[发明专利]桩基溢流坝与铅丝石笼护坦

说明书

技术领域

本发明专利属于七大传统技术领域中的土木工程领域，涉及分类号是E02 水利工程。本发明专利申请的是一种新的方案设计“桩基溢流坝与铅丝石笼护坦”。

本发明技术方案是针对一些流域河流暴雨突发性强、强度大、历时短，洪水陡涨陡落、冲击破坏力强的特点，设计出一种新的实用坝型，使工程设计做到安全适用、经济合理、技术先进、质量保证。

经过工作实践中的不断探索、方案比选、研究计算后发现一种新的方案设计“桩基溢流坝与铅丝石笼护坦”：即将混凝土灌注桩与WES实用堰结合作为基本坝型，坝后采用挑流消能方式，同时采用防洪工程中常用的铅丝石笼，作为防冲坑的铺垫材料护底，并在设计中控制好过坝单宽流量，能够很好的解决实际问题并且减小工程投资，满足水利工程建设任务的需要。在水利枢纽工程中可节省工程投资30%左右，目前还没有其他技术方案能够在规范要求的四个方面（安全适用、经济合理、技术先进、质量保证），达到本发明技术方案的同等水平。

背景技术

最相近的现有技术方案（宽顶堰方案）

（1）宽顶堰方案的设计

拦河溢流坝采用宽顶堰方案。宽顶堰顶宽（顺水流方向）7.0m，堰顶末端接30°下倾角斜坡段。根据宽顶堰轴线长度（垂直水流方向），每隔24m设置一道伸缩缝，堰厚度2.3 m，堰上游齿墙深4.1m，齿墙底宽0.5m，齿墙内边坡1:0.5。堰下游斜坡段齿墙深0.43 m，齿墙底宽1.0m，齿墙内坡垂直。底板下设10cm素混凝土垫层及30cm砂砾石垫层。

消力池布置：宽顶堰下游接挖深式消力池，采用底流消能消减过堰水流的能量。消力池顺水流方向长度15.0m，消力池垂直水流方向长度504m；消力池底板设置伸缩缝，每块宽度均为24 m。宽顶堰顶宽（顺水流方向）7.0m，接30°下倾角斜坡段，然后接14.5m水平段，消力池坎深为1m，消力池尾部上面设0.5米宽尾坎。消力池底板厚度0.5 m上游齿墙底宽0.5 齿墙深1.0m，齿墙内边坡1:1。消力池底板下游齿墙底宽0.5 齿墙深1.0 m。消力池底板下设10cm素混凝土垫层及30cm砂砾石垫层。

消力池下游设20.0m海漫。海漫坡度1:15，由50cm厚铅丝石笼和其下的20砾石cm垫层组成。防冲槽上下边坡均为1:1，底部设20cm砂砾石垫层，防冲槽由厚度80cm至2m的铅丝石笼填充，以抵抗水流冲刷。防冲槽下接河道。

（2）宽顶堰方案存在的问题及缺点。

与景观河道不同，在宽浅式天然河道上建拦河溢流坝，首先要考虑抵挡洪水的冲击，一般是采用混凝土重力坝坝型，即靠坝体自重以及基地的摩擦力来维持稳定，宽顶堰是常用的一种坝型。宽顶堰下游接挖深式消力池，采用底流消能消减过堰水流的动能。消力池下游设海漫及防冲槽。

宽顶堰方案存在的问题及缺点，首先是工程量大、开挖量大，工程投资较大，影响工程整体效益的发挥。其次是该方案对于宽度较宽（如百米以上）的天然河道，地基持力层岩性发生变化时，宽顶堰基底高程不在一个建基面上，另外增加工程变更资金投入，且影响工期进度。第三是工程建成后消力池的运行维护成本较高。

发明内容

一、新方案的设计

（1）桩基溢流堰设计

拦河溢流坝采用桩基溢流堰方案设计，桩基溢流堰采用WES-I型实用堰，钢筋混凝土结构，堰体内空心部分回填浆砌石。堰体分段长度24m，堰高3.95m。堰基底设两排桩基，桩直径1.2m，桩长8.0m。

溢流实用堰表孔由上游曲线段、堰面曲线段、直线段以及反弧段组成。堰顶上游堰头为三圆弧曲线，堰顶下游堰面采用WES幂曲线，WES幂曲线方程为：

上、下游曲线详细参数见下表。直线段的坡度为1:1.3，反弧段采用圆弧曲线，圆弧半径为3m。

溢流实用堰下游铅丝石笼护底，采用挑流消能，反弧挑射角为25度，水流通过鼻坎挑出，进入下游河沟主槽。溢流实用堰下游不设消力池。

(2)桩基设计

根据新建溢流坝长度，每隔24m设置一道伸缩缝，即每段堰长度（垂直主流方向）24 m。基本布置如下：每块堰体底部设两排桩基，共6根，桩基直径1.2m，深8m。

桩类型：挖（钻）孔摩擦桩，设计直径d = 1.2m

桩排数n = 2，列数m = 3

桩排间距Ln = 4.45 m，桩列间距Wm = 8.00 m

冲刷线以下桩长h = 8.00 m，冲刷线以上桩长h₀ = 0.00 m

（3） 堰后防冲刷加固措施