巖溶漏鬥水庫及其雙曲拱形梁板封堵結構和施工方法與流程
2023-06-18 10:32:31 1
本發明屬於水利工程技術領域，具體的為一種巖溶漏鬥水庫及其雙曲拱形梁板封堵結構和施工方法。
背景技術：
我國巖溶地貌分布廣、面積大，主要分布在碳酸鹽巖出露地區，面積約91～130萬平方千米。其中以廣西、貴州和雲南東部所佔的面積最大，是世界上最大的巖溶地貌區之一。我國主要的巖溶地貌區同時也是大氣降水豐富的地區，但是由於地表儲水條件較差，多數降水通過巖溶漏鬥等集中進入地下巖溶系統，使得巖溶地貌地區的地表水資源並不豐富，有很多地區甚至存在突出的季節性缺水問題，嚴重影響當地的經濟、社會發展。
隨著我國社會發展和技術經濟進步，需要在巖溶地區修建水庫解決當地季節性缺水問題。大型巖溶漏鬥在地形上具有較好的匯水條件，且水質好，若將巖溶漏鬥的天然排水通道進行科學封堵，可形成巖溶漏鬥水庫。由於巖溶漏鬥是巖溶系統的組成部分，完全封堵可能會顯著改變巖溶水的徑流、排洩過程，進而引起新的更加複雜的問題。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種巖溶漏鬥水庫及其雙曲拱形梁板封堵結構和施工方法，能夠滿足對巖溶漏鬥集中漏水通道進行封堵處理的要求。
為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
本發明首先提出了一種雙曲拱形梁板封堵結構，包括沿巖溶漏鬥的漏水通道的內壁環繞一周設置的混凝土基座，所述混凝土基座內設有用於封堵巖溶漏鬥的漏水通道的混凝土板，所述混凝土板的下方設有用於支撐所述混凝土板的混凝土梁，所述混凝土梁包括橫梁和縱梁，所述橫梁和縱梁的兩端均設置在所述混凝土基座上；
在豎直向下的視圖方向上，所述橫梁和縱梁相互正交，且所述橫梁和縱梁在相交處的頂面高程相等，所述橫梁和縱梁的頂面形成用於支撐所述混凝土板的雙曲拱面網格結構。
進一步，所述混凝土板包括上層混凝土板和位於所述上層混凝土板下方的下層混凝土板。
進一步，所述上層混凝土板和下層混凝土板內均設有施工縫ⅰ，所述施工縫ⅰ內填充設有止水材料。
進一步，設置在所述上層混凝土板的施工縫ⅰ和設置在所述下層混凝土板的施工縫ⅰ呈錯位設置。
進一步，所述混凝土基座上設有用於設置混凝土梁的槽，所述橫梁和縱梁的兩端分別設置在所述槽內。
進一步，所述混凝土板與所述混凝土基座之間設有施工縫ⅱ，所述施工縫ⅱ內填充設有止水材料。
進一步，所述混凝土梁採用鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土製成；所述混凝土基座採用鋼筋混凝土製成；所述混凝土板採用鋼筋混凝土或瀝青混凝土製成。
本發明還提出了一種巖溶漏鬥水庫，包括如上所述用於封堵巖溶漏鬥的漏水通道的雙曲拱形梁板封堵結構，所述雙曲拱形梁板封堵結構與位於其上部的巖溶漏鬥的周邊巖體之間形成用於儲水並經防滲漏處理的儲水區；所述混凝土基座的底面和外側面均與巖溶漏鬥的周邊巖體接觸；所述儲水區內設有用於洩洪的洩洪建築物、用於取水的取水建築物和用於放空儲水區的放空建築物；所述放空建築物設置在所述儲水區的底部，所述洩洪建築物設置在所述儲水區的上部，所述取水建築物設置在所述儲水區的中部。
進一步，所述洩洪建築物的進水口底面高程等於或略低於所述儲水區的正常水位高程；所述放空建築物的進水口底面高程等於或略低於所述儲水區的死水位高程；所述取水建築物上連接設有輸水管道，且所述取水建築物的取水口高程位於所述儲水區的死水位高程與正常水位高程之間。
本發明還提出了一種如上所述雙曲拱形梁板封堵結構的施工方法，包括如下步驟：
1）清除或治理危巖體：清除或治理所述雙曲拱形梁板封堵結構頂面高程以上的危巖體；
2）開挖混凝土基座基坑：開挖混凝土基座基坑至設計高程，並清除或治理基坑邊坡不穩定巖體；
3）施工混凝土基座：在開挖好的混凝土基座基坑內施工混凝土基座，並注意養護混凝土，防止開裂；
4）施工混凝土梁：施工混凝土縱梁和橫梁，注意養護混凝土，防止開裂；
5）施工下層混凝土板：在已施工的混凝土梁頂面施工下層混凝土板，並注意養護混凝土，防止開裂；
6）施工下層止水：在已施工的混凝土基座與下層混凝土板之間的施工縫ⅱ和在下層混凝土板的施工縫ⅰ內填充止水材料；
7）施工上層混凝土板：在已施工的下層混凝土板頂面施工上層混凝土板，並注意養護混凝土，防止開裂；
8）施工上層止水：在已施工的混凝土基座與上層混凝土板之間的施工縫ⅱ和在上層混凝土板的施工縫ⅰ內填充止水材料。
本發明的有益效果在於：
本發明的雙曲拱形梁板封堵結構，通過將縱梁和橫梁的頂面形成用於支撐混凝土板的雙曲拱面網格結構，可把庫水和泥沙自重等荷載轉化為壓力傳遞到周圍巖體上，有效減少封堵結構承受的拉力，從而減少混凝土梁的工程量，經濟性好；特別適用於封堵大型巖溶漏鬥水庫的庫底。
通過在混凝土板與混凝土基座間設置施工縫ⅱ，施工縫ⅱ內填充止水材料，不僅滿足防滲要求，更有利於減少混凝土板的應力，從而減少混凝土板的工程量，經濟性好。
通過將混凝土板設置為上層混凝土板和下層混凝土板的雙層結構，且設置在上層混凝土板和下層混凝土板內的施工縫ⅰ錯位布置不重合，使得封堵結構的防滲性能更好，使用壽命更長。
附圖說明
為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：
圖1為本發明巖溶漏鬥水庫實施例的結構示意圖，具體的，省略了洩洪建築物、取水建築物和放空建築物；
圖2為圖1的橫向斷面圖；
圖3為圖1的縱向斷面圖；
圖4為拱形梁板封堵結構的結構示意圖；
圖5為圖4的a-a剖視圖；
圖6為混凝土基座與混凝土梁的結構示意圖；
圖7為混凝土面板堆石封堵結構建造方法的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明並能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
如圖1所示，為本發明巖溶漏鬥水庫實施例的結構示意圖。本實施例的巖溶漏鬥水庫，包括用於封堵巖溶漏鬥的漏水通道的雙曲拱形梁板封堵結構2，雙曲拱形梁板封堵結構2與位於其上部的巖溶漏鬥的周邊巖體1之間形成用於儲水並經防滲漏處理的儲水區3。儲水區內設有用於洩洪的洩洪建築物、用於取水的取水建築物和用於放空儲水區的放空建築物；放空建築物設置在儲水區的底部，洩洪建築物設置在儲水區的上部，取水建築物設置在儲水區的中部。本實施例的洩洪建築物的進水口底面高程等於或略低於儲水區的正常水位高程；放空建築物的進水口底面高程等於或略低於儲水區的死水位高程；取水建築物上連接設有輸水管道，且取水建築物的取水口高程位於儲水區的死水位高程與正常水位高程之間。
本實施例的巖溶漏鬥水庫，採用雙曲拱形梁板封堵結構封堵巖溶漏鬥天然排水通道，並在雙曲拱形梁板封堵結構和位於其上部的巖溶漏鬥的周邊巖體之間形成用於儲水並經防滲漏處理的儲水區，使得巖溶漏鬥具備了儲存地表水形成水庫的條件；放空建築物可以放空水庫，以便檢修庫區的各類建築物；洩洪建築物可以及時排走多餘來水，以確保水庫安全運行；取水建築物可與輸水管道連接，取水用於生產、生活；另外，由於巖溶漏鬥周邊的汙染源有限、水土流失問題不嚴重，因此，巖溶漏鬥水庫的泥沙淤積問題不突出，水庫水質也較好。
本實施例的雙曲拱形梁板封堵結構，包括沿巖溶漏鬥的漏水通道的內壁環繞一周設置的混凝土基座4，混凝土基座4的底面和外側面均與巖溶漏鬥的周邊巖體1接觸。混凝土基座4內設有用於封堵巖溶漏鬥的漏水通道的混凝土板，混凝土板的下方設有用於支撐混凝土板的混凝土梁，混凝土梁包括橫梁5a和縱梁5b，橫梁5a和縱梁5b的兩端均設置在混凝土基座4上。在豎直向下的視圖方向上，橫梁5a和縱梁5b相互正交，且橫梁5a和縱梁5b在相交處的頂面高程相等，橫梁5a和縱梁5b的頂面形成用於支撐混凝土板的雙曲拱面網格結構，如圖6所示。
進一步，混凝土板包括上層混凝土板6和位於上層混凝土板6下方的下層混凝土板7。本實施例的上層混凝土板6和下層混凝土板7內均設有施工縫ⅰ，施工縫ⅰ內填充設有止水材料。且設置在上層混凝土板6的施工縫ⅰ和設置在下層混凝土板7的施工縫ⅰ呈錯位設置。另外，混凝土板與混凝土基座4之間設有施工縫ⅱ，施工縫ⅱ內填充設有止水材料。通過在混凝土板與混凝土基座4間設置施工縫ⅱ，施工縫ⅱ內填充止水材料，不僅滿足防滲要求，更有利於減少混凝土板的應力，從而減少混凝土板的工程量，經濟性好。通過將混凝土板設置為上層混凝土板6和下層混凝土板7的雙層結構，且設置在上層混凝土板和下層混凝土板內的施工縫ⅰ錯位布置不重合，使得封堵結構的防滲性能更好，使用壽命更長。
進一步，混凝土基座4上設有用於設置混凝土梁5的槽，橫梁5a和縱梁5b的兩端分別設置在槽內。當混凝土梁採用預製方法施工製作時，可將預製的橫梁5a和縱梁5b的兩端直接安裝在槽內實現定位；當混凝土梁採用現澆方法施工製作時，可直接在對應的兩個槽之間現澆製作橫梁5a和縱梁5b。具體的，混凝土梁採用鋼筋混凝土或預應力鋼筋混凝土製成，本實施例的混凝土梁採用鋼筋混凝土製成；混凝土基座4採用鋼筋混凝土製成；混凝土板採用鋼筋混凝土或瀝青混凝土製成，本實施例的混凝土板採用鋼筋混凝土製成。
本實施例的雙曲拱形梁板封堵結構，通過將縱梁和橫梁的頂面形成用於支撐混凝土板的雙曲拱面網格結構，可把庫水和泥沙自重等荷載轉化為壓力傳遞到周圍巖體上，有效減少封堵結構承受的拉力，從而減少混凝土梁的工程量，經濟性好；特別適用於封堵大型巖溶漏鬥水庫的庫底。
本實施例還提出了一種雙曲拱形梁板封堵結構的施工方法，包括如下步驟：
1）清除或治理危巖體：清除或治理雙曲拱形梁板封堵結構2頂面高程以上的危巖體；
2）開挖混凝土基座基坑：開挖混凝土基座基坑至設計高程，並清除或治理基坑邊坡不穩定巖體；
3）施工混凝土基座：在開挖好的混凝土基座基坑內施工混凝土基座4，並注意養護混凝土，防止開裂；
4）施工混凝土梁：施工混凝土縱梁5b和橫梁5a，注意養護混凝土，防止開裂；
5）施工下層混凝土板：在已施工的混凝土梁頂面施工下層混凝土板7，並注意養護混凝土，防止開裂；
6）施工下層止水：在已施工的混凝土基座4與下層混凝土板7之間的施工縫ⅱ和在下層混凝土板的施工縫ⅰ內填充止水材料；
7）施工上層混凝土板：在已施工的下層混凝土板頂面施工上層混凝土板6，並注意養護混凝土，防止開裂；
8）施工上層止水：在已施工的混凝土基座4與上層混凝土板6之間的施工縫ⅱ和在上層混凝土板的施工縫ⅰ內填充止水材料。
以上所述實施例僅是為充分說明本發明而所舉的較佳的實施例，本發明的保護範圍不限於此。本技術領域的技術人員在本發明基礎上所作的等同替代或變換，均在本發明的保護範圍之內。本發明的保護範圍以權利要求書為準。