
16.上述方案的优选方式是，所述的反向封水关闭机构至少包括导向输水管和封水关闭组件，所述的封水关闭组件设置在导向输水管敞开的上端，活动的插接在所述输水基孔中的导向输水管的中上部与各组所述的助力滚珠滚动顶接；工作过程中，输水基孔敞开的上端通过沿高度方向可往复移动的所述导向输水管在封水关闭组件和防渗层内外侧水压的配合下开启或关闭。
17.进一步的是，所述的导向输水管由一根钢管构成，在所述钢管的侧壁上均布有多个过水孔，所述的封水关闭组件设置在所述钢管敞开的上端上。
18.上述方案的优选方式是，所述的封水关闭组件包括固定头和密封垫，所述的密封垫通过所述的固定头布置在钢管敞开的上端上，输水基孔敞开的上端通过所述的密封垫在防渗层内外侧水压的配合下开启或关闭，
19.其中，所述密封垫的直径至少比所述输水基孔的内径大一倍。
20.进一步的是，布置在库盆盆底上的输水基孔为多个，各个所述的输水基孔在蓄水库盆盆底内均布；在每一个所述输水基孔的内壁上均覆设有所述的单向渗水过滤层组，在每一个所述的输水基孔中均布置有一组所述的反向封水关闭机构和一组所述的升降助力机构。
21.本实用新型的有益效果是：本技术提供的技术方案以现有的蓄水库盆为基础，先在所述蓄水库盆的内壁上铺设有防渗层，然后通过增加设置滚动型单向渗水降压系统，并使位于防渗层内外侧的压力水通过所述的滚动型单向渗水降压系统朝向蓄水库盆内侧单向连通。从而改变了现有技术中需要在以排、导为主进行地下水顶托载荷消除时采用的：在上水库库盆底部设置截、排水廊道等工程量大、经济性不高、效果不可控的技术措施，达到了有效的降低地下水水位，消除地下水的顶托作用的目的。此时，本技术在消除防渗层外侧的地下水顶托防渗层时便可以通过设置在蓄水库盆盆底上的滚动型单向渗水降低系统平衡掉蓄水库盆防渗层内外的水压力来消除地下水的顶托载荷，相应的，所述的滚动型单向渗水降低系统只能在蓄水库盆内的水位低于蓄水库盆外的水位时朝向蓄水库盆内侧单向
连通来平衡蓄水库盆防渗层内外的水压力。这样，由于本技术的技术方案仅是通过滚动型单向渗水降压系统将防渗层外侧的压力水朝向蓄水库盆内侧单向连通输入，实现当外侧地下水位高于内侧储蓄水水位时降低外侧水压力的目的，不使本技术技术方案的工程量相对较小，投资成本相对较低，而且排水效果特别好，而且本技术采用上述与布置结构相适应的工艺方法也可以显著缩短施工周期，减小工程量，达到降低投资成本的目的。
附图说明
22.图1为本实用新型用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构地下水位高于库内水位的剖视结构示意图；
23.图2为本实用新型用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构地下水位低于库内水位的剖视结构示意图；
24.图3为本实用新型用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构涉及到的滚动型单向渗水降压系统的剖视图；
25.图4为图3的a-a剖视图；
26.图5为图3的b-b剖视图。
27.图中标记为：蓄水库盆1、滚动型单向渗水降压系统2、防渗层3、升降助力机构4、单向过滤渗水机构5、反向封水关闭机构6、输水基孔7、单向渗水过滤层组8、透水基层9、反滤包层10、安装架11、助力滚珠12、导向输水管13、封水关闭组件14、过水孔15、固定头16、密封垫17。
具体实施方式
28.如图1、图2、图3、图4以及图5所示是本实用新型提供的一种工程量相对较小，投资成本相对较低，排水效果好的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构。所述的防顶托结构，包括蓄水库盆1，所述的防顶托结构还包括滚动型单向渗水降压系统2，在所述蓄水库盆1的内壁上还铺设有防渗层3，位于防渗层3内外侧的压力水通过所述的滚动型单向渗水降压系统2朝向蓄水库盆1内侧单向连通。本技术提供的技术方案以现有的蓄水库盆为基础，先在所述蓄水库盆的内壁上铺设有防渗层，然后通过增加设置滚动型单向渗水降压系统，并使位于防渗层内外侧的压力水通过所述的滚动型单向渗水降压系统朝向蓄水库盆内侧单向连通。从而改变了现有技术中需要在以排、导为主进行地下水顶托载荷消除时采用的：在上水库库盆底部设置截、排水廊道等工程量大、经济性不高、效果不可控的技术措施，达到了有效的降低地下水水位，消除地下水的顶托作用的目的。此时，本技术在消除防渗层外侧的地下水顶托防渗层时便可以通过设置在蓄水库盆盆底上的滚动型单向渗水降低系统平衡掉蓄水库盆防渗层内外的水压力来消除地下水的顶托载荷，相应的，所述的滚动型单向渗水降低系统只能在蓄水库盆内的水位低于蓄水库盆外的水位时朝向蓄水库盆内侧单向连通来平衡蓄水库盆防渗层内外的水压力。这样，由于本技术的技术方案仅是通过滚动型单向渗水降压系统将防渗层外侧的压力水朝向蓄水库盆内侧单向连通输入，实现当外侧地下水位高于内侧储蓄水水位时降低外侧水压力的目的，不使本技术技术方案的工程量相对较小，投资成本相对较低，而且排水效果特别好，而且本技术采用上述与布置结构相适应的工艺方法也可以显著缩短施工周期，减小工程量，达到降低投资成本的目的。
29.上述实施方式中，结合实际的生产状况，为了简化结构，以及便于建造和安装，结合所述的防渗层3为铺设在蓄水库盆内壁上的沥青混凝土层的特点，本技术所述的滚动型单向渗水降压系统2包括升降助力机构4、单向过滤渗水机构5和反向封水关闭机构6，所述的单向过滤渗水机构5镶嵌在蓄水库盆盆底的基础中，单向过滤渗水机构5朝向蓄水库盆1内的地下水输出口通过所述的反向封水关闭机构6在升降助力机构4和防渗层3内外侧水压力的配合下开启或关闭。此时，本技术所述的单向过滤渗水机构5包括输水基孔7和单向渗水过滤层组8，所述的输水基孔7钻设在蓄水库盆盆底的基础中，所述的单向渗水过滤层组8覆设在所述输水基孔7的内壁上，活动的插接在所述输水基孔7中的反向封水关闭机构6在所述升降助力机构4的配合下可沿高度方向往复移动。相应的，所述的单向渗水过滤层组8优选为至少包括透水基层9和反滤包层10，至少在输水基孔7内壁的中下段固结所述的透水基层9，所述的反滤包层10固结在透水基层9上，所述输水基孔7的内壁由反滤包层10构成。所述的反向封水关闭机构6优选为至少包括导向输水管13和封水关闭组件14，所述的封水关闭组件14设置在导向输水管13敞开的上端，活动的插接在所述输水基孔7中的导向输水管13的中上部与各组所述的助力滚珠12滚动顶接；工作过程中，输水基孔7敞开的上端通过沿高度方向可往复移动的所述导向输水管13在封水关闭组件14和防渗层3内外侧水压的配合下开启或关闭。同时，本技术所述的导向输水管13优选为由一根钢管构成，在所述钢管的侧壁上均布有多个过水孔15，所述的封水关闭组件14设置在所述钢管敞开的上端上。所述的封水关闭组件14优选为包括固定头16和密封垫17，所述的密封垫17通过所述的固定头16布置在钢管敞开的上端上，输水基孔7敞开的上端通过所述的密封垫17在防渗层3内外侧水压的配合下开启或关闭，其中，所述密封垫17的直径至少比所述输水基孔的内径大一倍。
30.进一步的，作为本技术另一个重要的改进，为了提高反向封水关闭机构6的导向输水管13升降的灵活性，本技术所述的升降助力机构4包括安装架11和助力滚珠12，沿周向布置的各组助力滚珠12通过所述的安装架11活动的布置在输水基孔7未设置单向渗水过滤层组8的中上段位置处，所述反向封水关闭机构6的外侧壁与各组所述助力滚珠12滚动顶接。同时，为了最大限度的平衡掉地下水的顶托载荷，本技术布置在库盆盆底上的输水基孔7为多个，各个所述的输水基孔7在蓄水库盆盆底内均布；在每一个所述输水基孔7的内壁上均覆设有所述的单向渗水过滤层组8，在每一个所述的输水基孔7中均布置有一组所述的反向封水关闭机构6和一组所述的升降助力机构4。
31.综上所述，本技术提供的上述技术方案的特点为，
32.1、构件简单，施工方便，成本低廉，能有效防止地下水的顶托作用和库水外渗；
33.2、可使用于不同地层条件，如基岩和覆盖层等。
34.采用本技术的上述技术手段还具有以下优点，
35.1、通过该连通构件，可消除地下水对全库盆防渗结构的顶托作用；
36.2、该连通构件可适应库内和库外地下水不同水位变化，自动实现水的单向流动，达到隔水和透水功能通；
37.3、设置的滑动构件，能降低花管升降阻力，提高灵敏度。
38.实施例一
39.本技术提供的技术方案旨在利用新型的连通构件，提出一种全库盆防渗形式的水库与地下水单向连通构件，实现水的单向流动，能够解决目前全库盆防渗形式地下水的顶
托作用和库水渗漏问题。本专利中所述的一种全库盆防渗形式的水库与地下水单向连通构件是指：通过在库盆底部设置钻孔，将可实现水的单向流动连通构件安置于钻孔内，通过库内和周围地下水水头差，通过花管的上、下滑动，使得该构件开启和闭合，从而实现库盆内库水和周围地下水的单向联系，达到消除地下水顶托和库水外渗等功能。具体实施步骤如下：
40.a、首先确定根据库盆底部地层透水性，布置安装钻孔，并施钻；
41.b、钻孔完成后，在钻孔底部安装反滤层和土工布，并预留导轨安装空间；
42.c、进而，安装上部滑动导轨和滑动钢珠；
43.d、进而，将透水花管置于孔内；
44.e、进而，在花管顶部安装密封垫，并用固定头将其固定；
45.f、重复步骤a，安装下一个连通构件。

技术特征：
1.用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，包括蓄水库盆(1)，其特征在于：所述的防顶托结构还包括滚动型单向渗水降压系统(2)，在所述蓄水库盆(1)的内壁上还铺设有防渗层(3)，位于防渗层(3)内外侧的压力水通过所述的滚动型单向渗水降压系统(2)朝向蓄水库盆(1)内侧单向连通。2.根据权利要求1所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的防渗层(3)为铺设在蓄水库盆内壁上的沥青混凝土层。3.根据权利要求1或2所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的滚动型单向渗水降压系统(2)包括升降助力机构(4)、单向过滤渗水机构(5)和反向封水关闭机构(6)，所述的单向过滤渗水机构(5)镶嵌在蓄水库盆盆底的基础中，单向过滤渗水机构(5)朝向蓄水库盆(1)内的地下水输出口通过所述的反向封水关闭机构(6)在升降助力机构(4)和防渗层(3)内外侧水压力的配合下开启或关闭。4.根据权利要求3所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的单向过滤渗水机构(5)包括输水基孔(7)和单向渗水过滤层组(8)，所述的输水基孔(7)钻设在蓄水库盆盆底的基础中，所述的单向渗水过滤层组(8)覆设在所述输水基孔(7)的内壁上，活动的插接在所述输水基孔(7)中的反向封水关闭机构(6)在所述升降助力机构(4)的配合下可沿高度方向往复移动。5.根据权利要求4所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的单向渗水过滤层组(8)至少包括透水基层(9)和反滤包层(10)，至少在输水基孔(7)内壁的中下段固结有所述的透水基层(9)，所述的反滤包层(10)固结在透水基层(9)上，所述输水基孔(7)的内壁由反滤包层(10)构成。6.根据权利要求5所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的升降助力机构(4)包括安装架(11)和助力滚珠(12)，沿周向布置的各组助力滚珠(12)通过所述的安装架(11)活动的布置在输水基孔(7)未设置单向渗水过滤层组(8)的中上段位置处，所述反向封水关闭机构(6)的外侧壁与各组所述的助力滚珠(12)滚动顶接。7.根据权利要求6所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的反向封水关闭机构(6)至少包括导向输水管(13)和封水关闭组件(14)，所述的封水关闭组件(14)设置在导向输水管(13)敞开的上端，活动的插接在所述输水基孔(7)中的导向输水管(13)的中上部与各组所述的助力滚珠(12)滚动顶接；工作过程中，输水基孔(7)敞开的上端通过沿高度方向可往复移动的所述导向输水管(13)在封水关闭组件(14)和防渗层(3)内外侧水压的配合下开启或关闭。8.根据权利要求7所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的导向输水管(13)由一根钢管构成，在所述钢管的侧壁上均布有多个过水孔(15)，所述的封水关闭组件(14)设置在所述钢管敞开的上端上。9.根据权利要求8所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：所述的封水关闭组件(14)包括固定头(16)和密封垫(17)，所述的密封垫(17)通过所述的固定头(16)布置在钢管敞开的上端上，输水基孔(7)敞开的上端通过所述的密封垫(17)在防渗层(3)内外侧水压的配合下开启或关闭，其中，所述密封垫(17)的直径至少比所述输水基孔的内径大一倍。10.根据权利要求9所述的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，其特征在于：
布置在库盆盆底上的输水基孔(7)为多个，各个所述的输水基孔(7)在蓄水库盆盆底内均布；在每一个所述输水基孔(7)的内壁上均覆设有所述的单向渗水过滤层组(8)，在每一个所述的输水基孔(7)中均布置有一组所述的反向封水关闭机构(6)和一组所述的升降助力机构(4)。

技术总结
本实用新型公开了一种防顶托结构，尤其是公开了一种用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构，属于水利水电工程结构物设计建造技术领域。提供一种工程量相对较小，投资成本相对较低，排水效果好的用于防渗型全库盆结构地下水的防顶托结构。所述的防顶托结构包括蓄水库盆，所述的防顶托结构还包括滚动型单向渗水降压系统，在所述蓄水库盆的内壁上还铺设有防渗层，位于防渗层内外侧的压力水通过所述的滚动型单向渗水降压系统朝向蓄水库盆内侧单向连通。连通。连通。


技术研发人员：赵小平 张世殊 冉从彦 林红 胡金山 邓卫东 甘东科
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/9/16