[发明专利]基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构及方法

权利要求书

1.基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：在原导流洞的混凝土衬砌（15）内部沿着水流方向依次设置有第一段临时堵头（7）、第二段临时堵头（9）和永久堵头（10）；在第一段临时堵头（7）的上游安装有挡水钢闸门（1），在挡水钢闸门（1）之后安装有叠梁门（4），所述叠梁门（4）通过多根立柱（12）配合定位，在原导流洞的混凝土衬砌（15）的底部设置有底层排水钢管（14）和顶层排水钢管（13），两层排水钢管堆叠布置，在顶层排水钢管（13）的出水口安装有第一碟阀（17），所述底层排水钢管（14）的出水口安装有两个间隔布置的第二蝶阀（18）和第三蝶阀（20）。

2.根据权利要求1所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述原导流洞的内部设置有用于洞内所需设备、材料运输的人行通道，所述人行通道包括从洞口至第一段临时堵头（7）处搭设的满堂钢管支架，所述满堂钢管支架包括用于大型手推车运输钢管、型钢的左幅运输通道；用于行人通行的中间通道；用于布置供风管和泵管的右幅通道。

3.根据权利要求1所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述挡水钢闸门（1）包括门板立柱（101），所述门板立柱（101）采用槽钢，所述门板立柱（101）通过多根均布的插筋（102）固定在混凝土衬砌（15）上，在门板立柱（101）上滑动配合安装有钢板门（103），所述钢板门（103）的其中一面焊接有交叉肋（104），在钢板门（103）的顶部焊接有三角架（105），所述三脚架（105）的顶部通过吊钩（106）与牵引装置相连，并控制钢板门（103）的下放。

4.根据权利要求3所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述牵引装置包括牵引钢丝绳（6），所述牵引钢丝绳（6）绕过定滑轮（2），所述定滑轮（2）安装在顶部横梁（3）的中间位置，所述顶部横梁（3）固定安装在混凝土衬砌（15）的顶部，所述牵引钢丝绳（6）穿过钢丝绳套管（5），并将牵引钢丝绳（6）的末端通过固定接头（8）定位固定在混凝土衬砌（15）的侧壁上。

5.根据权利要求1所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述混凝土衬砌（15）的侧壁上设置有脚手架工作平台，所述脚手架工作平台共有三层，第一层平台用作排水钢管拼装平台，平台面高出水面至少0.5m，第二层用作混凝土入仓平台，平台面高出第一层平台面至少1.5m，第三层作为加固平台。

6.根据权利要求1所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述第二段临时堵头（9）内部的底层排水钢管（14）和顶层排水钢管（13）的顶部设置有空腔模板（16），位于顶层排水钢管（13）末端底部位置设置有预留灌浆空腔（19）。

7.根据权利要求6所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述预留灌浆空腔（19）所在位置设置有多台潜水泵（21），所述潜水泵（21）的排水泵管（11）延伸到永久堵头（10）的位置，所述预留灌浆空腔（19）所在位置连通有排水管（23），在排水管（23）所在位置的两端设置有散装水泥袋围堰（22）。

8.根据权利要求1所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述叠梁门（4）分上、下游两部分，两部分各用多根型钢叠放，型钢缝采取满焊。

9.根据权利要求1所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于：所述永久堵头（10）采用永久帷幕灌浆堵头。

10.采用权利要求1-9任意一项所述基于喀斯特地貌的导流洞封堵结构，其特征在于，它包括以下步骤：

Step1，搭建施工通道及脚手架工作平台：为快速到达工作面，施工道路综合考虑设备材料运输、管路敷设及安全撤离通道等因素确定，从洞口至临时堵头处搭设满堂钢管支架，左幅作为运输通道，全线铺设钢模板；右幅满铺竹踏板，靠边墙布置供风管、泵管；中间作为人行通道；搭设三层脚手架施工平台，第一层平台用作排水钢管拼装平台，第二层用作混凝土入仓平台，第三层作为加固平台；

Step2，安装挡水钢闸门：首先在导流洞的洞口安装两根门板立柱（101），作为钢板门（103）的导轨，再安装定滑轮（2），牵引钢丝绳（6）用钢丝绳套管（5）隔离保护，钢丝绳套管（5）穿过第一段临时堵头（7），下游端通过固定接头（8）固定于右侧边墙，再由牵引钢丝绳（6）勾住钢板门（103）顶部的三角架（105）；

Step3，安装叠梁门，先安装门式钢架，在横梁上挂葫芦，中间3根立柱（12）与横向垫管型钢焊接成整体，用葫芦人工配合就位，距水面一定距离处焊叠梁门限位型钢，在限位型钢上方进行叠梁门拼装，叠梁门分上下游两部分制作，型钢缝采取满焊，排水钢管就位后，用葫芦先放上游第一部分叠梁门，在水推力和人工辅助下使叠梁门在排水管顶部紧贴型钢立柱，焊接加固，再放下游侧第二部分叠梁门，两部分焊接成整体，最后剩余空位用型钢叠至洞顶处；

Step4，制作安装底层排水钢管（14）和顶层排水钢管（13），采用满堂支架，立管根据排水钢管间距精确定位，竖向分三层，排架管与两侧边墙插筋焊接，铺满钢模板，作为排水管拼装平台，再拼装排水钢管，四条排水钢管拼装完毕后，用型钢焊接成整体，用葫芦整体起吊，将四根排水钢管整体入水就位；

Step5，浇筑第一段临时堵头（7）的混凝土，首先处理基础面，采用电锤人工凿毛处理，然后止水及模板安装，上游端利用叠梁门作围堰，排水管间间隔及两侧面先用膜袋灌浆封堵，然后用土工布和棉絮塞缝；下游端模板采用组合钢模板，模板前在排水管间间隔安装膜袋，用棉絮塞缝，用土工布铺盖，码放袋装水泥作下游围堰；在洞壁周边预埋回填灌浆和接缝灌浆管路，回填灌浆管沿顶拱轮廓线均匀布置；基础面、止水及模板、预埋灌浆管检查验收后，进行混凝土浇筑，进而完成第一段临时堵头（7）的浇筑封堵；

Step6，关闭第一碟阀（17）、第二蝶阀（18）和第三蝶阀（20），对底层排水钢管（14）和顶层排水钢管（13）进行关闭；

Step7，浇筑第二段临时堵头（9）的混凝土，关闭排水管蝶阀，进行灌浆堵水处理后，采取引排措施；在仓内做两道小围堰，上游围堰以上作集水空腔，在集水空腔内安装型钢钢架，制作管棚，敷设底模板，仓内安装排水管（23）、潜水泵（21）排出集水空腔渗漏水；再用混凝土通仓浇筑，从下游往上游浇筑，采用一级配微膨胀泵送混凝土浇筑；混凝土强度满足要求后，先进行顶部同填灌浆、接触灌浆处理，然后关闭排水管闸门，对集水空腔回填灌浆处理；

Step8，永久堵头（10）堵头施工，临时堵头施工完成后，具备干地施工条件，永久堵头混凝土工程按以下工序进行：基岩面处理、钢筋制安、模板安装、预埋件安装、冷却水管铺设、混凝土浇筑、养护、形成灌浆廊道、固结帷幕灌浆、回填廊道混凝土、通水冷却、接缝灌浆，混凝土采用一级配微膨胀泵送混凝土浇筑。