[发明专利]一种窑洞式坝肩槽并行开挖结构和方法

说明书

本发明提供了一种窑洞式坝肩槽并行开挖结构和方法，一种窑洞式坝肩槽并行开挖结构，其特征在于：坝肩槽沿深度方向分为若干个分层，每个分层沿坝肩槽嵌深方向划分为若干个条状体，条状体包括相向向下倾斜的内倾体和外倾体，内倾体和外倾体交叉分布，内倾体由分层顶部高度向下倾斜，外倾体由内倾体底部高度向下倾斜至分层底部，每个条状体的两端都设有水平平台。采用本发明提供的开挖结构和方法，开挖机械可以由避炮通道到达任意工作面进行避炮，不需要通过在洞顶架设吊机上下提升达到工作面和进行避炮，坝肩槽开挖的高度不受吊机的提升高度影响；坝肩槽每层若分为多个相对独立的工作面进行开挖施工，坝肩槽爆破开挖效率以及出渣效率极高。

技术领域

本发明属于水电站坝肩槽技术领域，具体为一种窑洞式坝肩槽并行开挖结构和方法。

背景技术

水电站坝肩槽位于大坝两侧山体边坡之上，是支撑大坝抵挡上游库水的重要工程。而我国近2/3的水能资源分布在西南川、滇、藏三省的高山深谷地区，然而西南地区地质条件复杂、生态环境脆弱，对水电站坝肩槽的开挖稳定性与开挖体量控制提出新的挑战。一方面，西南深切河谷地区，天然边坡陡峭、地应力水平高、岩体卸荷强烈、深层裂隙发育；另一方面，随着大坝高度不断刷新纪录，坝肩槽开挖工程的规模越也不断增大。

窑洞式坝肩槽，是指在承载拱坝坝肩荷载的两岸山体之中开挖“窑洞”，其顶部高程略大于拱坝坝顶高程，不同高程的宽度则略大于拱坝厚度，从而将大坝与山体的连接部位整个布置于“窑洞”之中。这种坝肩布置方式，在满足拱坝基础处理和坝肩边坡稳定要求的同时，将拱坝坝体体形和两岸高陡地形加以巧妙的结合，可显著降低开挖工程量，保护两岸山体表面植被。

然而，随着窑洞式坝肩槽开挖规模的不断增大，常规的分层分区爆破开挖方式具有很大的局限性，这种开挖方式通常需要在拱顶位置架设提升装置，用来提升机械设备进行避炮和到达开挖工作面，而提升装置的提升高度通常有限，且频繁将机械设备进行长距离提升具有很大的安全隐患。同时，由于开挖工作面比较狭小，炮孔钻孔装药、爆破出渣、坝肩槽支护等工序通常需要逐步进行。因此，很大程度上加大了施工组织的难度和延长了坝肩槽开挖工期。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种窑洞式坝肩槽并行开挖结构和方法，解决了以上所述的技术问题。

本发明的第一目的是提供一种窑洞式坝肩槽并行开挖结构：

一种窑洞式坝肩槽并行开挖结构，其特征在于：所述坝肩槽沿深度方向分为若干个分层，每个所述分层沿坝肩槽嵌深方向划分为若干个条状体，所述条状体包括相向向下倾斜的内倾体和外倾体，所述内倾体和外倾体交叉分布，所述内倾体由分层顶部高度向下倾斜，所述外倾体由内倾体底部高度向下倾斜至分层底部，每个条状体的两端都设有水平平台。

进一步的，所述内倾体和外倾体的宽度一致，其宽度应满足开挖机械设备的通行条件，条状体的宽度d1按关系式d1＝D/n1计算，其中，D为坝肩槽跨度、n1为条状体数量。

进一步的，所述条状体两端的水平平台联通之后分别形成上避炮通道和下避炮通道，所述上避炮通道和下避炮通道的宽度应满足开挖机械设备的通行条件，条状体的水平长度L1和避炮通道的宽度d2应满足关系式d＝L1+2*d2计算，其中，d为坝肩槽嵌深。

进一步的，所述内倾体和外倾体的倾斜角度θ一致，倾斜角度为θ满足如下关系式：

θ＝arctan(h/2/L1)

h＝H/n

其中，h为分层开挖高度，L1为条状体的水平长度，H为坝肩槽垂直高度，n为开挖分层数。

本发明的第二目的是提供一种窑洞式坝肩槽并行开挖方法：

一种窑洞式坝肩槽并行开挖的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据所述窑洞式坝肩槽并行开挖结构，对坝肩槽的开挖参数进行设计；