一种用于水库大坝除险加固工程的钢管桩围堰挡水装置

技术领域

本发明涉及水利工程临时工程领域，具体地说是一种用于水库大坝除险加固工程的钢管桩围堰挡水装置。

背景技术

对水库大坝进行除险加固，具体工作是对大坝进行凿毛浇筑混凝土，加高加厚处理，常规处理是放空水库，营造干地施工条件，进行大坝除险加固。但是，如果遇到大型水利枢纽工程，水库有灌溉或者其他功能，再或者水库水质不达标不能进行河道内排放，类似的诸多原因，这时就要在库区内建立围堰。通过分析，大坝前水位最深处有21m，经过技术及经济比较后，最终选择了钢管桩围堰。传统的钢管桩围堰是长方形或者圆形的封闭结构，在内部设置围檩和横向支撑，这种封闭结构能够平衡水压力作用，达到干地施工效果。因此，针对水库大坝除险加固工程，大坝如何进行围堰封闭，是个需要考虑的问题。主要存在以下几个问题：

现有技术存在的缺点如下：

1.现有的钢管桩围堰型式为封闭结构的方形或其他结构型式，四周有水，而水库大坝长度大约400m，无法四周有水情况下封闭。

2.现有钢管桩围堰挡水高度不宜超过15m，而我们需要挡水的钢管桩围堰设计水深达到21m。

3.现有的钢管桩围堰四周封闭，钢管桩之间通过锁扣实现止水效果，而我们设计的钢管桩围堰为单侧挡水，并且水库大坝较长，水库有防洪、泄洪、春季灌溉等功能，钢管桩围堰分为一期与二期围堰，一期、二期围堰之间被混凝土墩子分割开，目前还没有钢管桩与混凝土结构之间止水方法。

公开(公告)号：CN214328934U，公开(公告)日：2021-10-01涉及水利工程施工领域，尤其是涉及一种围堰。包括呈环形的底板以及漂浮舱，所述底板的内圈边缘设置有竖直向上伸出的内侧挡板，所述底板的外圈设置有外侧骨架，所述漂浮舱位于内侧挡板以及外侧骨架之间，所述内侧挡板的内侧表面的底端设置有抽水装置，所述抽水装置的出水端与所述漂浮舱的内部相连通，所述漂浮舱的外侧顶端处设置有与漂浮舱的内部相连通的排放结构。便于将围堰移动至所需施工位置处。

公开(公告)号：CN207160035U，公开(公告)日：2018-03-30公开了一种围堰,其技术方案要点是,包括钢模板和搭架结构以及用于组装搭架结构的卡扣组件，搭架结构放置在地面上，钢模板固定搭架结构上，钢模板上铺设有防水布，所述钢模板的上部设置有多个挂钩组件，挂钩组件钩着防水布，防水布包括折边、穿孔和挂杆，折边在防水布靠近挂钩组件的位置，穿孔通过折边的反向折弯后形成，挂杆插入到穿孔内部，挂钩组件包括夹舌、铰接轴和支架，铰接轴设置在挂杆的上部，同时穿过夹舌与支架，支架远离铰接轴的一端固定在钢模板上，夹舌的自由端为弧形弯向钢模板的方向并向上翘起，挂杆搭在夹舌的下部弧形内侧。通过增加挂钩组件钩住防水布的挂杆，消除应力集中的问题。

公开(公告)号：CN110616726B，公开(公告)日：2021-03-02涉及一种挡水围堰结构，其包括沿顺河流动方向设置的挡水围堰,挡水围堰包括若干挡水板，挡水板沿其安装方向于其两侧分别设置有卡槽和卡块，相邻的两块挡水板通过卡槽和卡块相互卡接。在进行挡水围堰的施工过程中，沿挡水围堰的施工走向进行挡水板的安装，将挡水板打入河床中进行固定，再依次将后一块挡水板的卡块卡接于前一块挡水板的卡槽中，并将其打入河床中进行固定，如此循环，直至挡水围堰形成，相较于用编织袋装土直接堆垒的方式，更加便于挡水围堰的施工。

公开(公告)号：CN113653078A，公开(公告)日：2021-11-16提供一种坝前库区钢管桩围堰结构及其施工方法，包括坝体，所述坝体靠近水区的一侧设置有锁扣钢管桩，所述锁扣钢管桩的数量设置有多个，且并排设置，多个所述锁扣钢管桩形成与坝体靠近水区的一侧面平行的挡面，相邻的两个所述锁扣钢管桩之间通过卡扣结构卡接；所述锁扣钢管桩的底端伸至水库底的基础基岩面，所述锁扣钢管桩的内部设置有嵌岩混凝土桩，所述嵌岩混凝土桩的底端伸进水库底的基础基岩面，属于钢管桩围堰技术领域，以解决现有结构和方法水下施工质量难以控制，水下施工效率低，工期不易控制，造价高的问题。

公开(公告)号：CN206128094U，公开(公告)日：2017-04-26公开了一种格型钢管桩围堰，包括沿围堰轴线方向布置的两排纵向竖立钢管、沿垂直围堰轴线方向布置的若干排横向竖立钢管、纵向围檩、横向拉杆、斜向拉杆、挡土板、土工布、抛石体、镇压层。所述纵向竖立钢管、横向竖立钢管与纵向围檩、横向拉杆、斜向拉杆整体固接形成立体框架结构，立体框架内回填有土方；每排纵向竖立钢管之间采用挡土板挡土，挡土板内侧铺设有无纺土工布反滤，围堰挡水侧设置抛石体防冲，基坑侧设置镇压体镇压。结构简单、取材便利、施工方便、造价低、耗钢量小、可重复利用。

以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷而提供一种用于水库大坝除险加固工程的钢管桩围堰挡水装置，可以单侧实现挡水功能，尤其适用于水库类工程中，可以有效防止水库内水资源的放流，保证水资源的充分利用，不浪费。单侧钢管桩围堰比四周布置的钢管桩围堰更加节省投资。钢管之间通过C9锁扣进行连接，既能实现止水效果，还能保证钢管之间有序的连接在一起；钢管桩一侧承受21m高的水压力，另一侧通过围檩传递到支撑杆，然后支撑杆把钢管桩承受的水压力传递到大坝上，实现钢管桩的平衡状态。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于水库大坝除险加固工程的钢管桩围堰挡水装置，包括钢管桩围堰体，所述钢管桩围堰体包括竖向的钢管桩以及横向的支撑杆，所述支撑杆近端与钢管桩连接；

所述钢管桩包括至少两根并排设置的钢管，即所有钢管的轴线均相平行，所述钢管两两之间通过c9锁扣连接在一起。

进一步地，还包括围檩，所述围檩横置在钢管桩后侧面；

所述支撑杆近端与围檩连接。

进一步地，还包括座板，所述座板固定在钢管桩后侧面，所述围檩固定在座板上。

进一步地，还包括联系杆，所述联系杆为八字斜撑，所述围檩的数量在大于两个时，两个围檩用联系杆连接。

进一步地，所述围檩及支撑自上而下共设置六层，其中第一层、第五层、第六层围檩采用相同断面，第二层、第三层、第四层采用相同断面，围檩采用双拼热轧H型钢组成；支撑杆采用热轧H型钢，第一层、第五层、第六层采用相同支撑截面，第二层、第三层、第四层采用相同支撑截面。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.常规钢管桩围堰挡水深度不宜超高15m，而本发明的钢管桩围堰挡水深度可以达到21m，实现更深水位挡水功能。

2.常规钢管桩围堰是四周封闭的结构，而本发明的钢管桩围堰可以单侧实现挡水功能，尤其适用于水库类工程中，可以有效防止水库内水资源的放流，保证水资源的充分利用，不浪费。

3.单侧钢管桩围堰比四周布置的钢管桩围堰更加节省投资。

4.钢管两两之间通过c9锁扣连接在一起。即能封水，又能保证钢管相互勾挂紧密牢固。

5.本发明的钢管桩围堰有效的适应地形地貌，结合现场实际情况，实现挡水功能。

附图说明

图1为本发明一种用于水库大坝除险加固工程的钢管桩围堰挡水装置的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的俯视图；

图4为图3的A处放大图；

图5为图3的B处放大图；

图6为通过多个钢管桩围堰体组合挡在大坝的内侧方的立面示意图；

图7为通过多个钢管桩围堰体组合挡在大坝的内侧方的平面示意图。

图中：地基岩面线100；水库大坝200；

钢管1；座板2；围檩3；支撑杆4；联系杆5；c9锁扣6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：

一种用于水库大坝除险加固工程的钢管桩围堰挡水装置，包括钢管桩围堰体，所述钢管桩围堰体包括竖向的钢管桩以及横向的支撑杆4，所述支撑杆近端与钢管桩连接；所述支撑杆远端与水库大坝内侧面连接固定。钢管桩下端插入水库的地基岩面线以下。

所述钢管桩包括至少两根并排设置的钢管1，即所有钢管的轴线均相平行，所述钢管两两之间通过c9锁扣6连接在一起。即能封水，又能保证钢管相互勾挂紧密牢固。

进一步地，还包括围檩3，所述围檩横置在钢管桩后侧面；

所述支撑杆近端与围檩连接。

进一步地，还包括座板2，所述座板固定在钢管桩后侧面，所述围檩固定在座板上。

进一步地，还包括联系杆5，所述联系杆为八字斜撑，所述围檩的数量在大于两个时，两个围檩用联系杆连接。

围檩及支撑自上而下共设置六层，其中第一层、第五层、第六层围檩采用相同断面，第二层、第三层、第四层采用相同断面，围檩采用双拼热轧H型钢组成。支撑杆采用热轧H型钢，第一层、第五层、第六层采用相同支撑截面，第二层、第三层、第四层采用相同支撑截面。根据计算结果，第一层的支撑杆设置拉力柱脚，第二层至五层的支撑杆为压力柱脚。

钢管桩围堰施工顺序：

施工准备→锁口钢管桩制作运输(工厂)→钢管桩测量放线→钢管桩定位→钢管桩拼插及钢管桩振动沉设→(旋挖钻)钻孔清孔→下放钢筋笼→浇筑水下混凝土→钢管桩内填砂→钢管桩顶部稳固(支撑第一道纵横支撑)→锁扣充填止水材料→排水同时逐级安装支撑→分仓清底并浇筑封底混凝土→其它主体工程施工(包括裂缝处理、混凝土凿毛、安装模板、架设钢筋、混凝土浇筑等)→钢管桩围堰拆除。

围檩及支撑杆的安装

工况1：上游水位77.0m，下游水位77.0m，安装第一道围檩及支撑；

工况2：上游水位77.0m，下游水位降至74.5m，安装第二道围檩，在第二道支撑杆活络端前施加偏上游方向距钢管垂直中心线6mm水平预压力；

工况3：上游水位77.0m，下游水位74.5m，固定第二道支撑，拆除千斤顶；

工况4：上游水位77.0m，下游水位降至71.5m，安装第三道围檩，在第三道支撑杆活络端前施加偏上游方向距钢管垂直中心线12mm水平预压力；

工况5：上游水位77.0m，下游水位71.5m，固定第三道支撑，拆除千斤顶；

工况6：上游水位77.0m，下游水位降至68.0m，安装第四道围檩，在第四道支撑杆活络端前施加偏上游方向距钢管垂直中心线11mm水平预压力；

工况7：上游水位77.0m，下游水位68.0m，固定第四道支撑，拆除千斤顶；

工况8：上游水位77.0m，下游水位降至63.5m，安装第五道围檩，在第五道支撑杆活络端前施加偏上游方向距钢管垂直中心线2mm水平预压力；

工况9：上游水位77.0m，下游水位63.5m，固定第五道支撑，拆除千斤顶；

工况10：上游水位77.0m，下游水位降至58.5m，安装第六道围檩，在第六道支撑杆活络端前施加偏下游方向距钢管垂直中心线2mm水平预压力；

工况11：上游水位77.0m，下游水位58.5m，固定第六道支撑，拆除千斤顶；

工况12：上游水位77.0m，下游水位降至56.0m，浇筑封底混凝土4.0m。

此时钢管桩围堰支护体系已形成，上游坝面主体工程具备施工条件，主体工程施工时应注意避免对支护体系的剧烈碰撞及扰动。

主要优点可以总结以下几点：

1.常规钢管桩围堰挡水深度不宜超高15m，而本发明的钢管桩围堰挡水深度可以达到21m，实现更深水位挡水功能。

2.常规钢管桩围堰是四周封闭的结构，而本发明的钢管桩围堰可以单侧实现挡水功能，尤其适用于水库类工程中，可以有效防止水库内水资源的放流，保证水资源的充分利用，不浪费。

3.单侧钢管桩围堰比四周布置的钢管桩围堰更加节省投资。

4.钢管两两之间通过c9锁扣连接在一起。即能封水，又能保证钢管相互勾挂紧密牢固。

5.本发明的钢管桩围堰有效的适应地形地貌，结合现场实际情况，实现挡水功能。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。