渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑及方法與流程

2023-07-19 15:17:06 2

本發明涉及到水利水電工程施工導流技術領域，更加具體來說是渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑及方法。

背景技術：

為解決地區水資源的不平衡，我國的調水工程越來越多。隨著工程的建成運行，輸水渠道受渠道水位變化、排水體系運行狀況、凍融、施工質量等多種因素的影響，可能會出現混凝土襯砌板開裂、塌陷、抗浮失穩等形式的損壞，會在一定程度上導致渠道局部水頭損失增加、防滲體系破壞、嚴重時導致邊坡失穩，影響到渠道的安全運行。

目前渠道修復一般為斷水修復，但對於大型調水工程，如已投入運行的南水北調中線工程，擔負著向北京、天津及河南、河北省沿渠線大中型城市居民生活及工業生產的供水任務，一旦供水中斷，影響面廣、造成的社會影響大。因此，需要在不中斷渠道輸水條件下，採用圍堰形成基坑，在圍堰的保護下進行渠道襯砌幹地修復施工，儘可能連續向用戶供水，提高供水服務質量。

常規圍堰材料一般為土石、混凝土、砌石、鋼板樁等。混凝土、砌石圍堰難以在水下施工；土石圍堰斷面較大，在有限的渠道斷面中形成基坑布置相對困難，水土流失可能導致沿線輸水倒虹吸及渠道淤積，影響渠道輸水能力；鋼板樁圍堰一般要插入堰基一定深度保持穩定，或基礎澆築混凝土，會對渠道結構造成損害。圍堰形成基坑後，由於渠道襯砌板及防滲層下部一般設有的排水墊層連通，墊層內間隔一定距離布置有排水暗管，在襯砌板內的透水軟管端部設置有逆止閥等措施，在基坑外渠道輸水水位較高時，基坑內襯砌板下部會承受很高的水頭，發生揚壓力破壞。另外輸水渠道較長，待修復部位可能分布在沿線多個不同地方，因此迫切需要一種滿足施工快速、便捷、可循環使用等要求的輸水結構。

技術實現要素：

本發明的第一目的在於克服上述背景技術中的不足之處，而提出渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑。

本發明的第一目的是通過如下技術方案來實施的：渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑，通水渠道包括沿輸水方向鋪設的襯砌板和沿所述的襯砌板對稱設置的傾斜的渠坡；在通水渠道的上遊和下遊各布置一道圍堰，上遊和下遊的所述的圍堰均截斷通水渠坡，所述的圍堰與底部的襯砌板之間形成幹地基坑，

在所述的通水渠道的一側的馬道上設置有旁通管，所述的旁通管的一端沿渠坡布置直至伸入到上遊的圍堰前端的通水渠道的水面以下，另一端伸入到下遊的圍堰後方的通水渠道的水面以下，在所述的旁通管的前端配套安裝有水泵；所述的圍堰為模塊式浮箱鋼結構，在所訴的圍堰內部設置有排氣、排水結構，在所述的圍堰的底部設置有橡皮墊，所述的橡皮墊緊貼在所述的襯砌板上；在所述的圍堰由若干個箱體組成，每個箱體之間通過鎖扣連接，並在相鄰的箱體之間設置有止水結構；

在所述的襯砌板和防滲層的下部設有排水層，在所述的排水層內等間距安裝有透水軟管，在每個所述的透水軟管的端部均設置有逆止閥，在所述的幹地基坑外圍上已拆除的逆止閥上安裝有阻塞器，在所述的阻塞器與所述的圍堰的邊緣之間的逆止閥上均安裝有潛水泵。

在上述技術方案中：在所述的通水渠道兩側均設置有旁通管，所述的旁通管的管徑與數量與所述的馬道的寬度相匹配。

在上述技術方案中：所述的阻塞器安裝在所述的幹地基坑外圍的第二排或第若干排上的已拆除的逆止閥上。

在上述技術方案中：所述的幹地基坑與所述的通水渠道之間設置的排水層始終保持連通。

在上述技術方案中：所述的通水渠道的為倒梯形結構。

在上述技術方案中：所述的幹地基坑的外側始終保持不間斷通水。

在上述技術方案中：保持所述的圍堰內的逆止閥保持敞開狀態。

在上述技術方案中：在所述的幹地基坑內安裝有潛水泵。

本發明的第二目的在於提出一種施工方法即為渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑的方法。

本施工方法通過如下技術方案來實施：渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑的方法，其特徵在於：包括如下步驟；

①、安裝阻塞器：在所述的通水渠道上遊和下遊均設置有圍堰，所述的圍堰與襯砌板之間形成的幹地基坑，所述的幹地基坑預先不進行排水，拆除兩側幹地基坑外圍第二或第若干排逆止閥，再在已拆除逆止閥留下的孔內安裝阻塞器，所述的阻塞器阻塞通水渠道內水與下部排水層的水流通道；

②、安裝潛水泵：在幹地基坑外阻塞器阻塞的圍內與幹地基坑邊界之間內的逆止閥的孔口安裝潛水泵；

③、幹地基坑內排水處理：保持所述的幹地基坑區域內的逆止閥始終敞開；

④、圍堰拆除：渠道修復完成後，將圍堰拆卸為若干個浮箱，通過牽引船將浮箱水運或上岸陸運至下一個待修點進行修復。

在上述技術方案中：若所述的幹地基坑內出現大量滲水，可在所述的幹地基坑安裝潛水泵。

本發明具有如下技術優點：1、本發明圍堰採用模塊式浮箱鋼結構，便於儲備、運輸，可實現圍堰在水中沉浮，有利於圍堰的水下施工及拆除，不會對渠道水流造成汙染，並可重複利用，節約成本。

2、本發明圍堰底部設一層橡皮墊，防止其與渠道混凝土襯砌板直接接觸而造成二次破壞，同時在鋼圍堰工作狀態下起到一定止水作用。

3、渠道內上、下遊各布置一道圍堰，形成全截斷式基坑，通過旁通管抽水輸水，保證渠道不斷流，對南水北調中線總乾渠輸水能力可達到設計能力的15％-60％左右。

4、本發明能夠大幅降低基坑內的水頭，有效減小基坑內襯砌承受的揚壓力，使基坑內襯砌所承擔的揚壓力在結構能夠承受的範圍之內，避免襯砌發生揚壓力破壞。

5、本發明解決了在不中斷供水條件下渠道襯砌修復問題，具有較大社會效益和經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明平面布置示意圖。

圖2為本發明A-A橫剖面圖。

圖中：通水渠道1、馬道1.1、旁通管1.2、水泵1.3、襯砌板2、渠坡3、圍堰4、排氣、排水結構4.1、幹地基坑5、輸水埋管5.1、防滲層6、排水層7、透水軟管8、逆止閥9、阻塞器10、潛水泵11。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的實施情況，但它們並不構成對本發明的限定，僅作舉例而已，同時通過說明本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。

對南水北調中線一期總乾渠進行了技術研究，該工程採用梯形斷面或矩形結構，全斷面現澆混凝土襯砌板厚8cm-10cm，襯砌板下部採用複合土工膜防滲，渠道排水系統一般由排水墊層、排水暗管(透水軟管)、逆止閥等組成，具有長距離輸水渠道的代表性。

參照圖1-2所示：渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑，其特徵在於：通水渠道1包括沿輸水方向鋪設的襯砌板2和沿所述的襯砌板2對稱設置的傾斜的渠坡3；在通水渠道1的上遊和下遊各布置一道圍堰4，上遊和下遊的所述的圍堰4均截斷通水渠坡1(所述的圍堰之間的長度通常為20-30米之間，具體的長度根據需要修理的通水渠道1內的長度進行確定)，所述的圍堰4與底部的襯砌板2之間形成幹地基坑5，

在所述的通水渠道1的一側的馬道1.1上設置有旁通管1.2，所述的旁通管1.2的一端沿渠坡3布置直至伸入到上遊的圍堰4前端的通水渠道1的水面以下，另一端伸入到下遊的圍堰4後方的通水渠道1的水面以下，在所述的旁通管1.2的前端配套安裝有水泵1.3(旁通管1.2位於通水渠道1內的水面以下1-2米即可，同樣的水泵1.3也是放下水面以下1-2米)；所述的圍堰4為模塊式浮箱鋼結構，在所訴的圍堰4內部設置有排氣、排水結構4.1，在所述的圍堰4的底部設置有橡皮墊，所述的橡皮墊緊貼在所述的襯砌板2上；在所述的圍堰4由若干個箱體組成，每個箱體之間通過鎖扣連接，並在相鄰的箱體之間設置有止水結構；(圖中的箭頭表示水流的方向)

在所述的襯砌板2和防滲層6的下部設有排水層7，在所述的排水層7內等間距安裝有透水軟管8，在每個所述的透水軟管8的端部均設置有逆止閥9，在所述的幹地基坑5外圍上已拆除的逆止閥9上安裝有阻塞器10，在所述的阻塞器10與所述的圍堰4的邊緣之間的逆止閥9上均安裝有潛水泵11。

在所述的通水渠道1兩側均設置有旁通管1.2，所述的旁通管1.2的管徑與數量與所述的馬道的寬度相匹配(通常旁通管1.2的管徑為1-2米，過大的管徑無論是運輸還是和原有就設計好的馬道的寬度都不符合)。

所述的阻塞器10安裝在所述的幹地基坑5外圍的第二排或第若干排上的已拆除的逆止閥9上(並不是拆除幹地基坑5外圍第二排之後的每一排逆止閥9，只是拆除第二排之後的某一排逆止閥9，包括第二排逆止閥9在內)。

所述的幹地基坑5與所述的通水渠道1之間設置的排水層7始終保持連通。所述的幹地基坑5的外側的通水渠道1內始終保持不間斷通水；保持所述的圍堰4內的逆止閥9保持敞開狀態。

本發明渠道襯砌修復旁通管輸水及圍堰截斷式基坑的方法，其特徵在於：包括如下步驟；

①、安裝阻塞器：在所述的通水渠道1上遊和下遊均設置有圍堰4，所述的圍堰4與襯砌板2之間形成的幹地基坑5，所述的幹地基坑5預先不進行排水，拆除兩側幹地基坑5外圍第二或第若干排逆止閥9，再在已拆除逆止閥9留下的孔內安裝阻塞器10，所述的阻塞器10阻塞通水渠道1內水與下部排水層7的水流通道；

②、安裝潛水泵：在幹地基坑5外阻塞器10阻塞的圍內與幹地基坑5邊界之間內的逆止閥9的孔口安裝潛水泵11；

③、幹地基坑內排水處理：保持所述的幹地基坑5區域內的逆止閥9始終敞開；

④、圍堰拆除：渠道修復完成後，將圍堰4拆卸為若干個浮箱，通過牽引船將浮箱水運或上岸陸運至下一個待修點進行修復。

若所述的幹地基坑5內出現大量滲水，可在所述的幹地基坑5安裝潛水泵11。

對南水北調中線一期總乾渠進行了技術研究：與本專利同時申報的《一種不中斷輸水條件下渠道襯砌幹地修復的基坑排水方法》進行了類似工況的分析計算，分析計算渠道的渠堤填土滲透係數為1×10-4cm/s，地基為均勻弱透水層的滲透係數為1×10-5cm/s，渠道水位為7.2m，即使在高地下水位為10m的情況，採用本技術方案在基坑內同時設置微型排水泵抽水，基坑內渠道襯砌板承受的揚壓力為0m水頭。

採用本技術方案，基坑內滲水量明顯減小，基坑內排水與襯砌板施工相互幹擾小，有利於基坑內襯砌板的修復施工。分析計算表明本技術方案在基坑內同時設置微型排水泵抽水，地下水位為10m時基坑內滲水量為4-5m3/d。

上述未詳細說明的部分均為現有技術。