一种大流量挑流小流量底流的消能工及方法

技术领域

本发明属于抽水蓄能工程及水利水电工程中的泄洪消能技术领域，具体涉及一种大流量挑流小流量底流的消能工及方法。

背景技术

泄水建筑物的下游必须采取适当的消能防冲设施，避免下泄水流冲刷下游河床时危及枢纽建筑物和岸坡的安全。

在抽水蓄能工程及水利水电工程中的泄洪导流建筑物，因流量变化幅度大，在现有的消能型式下，小流量及大流量的消能效果不能兼顾，难以保证结构的安全性和耐久性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可兼顾小流量及大流量泄洪消能，且能够确保结构的安全性及耐久性的消能工及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大流量挑流小流量底流的消能工，包括底板及齿坎；所述底板为一体的反弧型混凝土结构；在底板的上、下游端分别设置有齿坎，所述齿坎与底板连成一个整体；底板左右两侧分别设置有与底板连成一体的边墙；在底板的基础上垂直设置有锚杆。

所述的底板包括圆弧形板块、上游斜坡段和下游斜坡段；所述的上游斜坡段和下游斜坡段分设在圆弧形板块的上下游的端头。

所述的上游斜坡段和下游斜坡段的坡比分别为1∶m和1∶n，且m＜n。

所述的上游斜坡段的长度小于下游斜坡段的长度。

所述的锚杆在底板的基础上呈梅花形设置。

所述的边墙为混凝土结构；在底板与边墙上对应的设置有施工缝。

所述的施工缝为竖向的键槽结构。

所述的底板与边墙的表面分别设置有过缝钢筋网，在过缝钢筋网与键槽的衔接处设置有止水；在键槽上间隔的水平设置有插筋。

一种大流量挑流小流量底流的消能工的施工方法，包括如下步骤，

步骤一：开挖基础

根据预设体型开挖齿坎、底板及边墙基础；

步骤二：安装固定锚杆

步骤一完成后，在基础岩石中打孔，在孔中安装锚杆并完成锚杆灌浆；

步骤三：锚杆与连接钢筋连接固定

步骤二完成后，将连接钢筋的一端与外露的锚杆焊接，连接钢筋另一端与底板过流面的过缝钢筋网固定连接；

步骤四：安装钢筋

根据预设钢筋直径及间距进行钢筋制作和安装，并在施工缝处布置并缝钢筋；

步骤五：安装止水及插筋

在底板及边墙混凝土的施工缝处安装止水及插筋；

步骤六：浇筑混凝土

浇底板与齿坎，并连带高度为1.5m～1.0m的边墙一同浇筑。

所述的锚杆深入基础岩体4m～6m。

有益效果：

(1)本发明在进行高水头、大流量泄洪时挑流消能，水舌远离枢纽区岸坡，从而保证枢纽建筑物及两岸岸坡不受高速水流的冲刷。

(2)本发明在小流量下泄水流经过反弧壅水段底流消能后流入下游河道，冲刷范围小，冲刷程度轻，解决了长期小流量运行对泄洪建筑物基础的掏刷而发生破坏的可能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明底板结构标准纵剖面示意图；

图2是图1中A处底板结构分缝构造放大结构示意图；

图3是本发明底板、锚杆及连接钢筋构造示意图；

图4本发明锚杆梅花形布置示意图。

图中：1-底板；2-齿坎；3-边墙；4-锚杆；5-键槽；6-过缝钢筋网；7-止水；8-插筋；9-连接钢筋。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下通过本发明的较佳实施例进行详细说明。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

参照图1～图4所示的一种大流量挑流小流量底流的消能工，包括底板1及齿坎2；所述底板1为一体的反弧型混凝土结构；在底板1的上、下游端分别设置有齿坎2，所述齿坎2与底板1连成一个整体；底板1左右两侧分别设置有与底板1连成一体的边墙3；在底板1的基础上垂直设置有锚杆4。

本发明的技术方案作用机理表现为：利用反弧壅水段形成一定池深，在小流量下泄时形成淹没水跃进行底流消能后流入河床；当流量增大，其作用机理表现为：下泄水流能从反弧段挑射至河床，远离建筑物及枢纽边坡。

在实际使用时，齿坎2分别设置在反弧段底板1的上、下游侧，基础坐落在岩石上，依靠自重及岩石面的接触或锚固措施维持反弧段底板1形成稳定的混凝土块体。锚固措施是在反弧底板1或齿坎2开挖完成后，在岩石中打孔、布置钢筋并进行水泥砂浆灌注形成锚杆。

实施例二：

参照图1所示的一种大流量挑流小流量底流的消能工，在实施例一的基础上，所述的底板1包括圆弧形板块、上游斜坡段和下游斜坡段；所述的上游斜坡段和下游斜坡段分设在圆弧形板块的上下游的端头。

在实际使用时，底板1由圆弧形板块、上游斜坡段和下游斜坡段构成反弧型机构，通过反弧壅水段在小流量下泄时形成淹没水跃，在大流量下泄时能形成挑射，板块间通过施工缝，形成整体结构。完全兼顾了小流量及大流量泄洪消能的要求，值得在抽水蓄能工程及水利水电工程中泄洪导流建筑物及流量变化幅度大的泄洪建筑物中进行推广。

实施例三：

参照图1所示的一种大流量挑流小流量底流的消能工，在实施例二的基础上，所述的上游斜坡段和下游斜坡段的坡比分别为1∶m和1∶n，且m＜n。

进一步的，所述的上游斜坡段的长度小于下游斜坡段的长度。

在实际使用时，上游斜坡段和下游斜坡段采用本技术方案，使得消能的效果更好。

实施例四：

参照图1～图3所示的一种大流量挑流小流量底流的消能工，在实施例一的基础上，所述的锚杆4在底板1的基础上呈梅花形设置。

在实际使用时，梅花形布置使得锚杆4的锚固作用较为均匀，增强混凝土结构与基岩之间的锚固连接，可作为结构稳定的安全储备。

本实施例中，水平方向和竖直方向相邻的锚杆4的间距均为300cm。

实施例五：

参照图1所示的一种大流量挑流小流量底流的消能工，在施例一的基础上：所述的边墙3为混凝土结构；在底板1与边墙3上对应的设置有施工缝。

进一步的，所述的施工缝为竖向的键槽5结构。

在实际使用时，反弧型混凝土底板1及边墙3的下游或上游设置施工缝，从而使之成为一体。缝面通过布设键槽5以增加接触面积，底板1与边墙3的混凝土结构表面有过缝钢筋6，来增加底板1和边墙3的强度。

实施例六：

参照图1所示的一种大流量挑流小流量底流的消能工，在施例五的基础上：所述的底板1与边墙3的表面分别设置有过缝钢筋网6，在过缝钢筋网6与键槽5的衔接处设置有止水7；在键槽5上间隔的水平设置有插筋8。

在实际使用时，施工缝布设止水7和插筋8，使得本发明的强度满足大流量及小流量下泄时消能的要求。

实施例七：

一种大流量挑流小流量底流的消能工的施工方法，包括如下步骤，

步骤一：开挖基础

根据预设体型开挖齿坎2、底板1及边墙3基础；

步骤二：安装固定锚杆

步骤一完成后，在基础岩石中打孔，在孔中安装锚杆4并完成锚杆灌浆；

步骤三：锚杆与连接钢筋连接固定

步骤二完成后，将连接钢筋9的一端与外露的锚杆4焊接，连接钢筋9另一端与底板1过流面的过缝钢筋网6固定连接；

步骤四：安装钢筋

根据预设钢筋直径及间距进行钢筋制作和安装，并在施工缝处布置并缝钢筋；

步骤五：安装止水7及插筋8

在底板1及边墙3混凝土的施工缝处安装止水7及插筋8；

步骤六：浇筑混凝土

浇底板1与齿坎2，并连带高度为1.5m～1.0m的边墙3一同浇筑。

进一步的，所述的锚杆4深入基础岩体4m～6m。

在实际使用时，当进行基础施工时，其基础为基岩，根据设计体型开挖齿坎2和底板1及边墙3，开挖完成后在岩石中打孔、安装锚杆4，并完成锚杆4灌浆；在锚杆4施工完成后，连接钢筋9的一端与外露锚杆4焊接，另一端与底板1上的过流面的过缝钢筋网6焊接；根据设计要求的钢筋直径及间距进行钢筋制作和安装，并在施工缝处布置并缝钢筋；之后，根据设计要求及施工组织，在底板1及边墙3混凝土的施工缝处安装止水7及插筋8。安装过程中注意止水7位置与钢筋的间距，同时键槽5模板必须满足规范要求。在进行混凝土浇筑时，应先浇底板1，并连带1.5m/1.0m的边墙3一同浇筑，底板1过流表面如果有抗冲耐磨混凝土，应同仓浇注，反弧底板1及边墙3过流面的平整度必须满足规范要求。如果齿坎2需要设置锚固措施，在基础面开挖完成后与底板1锚固措施并行。同时可根据底板基岩情况，进行基础的有盖重固结灌浆。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。