[实用新型]引水隧洞集石坑结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种引水隧洞集石坑结构，主要适用于各种水利水电工程中的引水隧洞中。

背景技术

对水利水电工程中的长引水隧洞，在地质条件许可的情况下，常采用不衬砌或喷锚作为永久支护形式，具有加快建设速度，减少工程投资等优点。但是，在长期运行中受内水压力及水流冲刷的影响，隧洞出现底板淘刷破坏、洞周围岩松动掉块、混凝土喷层剥落等现象，掀起或掉落石渣均会堆积在隧洞底板上，其中水流冲不动的较大石块将增加局部阻力，而被水流冲动的石块，则顺水流而下，进入水轮机内，造成事故危害。对西部多泥沙河道，虽在隧洞进口处设有防沙设施，但少量的中小砾石仍有可能进入洞内，顺水流进入水轮机而造成设备损伤。为避免事故危害，常在引水隧洞末端和中间适当位置设置集石坑，拦截石渣，然后根据集石情况不定期放空隧洞，进行检修和清理。集石坑设计主要包括位置选择、结构形式、集石容积、清渣方式与交通通道以及集石预报等，总的要求是集石效果好，局部水头损失小、集石稳定以及清理方便等。集石坑一般设置在距离引水隧洞永久检修进人通道最近处，以便于检修清理；全洞线最后一个集石坑应设在最后一个不衬砌或喷混凝土衬砌洞段的末端。以往工程通常在引水隧洞底部槽挖成矩形集石坑，拦截顺水流而来的石渣。早期的集石坑上部布置成开敞式，但运行实践表明水流状态不佳，集石效果差；后期经研究改进，在集石坑上部增设一定高度的横梁，限制水流在集石坑内的旋滚，改善水流条件和集石稳定效果。

目前国内集石坑容积设计通常按每1000m²不衬砌隧洞表面积取1.0m³并乘以一定安全系数考虑，且一般分为多室，坑室间设置混凝土隔墙。集石坑一侧(或两侧)设置交通便道，以便工作人员及清渣车辆设备通行。集石坑清渣一般考虑机械清理为主，人工清理为辅，但从众多已建工程来看，由于工程规模不大，隧洞断面较小，采用机械清理存在一定困难，因此多采用人工清理。

从目前多数已建或在建的工程来看，集石坑的设计还存在以下一些不足之处：

1、集石坑结构形式基本相似，均为洞底矩形坑式，每5～7m设为一室，通过混凝土隔墙完全分隔，隔墙上布设排水孔。集石坑上部架设混凝土或钢结构横梁，但对横梁间距的设计，各工程间存在较大差异。对各工程不衬砌引水隧洞而言，流速一般均控制在2.0m～3.0m之间，通过石块起动流速计算分析，能被水流带动的石块粒径应相差不大，因此横梁间距设计也应相似。对已建或在建的这些工程，由于工程规模较小等因素，缺乏水工模型试验支撑，差异较大的横梁间距设计必然存在相对的不合理性，无论是集石效果，还是水流条件都存在不利影响。

2、集石坑设计存在确保集石效果与隧洞检修交通通行之间的矛盾。为了保证隧洞不因设置集石坑而中断隧洞检修交通，一般是在集石坑一侧(或两侧)预留一定宽度的通道，宽度则根据人员或车辆设备的交通要求而定。由于设置了交通通道，使得集石坑无法沿整个隧洞底宽布置，因而不能完全拦截上游的全部石渣，且部分石渣很有可能通过预留的交通通道进入水轮机而引起安全事故，此时常常不得不大幅缩小交通宽度、降低交通能力要求，确保集石效果，因此造成长隧洞检修交通非常不便。另在清渣时，对于矩形坑式集石坑，无论是机械清理还是人工清理，都必须对每个室内的石渣进行从上而下的垂直人工搬运清理，在实际操作过程中费时费力，清理十分不便。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种结构简单、设计合理的引水隧洞集石坑结构，以有效抑制集石坑内水流旋滚，改善水流条件、减少水头损失，提高集石稳定性，同时能实现方便集石坑施工期的开挖与混凝土浇筑施工，运行期集石坑检修的机械化交通及清渣运输。

本实用新型所采用的技术方案是：引水隧洞集石坑结构，具有一组沿水流方向布置在引水隧洞底部的集石坑室，各集石坑室之间通过隔墙隔开，且集石坑室顶部设置一组横梁，其特征在于：所述集石坑室共有4-6个，其中上游段3-4个集石坑室上部各横梁之间的净间距为30-40cm，下游段余下最后1-2个集石坑室上部各横梁之间的净间距为70-80cm。

为了方便工作人员通行，在集石坑室顶部至少一侧设置人行通道。

所述人行通道上设置顺水流方向的斜向导渣坎，以保证隧洞底部的石渣全部掉入集石坑室内。

为了方便隧洞检修期机械化清渣设备通行，最上游集石坑室上游侧设置顺水流方向且与之连成一体的斜坡，同时各集石坑室之间的隔墙上均开设一扇门孔，相邻两门孔错开布置，在保证各集石坑室的集石率的同时，方便工作人员和清渣设备进入集石坑室内实施作业。