一种水利坝体施工方法与流程

一种水利坝体施工方法
1.技术领域：本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种水利坝体施工方法。
2.

背景技术：
坝体背管也称之为坝后背管，即管道位于坝体下游表面，由于坝体背管位于坝体下游表面，因此其不需要对坝体进行开挖，也易于维护，是一种常见的坝体管道形式，尤其是对于已建成的混凝土坝而言，当需要向下游输水时，可以采用该坝体背管的方式，利用坝体背管作为输水管道向下游输水；例如对于需要保证下游的生态流量时，可以通过坝体背管，向下游输水，形成虹吸结构。
3.坝体背管的施工简单，但是坝体背管如果直接延伸至坝脚处，不仅会造成背管长度的过长，影响造价，更重要的是坝体背管长度过大，其固定难度加大，背管容易产生较大的挠度，影响结构的正常使用；为了保证坝体背管，可以减少坝体背管的长度，例如将背管的出口处至于坝体下游表面的中间位置处，这种设置方式虽然可以减少坝体背管长度，但是背管出口处水流能量大，其冲刷坝体，会造成坝体混凝土冲刷破坏，甚至会影响坝体稳定性。
4.

技术实现要素：
本发明针对现有技术的问题，提供一种水利坝体施工方法。
5.本发明提供一种水利坝体施工方法，所述坝体为混凝土坝，背管位于坝体下游，所述背管用于向坝体下游泻流，所述背管的出口处位于坝体下游表面；其特征在于：所述施工方法包括如下施工步骤：
6.s1：对坝体下游表面进行清理，清除表面杂物；对所述坝体下游表面第一位置处开挖形成凹槽，并对开挖形成的凹槽进行清理；
7.s2：在凹槽下方的坝体下游表面钻孔，并植入纵向钢筋，所述钻孔的直径大于所述纵向钢筋的直径，所述纵向钢筋的上端伸出坝体下游表面一定距离；待纵向钢筋植入钻孔后，向钻孔内灌浆，并养护至设计强度；
8.s3：在所述纵向钢筋上绑扎横向钢筋，所述纵向钢筋和横向钢筋通过固定件绑扎固定，所述纵向钢筋和横向钢筋连接形成钢筋笼，在所述钢筋笼外侧搭设模板，浇筑混凝土，并养护至设计强度，浇筑的混凝土形成凸台；所述凸台与凹槽连接的一侧与所述凹槽与凸台连接的一侧处于同一平面；
9.s4：加工所述背管，所述背管采用工厂加工，其形状与坝体下游表面、凹槽、凸台相匹配，并使得所述背管可以紧贴所述坝体下游表面、凹槽以及凸台设置；所述背管延伸至所述凸台下方，并在所述凸台下方与所述坝体下游表面相贴合；
10.s5：将加工后的背管运输至坝体下游，并依次固定在坝体下游表面、凹槽、凸台上，并与所述坝体下游、凹槽、凸台的表面相贴合；待所述背管固定后，在背管上安装抱箍，所述抱箍为u形抱箍，u形抱箍两侧设置有固定件，所述固定件用于和坝体下游表面、凹槽、凸台相固定，所述u形抱箍将背管固定在坝体下游表面、凹槽、凸台上；所述背管的出口处位于所述凸台的下方；
11.s6：对所述背管的出口处的坝体下游表面开凿，形成弧形槽，所述弧形槽连通至所述坝体下游的坝脚处；
12.s7：加工弧形板，所述弧形板采用工厂加工；所述弧形板与所述弧形槽相匹配，并
可以紧贴固定在所述弧形槽中，所述弧形板两侧均设置有翻边，所述翻边上开设螺栓孔；
13.s8：将弧形板运输至坝体下游，并将其紧贴固定在弧形槽中，使所述翻边紧贴固定在所述坝体下游表面，利用固定螺栓穿过所述螺栓孔，将弧形板固定在所述坝体下游表面。
14.作为优选，所述第一位置预先确定，其距离背管出口处的距离不得小于5m；所述凹槽深度不小于0.3m。
15.作为优选，所述凹槽的横截面为梯形截面，所述凹槽的横截面为与坝体横截面处于同一平面的截面，所述凹槽垂直所述凹槽横截面的长度不大于1.5m。
16.作为优选，所述凸台的横截面为提醒截面，所述凸台的横截面为与坝体横截面处于同一平面的截面，所述凸台垂直所述凹槽横截面的长度不大于1.5m，所述凸台与所述凹槽连接的侧面与所述凹槽与凸台连接的侧面处于同一平面。
17.作为优选，所述弧形板可以为钢材质。
18.作为优选，在所述凹槽、所述凸台的表面设置所述耐磨垫，所述耐磨垫具有粗糙表面，所述背管放置在所述耐磨垫上。
19.本发明的工作原理如下：
20.对于常规的背管进行改进，在坝体上开挖凹槽，并利用坝体钻孔植筋固定凸台，所述背管与凹槽和凸台相配合，这种固定方式的优点有两种，第一是利用凹槽和凸台配合，形成水流的紊流，加强能量耗散，减少水流能力；另一方面，凹槽和凸台配合，可以提高背管的整体受力性能，防止其产生位移，其固定效果更好；
21.在背管出口处设置弧形槽和弧形板，弧形板固定在坝体下游表面上，则背管出口处的水流直接经过弧形板流经坝体坝脚处，而不是直接冲刷坝体，这种固定方式，可以减少背管对坝体的冲击，对于提高坝体稳定性极为有利；如果弧形板出现破坏，直接更换即可；也可以在弧形板与弧形槽之间设置弹簧、阻尼板等元件，进一步提高其消能效果；
22.利用凹槽凸台配合，改变原有的背管直接沿坝体表面布置的方式，可以利用凹槽、凸台形成超静定受力，保证结构整体受力安全；另外，凹槽凸台配合实现紊流，消耗水流能量，水流出口经过弧形板，不直接冲刷坝体，可以提高坝体使用；
23.上述结构可以用于坝体虹吸管设置也可以用于其他坝体需要设备背管的情形；对于原有坝体背管已经造成的冲刷，可以采用本发明的结构和施工方法对其进行维修，设置凹槽凸台，改变原有受力方式，具有较高的经济效益；
24.本发明的坝体背管固定装置的施工方法可适用于坝体向下下泄生态流量时虹吸管的使用，则其即为一种坝体生态流量背管固定装置的施工方法，其可以适当抬高坝体背管出口处的高度，提高结构稳定性，减少工程投资。
25.本发明的优点在于：
26.本发明提供一种水利坝体施工方法，通过对坝体局部开凿，形成凹槽，并利用植筋形成凸台，利用凹凸配合，实现对背管的消能，并提高背管的固定性能，在背管出口处设置弧形槽和弧形板，背管出口水流经过弧形板下泄，可以有效减弱对坝体的冲刷，提高背管的整体结构稳定性能。
附图说明：
27.图1为本发明的结构示意图；
28.图2为凹槽和凸台的结构示意图；
29.图3为凸台结构示意图；
30.图4为弧形板结构示意图。
31.具体实施方式：以下针对说明书附图内容，对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。
32.本发明提供一种水利坝体施工方法，所述坝体为混凝土坝，背管1位于坝体下游，所述背管1用于向坝体下游泻流，所述背管1的出口处位于坝体下游表面；其特征在于：所述施工方法包括如下施工步骤：
33.s1：对坝体下游表面进行清理，清除表面杂物；对所述坝体下游表面第一位置处开挖形成凹槽2，并对开挖形成的凹槽2进行清理；
34.s2：在凹槽2下方的坝体下游表面钻孔，并植入纵向钢筋31，所述钻孔的直径大于所述纵向钢筋31的直径，所述纵向钢筋31的上端伸出坝体下游表面一定距离；待纵向钢筋31植入钻孔后，向钻孔内灌浆，并养护至设计强度；
35.s3：在所述纵向钢筋31上绑扎横向钢筋32，所述纵向钢筋31和横向钢筋32通过固定件绑扎固定，所述纵向钢筋31和横向钢筋32连接形成钢筋笼，在所述钢筋笼外侧搭设模板，浇筑混凝土，并养护至设计强度，浇筑的混凝土形成凸台3；所述凸台3与凹槽2连接的一侧与所述凹槽2与凸台3连接的一侧处于同一平面；
36.s4：加工所述背管1，所述背管1采用工厂加工，其形状与坝体下游表面、凹槽2、凸台3相匹配，并使得所述背管1可以紧贴所述坝体下游表面、凹槽2以及凸台3设置；所述背管1延伸至所述凸台3下方，并在所述凸台3下方与所述坝体下游表面相贴合；
37.s5：将加工后的背管1运输至坝体下游，并依次固定在坝体下游表面、凹槽2、凸台3上，并与所述坝体下游、凹槽2、凸台3的表面相贴合；待所述背管1固定后，在背管1上安装抱箍，所述抱箍为u形抱箍，u形抱箍两侧设置有固定件，所述固定件用于和坝体下游表面、凹槽2、凸台3相固定，所述u形抱箍将背管1固定在坝体下游表面、凹槽2、凸台3上；所述背管1的出口处位于所述凸台3的下方；
38.s6：对所述背管1的出口处的坝体下游表面开凿，形成弧形槽4，所述弧形槽4连通至所述坝体下游的坝脚处；
39.s7：加工弧形板5，所述弧形板5采用工厂加工；所述弧形板5与所述弧形槽4相匹配，并可以紧贴固定在所述弧形槽4中，所述弧形板5两侧均设置有翻边51，所述翻边51上开设螺栓孔62；
40.s8：将弧形板5运输至坝体下游，并将其紧贴固定在弧形槽4中，使所述翻边51紧贴固定在所述坝体下游表面，利用固定螺栓穿过所述螺栓孔62，将弧形板5固定在所述坝体下游表面。
41.在具体施工中，应先对坝体背管1位置进行测量，确定其位置尺寸，作为背管1设计加工对依据；对于凹槽2和凸台3的施工，应根据设计要求，通过测量放线，确定其准确的施工位置；如附图2所示，其虚线即为开挖线；
42.作为优选，所述第一位置预先确定，其距离背管1出口处的距离不得小于5m；所述凹槽2深度不小于0.3m；所述第一位置距离出口处不宜过低，应满足背管1的布设要求，如果凹槽2的深度太深，会造成背管1固定难度加大；
43.作为优选，所述凹槽2的横截面为梯形截面，所述凹槽2的横截面为与坝体横截面处于同一平面的截面，所述凹槽2垂直所述凹槽2横截面的长度不大于1.5m；所述第一位置距离出口处的距离、所述凹槽2深度、所述凹槽2垂直所述凹槽2横截面的长度均应根据坝体大小、背管1直径进行合理确定，有条件的情况下可以通过水力学试验进行确定；
44.作为优选，所述凸台3的横截面为提醒截面，所述凸台3的横截面为与坝体横截面处于同一平面的截面，所述凸台3垂直所述凹槽2横截面的长度不大于1.5m，所述凸台3与所述凹槽2连接的侧面与所述凹槽2与凸台3连接的侧面处于同一平面；所述凸台3的高度、长度与背管直径有关，有条件的可以通过水力学实验进行确定；
45.作为优选，所述弧形板5可以为钢材质；弧形板5的下方可以设置橡胶垫，以提高弧形板5和弧形槽4的受力性能；
46.作为优选，在所述凹槽2、所述凸台3的表面设置所述耐磨垫，所述耐磨垫具有粗糙表面，所述背管1放置在所述耐磨垫上；作为替代实现方式，在所述凹槽2和所述凸台3中均形成局部槽，在所述背管1的相应位置设置局部凸块，所述局部凸块与所述局部槽配合，利用其凸凹配合，提高其连接固定性能。
47.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

技术特征：
1.一种水利坝体施工方法，所述坝体为混凝土坝，背管位于坝体下游，所述背管用于向坝体下游泻流，所述背管的出口处位于坝体下游表面；其特征在于：所述施工方法包括如下施工步骤：s1：对坝体下游表面进行清理，清除表面杂物；对所述坝体下游表面第一位置处开挖形成凹槽，并对开挖形成的凹槽进行清理；s2：在凹槽下方的坝体下游表面钻孔，并植入纵向钢筋，所述钻孔的直径大于所述纵向钢筋的直径，所述纵向钢筋的上端伸出坝体下游表面一定距离；待纵向钢筋植入钻孔后，向钻孔内灌浆，并养护至设计强度；s3：在所述纵向钢筋上绑扎横向钢筋，所述纵向钢筋和横向钢筋通过固定件绑扎固定，所述纵向钢筋和横向钢筋连接形成钢筋笼，在所述钢筋笼外侧搭设模板，浇筑混凝土，并养护至设计强度，浇筑的混凝土形成凸台；所述凸台与凹槽连接的一侧与所述凹槽与凸台连接的一侧处于同一平面；s4：加工所述背管，所述背管采用工厂加工，其形状与坝体下游表面、凹槽、凸台相匹配，并使得所述背管可以紧贴所述坝体下游表面、凹槽以及凸台设置；所述背管延伸至所述凸台下方，并在所述凸台下方与所述坝体下游表面相贴合；s5：将加工后的背管运输至坝体下游，并依次固定在坝体下游表面、凹槽、凸台上，并与所述坝体下游、凹槽、凸台的表面相贴合；待所述背管固定后，在背管上安装抱箍，所述抱箍为u形抱箍，u形抱箍两侧设置有固定件，所述固定件用于和坝体下游表面、凹槽、凸台相固定，所述u形抱箍将背管固定在坝体下游表面、凹槽、凸台上；所述背管的出口处位于所述凸台的下方；s6：对所述背管的出口处的坝体下游表面开凿，形成弧形槽，所述弧形槽连通至所述坝体下游的坝脚处；s7：加工弧形板，所述弧形板采用工厂加工；所述弧形板与所述弧形槽相匹配，并可以紧贴固定在所述弧形槽中，所述弧形板两侧均设置有翻边，所述翻边上开设螺栓孔；s8：将弧形板运输至坝体下游，并将其紧贴固定在弧形槽中，使所述翻边紧贴固定在所述坝体下游表面，利用固定螺栓穿过所述螺栓孔，将弧形板固定在所述坝体下游表面。2.如权利要求1所述的水利坝体施工方法，其特征在于：所述第一位置预先确定，其距离背管出口处的距离不得小于5m；所述凹槽深度不小于0.3m。3.如权利要求1所述的水利坝体施工方法，其特征在于：所述凹槽的横截面为梯形截面，所述凹槽的横截面为与坝体横截面处于同一平面的截面，所述凹槽垂直所述凹槽横截面的长度不大于1.5m。4.如权利要求3所述的水利坝体施工方法，其特征在于：所述凸台的横截面为提醒截面，所述凸台的横截面为与坝体横截面处于同一平面的截面，所述凸台垂直所述凹槽横截面的长度不大于1.5m，所述凸台与所述凹槽连接的侧面与所述凹槽与凸台连接的侧面处于同一平面。5.如权利要求1所述的水利坝体施工方法，其特征在于：所述弧形板可以为钢材质。6.如权利要求1所述的水利坝体施工方法，其特征在于：在所述凹槽、所述凸台的表面设置所述耐磨垫，所述耐磨垫具有粗糙表面，所述背管放置在所述耐磨垫上。

技术总结
本发明提供一种水利坝体施工方法，通过对坝体局部开凿，形成凹槽，并利用植筋形成凸台，利用凹凸配合，实现对背管的消能，并提高背管的固定性能，在背管出口处设置弧形槽和弧形板，背管出口水流经过弧形板下泄，可以有效减弱对坝体的冲刷，提高背管的整体结构稳定性能。能。能。


技术研发人员：孟庆华 彭冲 李尧 尹聪科 易益 郑文路
受保护的技术使用者：河南省水利第二工程局集团有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/18