[实用新型]低水损透水薄衬砌结构

说明书

本实用新型涉及一种低水损透水薄衬砌结构。本实用新型的目的是提供一种结构简单、施工方便、成本较低的低水损透水薄衬砌结构。本实用新型的技术方案是：一种低水损透水薄衬砌结构，其特征在于：具有设置于输水隧洞内的薄衬砌主体结构，薄衬砌主体结构由底部的底平、两侧的边墙、顶部的顶拱组成；所述薄衬砌主体结构上均匀设有若干深入周边围岩内的排水孔，排水孔内插装排水花管，排水花管的端部包裹土工布。本实用新型适用于地质条件较好的长隧道、低水头、大流量的水力发电工程。

技术领域

本实用新型涉及一种低水损透水薄衬砌结构。适用于地质条件较好的长隧道、低水头、大流量的水力发电工程。

背景技术

将天然水能转化为电能的工程就是水力发电工程，其主要利用的是水流的势能。大多数天然的河道比较平缓，在较短距离内水流落差较低，因而势能较小，因此需要通过一些工程措施来提高水流落差，输水隧洞就是一种常用的措施。在常规有压引水式水电站以及抽水蓄能电站中，常常建设较长的引水或者尾水隧洞以集中水头落差。然而较长的输水隧洞必然存在着较大的水头损失，尽可能降低水头损失以获得较高发电水头，是每一个水力发电工程中输水隧洞的设计目标。

目前水力发电工程中常用来降低输水隧洞水头损失的方法有两种，第一是扩大洞径，第二是将不用衬砌的结构调整为衬砌结构，包括钢筋混凝土衬砌结构和钢板衬砌结构。对于第一种方法，扩大洞径意味着需要大幅度增加隧洞开挖量，这不仅会增加施工难度，更会提高施工成本。对于第二种方法，若采用钢筋混凝土衬砌结构，在过渡过程期间，衬砌结构内部水压将会在较短时间内发生较大变化，而钢筋混凝土衬砌结构的低透水性导致其外部水压短时间不会发生变化，所以衬砌结构将承受较大的内外压力差。为了保证衬砌结构不被内外水压差破坏，其厚度往往比较大，施工要求高，最终导致工程投资大幅增加；同理，若采用钢板衬砌结构，工程投资无疑增加的更多。

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、施工方便、成本较低的低水损透水薄衬砌结构。

本实用新型所采用的技术方案是：一种低水损透水薄衬砌结构，其特征在于：具有设置于输水隧洞内的薄衬砌主体结构，薄衬砌主体结构由底部的底平、两侧的边墙、顶部的顶拱组成；

所述薄衬砌主体结构上均匀设有若干深入周边围岩内的排水孔，排水孔内插装排水花管，排水花管的端部包裹土工布。

所述排水孔成梅花型布置，间距根据不同间距的三维渗流场数值仿真计算成果比选且排水孔数量尽量少的原则下确定。

所述排水孔的直径由公式确定，式中k为系统排水孔所需的渗透系数，大于过渡过程期间水压变化即可，v_w为水的运动粘度，g为重力加速度。

设置于所述边墙和顶拱上的所述排水花管一端包裹所述土工布；设置于所述底平上的排水花管两端均包裹所述土工布。

一种所述低水损透水薄衬砌结构的施工方法，其特征在于：

S01、按照考虑衬砌结构后的隧洞断面尺寸进行隧洞开挖、支护；

S02、隧洞开挖完成之后，施工所述薄衬砌主体结构；

S03、薄衬砌主体结构施工完成后，及时进行所述排水孔的施工，并用水对排水孔进行清孔处理，排出孔中的碎屑；

S04、在底平、边墙及顶拱的排水孔内插入仅端部包裹土工布的所述排水花管。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过薄衬砌结构的相对光滑的表面，有效的降低了隧洞水头损失；同时通过排水孔的作用，将水工隧洞内的水压力透过衬砌作用在整体性较好的围岩上，使得衬砌不需要承受内外水压差。本实用新型通过在排水孔内插装端部包裹土工布的排水花管，防止岩体细小颗粒带出。本实用新型结构简单、施工及运行维护方便，能够大幅节约工程投资，具有较高的可靠性及实用性。

附图说明