趾板下游基坑积水正向抽排设施及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种趾板下游基坑积水正向抽排设施及其施工方法。适用于混凝土面板堆石坝工程。

背景技术

混凝土面板堆石坝趾板基础要求相比下游填筑体基础要求相对较高，因此趾板基础开挖深度较深，在河床部位形成深基坑。当趾板浇筑后，坝体填筑过程中由于施工洒水以及降雨，趾板下游基坑内积水将对已建填筑坝体形成反向渗透破坏。

为了解决这个问题，目前一般在趾板浇筑时按照一定间距埋设反向排水管，将趾板下游基坑内的积水通过自流排到趾板上游，然后再通过水泵抽走。反向排水管在蓄水前进行封堵。

这种在趾板上埋设反向排水管自流排水的方式存在以下几个问题：①一旦安装完成，排水能力即已确定，因此排水能力的设计需要足够的安全裕度。存在一些工程因为埋设的反向排水设施排水能力不足而出现反向渗水破坏已填筑坝体甚至顶托面板的问题；②孔口封堵后，上游铺盖未及时覆盖则存在反向水压顶托问题，需要做好封堵施工和上游铺盖施工的组织；③封堵体施工质量控制不好可能成为集中渗透通道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种趾板下游基坑积水正向抽排设施及其施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种趾板下游基坑积水正向抽排设施，其特征在于：在混凝土面板堆石坝的趾板下游趾板基坑内设有集水结构，集水结构连接排水钢管，该排水钢管延伸至混凝土面板堆石坝下游坝体外，排水钢管上装有水泵；

所述集水结构具有开挖形成于趾板基坑设计面上且平行所述趾板设置的集水槽，以及位于集水槽下方的钢筋混凝土箱体，所述钢筋混凝土箱体顶板上方形成有与上方所述集水槽连通的集水坑，钢筋混凝土箱体的顶板上开设有若干连通集水坑和箱体内部的排水孔，钢筋混凝土箱体底部连接所述排水钢管；

所述集水槽内放置有排水花管，排水花管延伸至所述钢筋混凝土箱体内；所述集水槽和集水坑内回填等粒径碎石或者浇筑无砂混凝土至趾板基坑设计面。

所述混凝土面板堆石坝的趾板下游局部填筑特殊垫层料Ⅰ，混凝土面板堆石坝的混凝土面板下游依次填筑垫层料Ⅱ、过度料和坝体堆石料；

所述趾板基坑开挖至所述坝体堆石料填筑区，在坝体堆石料填装范围内的趾板基坑内设置所述集水结构。

所述排水孔孔口敷设有不锈钢滤网。

所述排水花管在所述集水槽内部分为花管段并外包不锈钢滤网，埋入钢筋混凝土箱体内为钢管段。

所述排水钢管置于坚实的岩石基础面上，外部浇筑混凝土保护层包裹，混凝土保护层外部包裹过渡料。

所述排水钢经分接头接有多个水泵。

所述排水钢管出口部位设置用于对坝体渗水进行观测的水箱和量水堰。

一种所述的趾板下游基坑积水正向抽排设施，其特征在于：

根据大坝基础开挖设计要求进行大坝基础开挖，形成趾板基坑；

在趾板基坑靠下游侧，平行趾板线开挖集水槽和集水坑，集水槽沿整个河床段趾板基坑布置；

在集水坑内浇筑钢筋混凝土箱体，钢筋混凝土箱体上预埋排水花管的钢管段和排水钢管，箱体顶部预留排水孔；

沿集水槽埋设集水槽排水花管的花管部分，并与预埋于钢筋混凝土箱体内的钢管部分焊接；

花管外部包裹不锈钢滤网，钢筋混凝土箱体顶板排水孔孔口铺设不锈钢滤网；

集水槽和钢筋混凝土箱体顶部至趾板基坑设计面之间填筑2～10cm等粒径碎石或者浇筑无砂混凝土；

沿坝基河床铺设排水钢管至混凝土面板堆石坝下游坝体外，并浇筑包裹排水钢管的混凝土保护层；

在混凝土保护层外部铺设过渡料；

排水钢管出口部位安装水泵；

按混凝土面板堆石坝施工要求进行大坝施工，并运行水泵抽水；

若排水设施仅作为施工期临时排水，大坝蓄水后利用排水钢管作为灌浆管的进管对集水结构进行水泥砂浆灌浆回填；若排水设施作为永久性排水，在排水钢管出口部位设置水箱和量水堰，对坝体渗水进行观测。

本发明的有益效果是：本发明中整个抽排设施位于防渗结构的下游侧，不存在削弱防渗结构的问题；本发明利用下挖的集水坑、槽，有利于增加堆石体内的水力坡降，提高渗水收集的能力；本发明利用水泵主动抽排，抽排能力可以根据实际水量调整，效果可靠。

附图说明

图1为实施例的整体平面布置图。

图2为实施例中集水槽部位典型剖面图。

图3为实施例中钢筋混凝土箱体部位典型剖面图。

图4为实施例中钢筋混凝土箱体与集水槽连接详图。

图5为实施例中钢筋混凝土箱体与坝体内排水钢管连接详图。

图6为实施例中坝体内排水钢管外保护详图。

图中：1、混凝土面板堆石坝；2、趾板；3、混凝土面板；4、钢筋混凝土箱体；4-1、排水孔；5、集水槽；5-2、排水花管；5-3、等粒径碎石或者浇筑无砂混凝土；6、排水钢管；7、水泵；8、特殊垫层料Ⅰ；9、垫层料Ⅱ；10、过度料；11、坝体堆石料；12、趾板基坑；13、混凝土保护层。

具体实施方式

本实施例为一种用于混凝土面板堆石坝的趾板下游基坑积水正向抽排设施，包括集水结构和沿坝基铺设至下游的排水钢管。

本例中混凝土面板堆石坝上游坝基布置趾板，采用混凝土面板防渗，混凝土面板堆石坝面板下游依次填筑垫层料Ⅱ、过度料和坝体堆石料，趾板下游局部填筑特殊垫层料Ⅰ，河床部位的趾板基坑按设计要求开挖至过渡料下游的坝体堆石料填筑区。

本例中集水结构设置于坝体堆石料填筑范围内的趾板基坑内，集水结构包括集水槽和钢筋混凝土箱体。

本实施例中钢筋混凝土箱体埋设于趾板基坑下游最低处或者河床部位趾板基坑的中部位置，钢筋混凝土箱体内部净尺寸一般(2～3)m×(2～3)m，箱体顶板上表面距离趾板基坑设计面0.5～1.0m，并在钢筋混凝土箱体顶板上表面至趾板基坑设计面之间形成有集水坑。钢筋混凝土箱体顶板上按照一定的间排距设有连通顶板上下面的排水孔，孔径不大于5cm，孔口敷设1mm厚网眼不锈钢滤网，为了保证不锈钢滤网具有一定的承载能力，铺设层数不少于2层，滤网的边长不小于3倍孔径。

本实施例中集水槽开挖形成于趾板基坑设计面上，开挖平行趾板，集水槽底宽0.5m左右，深0.5m左右，集水槽沿整个河床段趾板基坑布置。本例中在集水槽内放置排水花管，排水花管延伸至钢筋混凝土箱体内。

本例中排水花管在集水槽部分设置为花管段，外包1层1mm厚网眼不锈钢滤网，集水槽和集水坑内排水花管外围回填2～10cm等粒径碎石或者浇筑无砂混凝土至趾板基坑设计面。

本实施例中排水钢管置于坚实的岩石基础面上，外部浇筑混凝土保护层包裹，混凝土保护层外与坝体堆石料之间设置一层0.5～1.0m厚度的过渡料。排水钢管进水端连通钢筋混凝土箱体底部，排水钢管端部深入箱体内壁并高出钢筋混凝土箱体底板20～50cm。

本实施例的具体实施步骤如下：

根据大坝基础开挖设计要求进行大坝基础开挖，形成趾板基坑；

在趾板基坑靠下游侧，平行趾板线开挖集水槽和用于浇注钢筋混凝土箱体的箱体基坑，集水槽沿整个河床段趾板基坑布置，箱体基坑布置在相对低洼处或者中部；

在箱体基坑内浇筑钢筋混凝土箱体，箱体内预埋排水花管的钢管部分和排水钢管，箱体顶部预留排水孔；

沿集水槽埋设排水花管的花管部分，并与预埋于钢筋混凝土箱体内的钢管部分焊接相连；

排水花管外部包裹不锈钢滤网，钢筋混凝土箱体顶板排水孔铺设不锈钢滤网；

集水槽和钢筋混凝土箱体顶部至设计基础面之间的空腔内填筑2～10cm等粒径碎石或者浇筑无砂混凝土；

沿坝基河床铺设排水钢管至大坝下游坝体外，并浇筑包裹排水钢管的混凝土保护层；

在混凝土保护层外部铺设过渡料；

排水钢管出口部位安装水泵及其电源等设施；

按大坝施工要求进行大坝施工，并运行水泵抽水；

若排水设施仅作为施工期临时排水，大坝蓄水后利用排水管作为灌浆管的进管对集水结构进行水泥砂浆灌浆回填；若排水设施作为永久性排水，在排水钢管出口部位设置水箱和量水堰，对坝体渗水进行观测。