專利名稱：階梯型縱向圍堰上游裹頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水利工程建設(shè)中的圍堰，特別是圍堰中的裹頭。
背景技術(shù)：
在水利工程建設(shè)中，為了在干地條件下建造永久性水利設(shè)施(如水閘、電站及船閘等建筑物)，需要先行在水中修建臨時(shí)性的維護(hù)結(jié)構(gòu)物，這就是圍堰。比較常用的圍堰是土石圍堰，為了防止水和土進(jìn)入建筑物的修建位置，土石圍堰除了需要較好的抗滑穩(wěn)定以外，還需要采取足夠的防滲措施，以便能更好的擋住圍堰外部的河水不進(jìn)入圍堰基坑內(nèi)。根據(jù)圍堰軸線與河道中水流方向的關(guān)系，將與水流方向同向即順?biāo)鞣较虿贾玫膰叻Q為縱向圍堰，將與水流方向垂直的圍堰稱為橫向圍堰。參照?qǐng)D1，橫向圍堰I與縱向圍堰2交界及搭接的部位，縱向圍堰2需要伸出一部分，用以把整個(gè)搭接部位裹起來(lái)，加以保護(hù)，這就是縱向圍堰的裹頭，位于河道上游的裹頭稱為縱向圍堰上游裹頭。縱向圍堰的上游裹頭由于其是縱、橫向圍堰搭接的部位，本身屬于整個(gè)圍堰體上比較薄弱的部位，加之其向上游伸展，常常是受水流沖擊最為嚴(yán)重的部位。參照?qǐng)D2，目前對(duì)于縱向圍堰上游裹頭的外形設(shè)計(jì)，一般將裹頭3設(shè)計(jì)為直線型或者斜線型。為了防止裹頭附近的沖刷造成裹頭不穩(wěn)定后垮塌，常常耗費(fèi)大量的投資用于其配套防護(hù)，如采用鋼筋石籠防護(hù)帶和混凝土柔性排布置在其前部等方法。對(duì)于大型水閘工程，在實(shí)際的分期施工導(dǎo)流過程中，經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象是，由于縱向圍堰上游裹頭的直線型或者斜線型設(shè)計(jì) ，造成導(dǎo)流明渠上游進(jìn)口的水流在裹頭附近發(fā)生強(qiáng)烈的繞流流態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生一系列的漩渦，漩渦帶擠占了有效的明渠過水面積，造成整個(gè)導(dǎo)流明渠過流能力降低，上游水位實(shí)測(cè)值明顯高于設(shè)計(jì)計(jì)算值，這樣使圍堰整體的高度必須繼續(xù)提升，增大了工程投資?？傮w而言，現(xiàn)有的直線型和斜線型兩種縱向圍堰上游裹頭型式，在大型水閘工程的施工導(dǎo)流過程中，常導(dǎo)致明渠過流能力不足，水位抬高，從而增大工程投資。因此，需要尋找一種新型的縱向圍堰上游裹頭型式來(lái)克服上述的缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種階梯型縱向圍堰上游裹頭，它要能夠避免強(qiáng)烈繞流流態(tài)，提高明渠過流能力，同時(shí)結(jié)構(gòu)不應(yīng)復(fù)雜。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的解決方案是階梯型縱向圍堰上游裹頭，包括圍堰連接段和階梯平臺(tái)，圍堰連接段位于上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺(tái)的高度低于圍堰連接段，圍堰連接段的前端放坡到階梯平臺(tái)與其連接，階梯平臺(tái)的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個(gè)具有二級(jí)臺(tái)階的裹頭結(jié)構(gòu)。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述階梯平臺(tái)的高度與圍堰連接段的高度相比較，其比值范圍為2/5至1/2。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，階梯平臺(tái)前端的邊緣為圓弧形。本實(shí)用新型的有益效果是當(dāng)水位較低時(shí)，水流可在階梯平臺(tái)的下放坡段以自然形式流過，而當(dāng)洪水水位漫過階梯平臺(tái)后，由于有了該階梯平臺(tái)的存在，裹頭讓出了大部分的空間供水流通過，防止了過大水流沖擊縱、橫向圍堰搭接處下部，避免了強(qiáng)烈繞流的產(chǎn)生，且提高了明渠的過流能力，本實(shí)用新型大大降低圍堰的整體高程，節(jié)省工程施工期投資，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，可應(yīng)用于水利工程建設(shè)中。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單說(shuō)明。顯然，所描述的附圖只是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計(jì)方案和附圖。圖1是圍堰的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭表示水流方向；圖2是傳統(tǒng)的斜線型上游裹頭俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整的描述，以充分地理解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實(shí)施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來(lái)組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D3，階梯型縱向圍堰上游裹頭，包括圍堰連接段31和階梯平臺(tái)32，圍堰連接段31位于上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺(tái)32的高度低于圍堰連接段31，圍堰連接段31的前端放坡到階梯平臺(tái)32與其連接，階梯平臺(tái)32的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個(gè)具有二級(jí)臺(tái)階的裹頭結(jié)構(gòu)。實(shí)踐中，圍堰連接段31、階梯平臺(tái)32和縱向圍堰主體是連成一體而建造的，結(jié)合附圖3中的橫向圍堰I與縱向圍堰2亦可看出。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述階梯平臺(tái)32的高度與圍堰連接段31的高度相比較，其比值范圍為2/5至1/2。優(yōu)選該比值范圍，是綜合考慮到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、建造的便利性以及洪水漫過高度等因素的結(jié)果，例如當(dāng)圍堰堰高為11. 28m時(shí)，階梯平臺(tái)高為
6.50m。當(dāng)然，建造時(shí)取的高度必須符合當(dāng)?shù)亟拥乃膶?shí)際。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，階梯平臺(tái)32前端的邊緣為圓弧形。這樣一來(lái)，由該前端所向下放坡的砼體結(jié)構(gòu)便呈扇形狀散開，符合工程穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。下面是對(duì)某實(shí)際工程試驗(yàn)中，前后應(yīng)用傳統(tǒng)的直線型/斜線型裹頭形式以及本實(shí)用新型的階梯型裹頭形式的對(duì)照結(jié)果①、傳統(tǒng)直線型或者斜線型縱向圍堰上游裹頭會(huì)在其附近造成較為明顯的繞流流態(tài)，在裹頭后形成漩渦帶，縱向圍堰堰腳及堰面均為回流，最大回流面流速-1. 27m/s，最大底流速-O. 80m/s，流態(tài)較差，泄水閘左邊孔的流速值也較小，影響整體的過流能力。圍堰上游水位為10. 91m,高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)O. 30m。②、采用了本實(shí)用新型后，縱向圍堰上游裹頭附近的繞流強(qiáng)度明顯減弱，閘前靠左岸的長(zhǎng)條形回流區(qū)基本消失，沿縱向圍堰堰腳、堰面的流速基本調(diào)整為正向，流態(tài)改善較為明顯，泄水閘左邊孔底流速由3. 19m/s提高到3. 82m/s ;同時(shí)，縱向圍堰裹頭堰腳的最大底流速由原來(lái)的3. 74m/s減小為2. 58m/s，裹頭底部的沖刷強(qiáng)度將有所降低；下游裹頭向左偏轉(zhuǎn)后，試驗(yàn)中觀察到其擴(kuò)散有所加強(qiáng)。以上是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.階梯型縱向圍堰上游裹頭，其特征在于包括圍堰連接段(31)和階梯平臺(tái)(32)，圍堰連接段(31)位于上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺(tái)(32)的高度低于圍堰連接段(31)，圍堰連接段(31)的前端放坡到階梯平臺(tái)(32)與其連接，階梯平臺(tái)(32)的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個(gè)具有二級(jí)臺(tái)階的裹頭結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯型縱向圍堰上游裹頭，其特征在于所述階梯平臺(tái)(32)的高度與圍堰連接段(31)的高度相比較，其比值范圍為2/5至1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的階梯型縱向圍堰上游裹頭，其特征在于階梯平臺(tái)(32)前端的邊緣為圓弧形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種階梯型縱向圍堰上游裹頭，包括圍堰連接段和階梯平臺(tái)，圍堰連接段位于上方且與縱向圍堰的主體連接，階梯平臺(tái)的高度低于圍堰連接段，圍堰連接段的前端放坡到階梯平臺(tái)與其連接，階梯平臺(tái)的邊緣亦向下放坡，由此構(gòu)成一個(gè)具有二級(jí)臺(tái)階的裹頭結(jié)構(gòu)。當(dāng)水位較低時(shí)，水流可在階梯平臺(tái)的下放坡段以自然形式流過，而當(dāng)洪水水位漫過階梯平臺(tái)后，由于有了該階梯平臺(tái)的存在，裹頭讓出了大部分的空間供水流通過，防止了過大水流沖擊縱、橫向圍堰搭接處下部，避免了強(qiáng)烈繞流的產(chǎn)生，且提高了明渠的過流能力，本實(shí)用新型大大降低圍堰的整體高程，節(jié)省工程施工期投資，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，可應(yīng)用于水利工程建設(shè)中。
文檔編號(hào)E02B7/16GK202899091SQ20122059206
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者劉達(dá), 黃本勝, 邱靜, 王麗雯, 王珍 申請(qǐng)人:廣東省水利水電科學(xué)研究院