本發(fā)明涉及一種新型進水口豎井，主要應(yīng)用于高地震區(qū)大型引水系統(tǒng)進水口結(jié)構(gòu)，特別是大跨度、圍巖較破碎地區(qū)。

背景技術(shù)：

進水口是引水、泄洪等工程的主要建筑物，進水口豎井是在進口附近的巖體中開挖豎井，井壁襯砌，閘門井設(shè)在井的底部，井的頂部布置啟閉機機械及操縱室。豎井式進水口的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，不受風(fēng)浪和冰作用的影響，穩(wěn)定性較好；當(dāng)?shù)匦?、地質(zhì)條件適宜時，工程量較小，造價較低。

傳統(tǒng)型進水口豎井多為矩形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)存在著局限性：當(dāng)豎井結(jié)構(gòu)跨度較大，圍巖整體性較差時，豎井開挖比較困難，且為后期施工留下安全隱患；由于矩形結(jié)構(gòu)的受力特點，在高地震區(qū)，尤其跨度較大時，矩形結(jié)構(gòu)需要較大的襯砌厚度，較高的配筋率，相當(dāng)程度上提高了工程造價，延緩了施工進度。

因此，鑒于目前傳統(tǒng)型進水口豎井存在的上述局限性，研究探討結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、造價更經(jīng)濟的新型豎井型式已成為進水口設(shè)計非常關(guān)注的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種抗震型圓筒式進水口豎井，以解決傳統(tǒng)型進水口矩形結(jié)構(gòu)豎井存在的開挖困難、延緩施工進度、抗震性不好的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：底部是豎井井座，圓筒型豎井井身與豎井井座固定連接，井內(nèi)隔墻將圓筒型豎井井身內(nèi)部平分成兩部分，檢修門槽和事故門槽分別位于圓筒型豎井井身內(nèi)部的兩部分中，井壁錨噴支護與豎井井身外部周邊固定連接，工作平臺位于豎井井身最上部。

豎井井座的前部是井前壓力洞段。

豎井井座的后部是漸變段。

本發(fā)明施工方法包括下列步驟：

第一步，豎井井座布置，根據(jù)過流流量，擬定合適的過流面積，一般高水頭工程控制流速不超過20m/s，防止出現(xiàn)高速水流空蝕現(xiàn)象，確定過流面積后，按寬高比1:1～1:2確定合理的孔口尺寸，再結(jié)合隧洞運行方式，確定工作門的布置型式，根據(jù)需要布置事故閘門、檢修閘門，閘門孔口頂板高程的確定，應(yīng)保證滿足最小淹沒深度，避免形成吸氣漩渦，進水口最小淹沒深度按下式確定：

$S={\mathrm{CVd}}^{\frac{1}{2}}$

式中：

S：進水口最小淹沒深度；

C：系數(shù)，對稱水流取0.55，邊界復(fù)雜和側(cè)向水流取0.73；

V：閘孔斷面流速；

d：閘孔高度；

第二步，豎井井身及井內(nèi)隔墻布置，根據(jù)第一步選定的孔口尺寸、閘門布置型式，確定豎井的內(nèi)徑、隔墻布置，通過計算，選擇合理的襯砌及隔墻厚度；

第三步，檢修門槽和事故門槽布置，根據(jù)閘門型式，設(shè)置合適的閘門槽寬度、預(yù)埋件布置、二期混凝土尺寸等門槽結(jié)構(gòu)，一般閘門槽取0.6～0.8m，二期混凝土厚度取0.5～0.8m；

第四步，井壁錨噴支護布置，根據(jù)井身開挖尺寸、圍巖類別選擇適當(dāng)?shù)某跗谥ёo型式，確定合理的噴混凝土厚度、鋼筋網(wǎng)直徑及間距、錨桿深度及密度等支護參數(shù)，一般Ⅲ、Ⅳ類圍巖大跨度開挖初期支護參數(shù)為：噴混凝土厚度10～20cm，錨桿入巖深度3m～5m，錨桿布置間距1.5m～2.5m；

第五步，工作平臺布置，根據(jù)平臺設(shè)備布置及空間要求確定工作平臺面積，工作平臺高程根據(jù)特征擋水位加相應(yīng)安全超高確定，計算公式為：

P＝H+△h

式中：

P：豎井工作平臺高程；

H：特征擋水位；

△h：相應(yīng)于特征擋水位的安全超高。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1)圓型開挖斷面，有利于圍巖穩(wěn)定，對山體地質(zhì)條件要求低；

2)圓筒形混凝土結(jié)構(gòu)，施工工藝成熟便利；

3)圓筒式結(jié)構(gòu)受力條件好，承載能力強，抗震性能好；

4)圓筒形豎井結(jié)構(gòu)減小襯砌厚度，配筋較少，可有效縮短工期，節(jié)約工程投資。

5)應(yīng)用范圍廣，既適用于高原地區(qū)，又適用平原山區(qū)，既適用于高地震區(qū)，又適用高水頭、大跨度、圍巖破碎區(qū)；

6)適用條件：本發(fā)明主要適用于高水頭地區(qū)(水頭≥70m)，高地震地區(qū)(設(shè)計烈度≥7度)、圍巖類別Ⅲ類以下地區(qū)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，施工便利，適用范圍廣，提高了工程安全性，節(jié)約了工程造價，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的A-A剖視圖；

圖3是本發(fā)明的B-B剖視圖；

圖4是本發(fā)明的C-C剖視圖。

具體實施方式

底部是豎井井座1，圓筒型豎井井身2與豎井井座1固定連接，井內(nèi)隔墻3將圓筒型豎井井身內(nèi)部平分成兩部分，檢修門槽4和事故門槽5分別位于圓筒型豎井井身內(nèi)部的兩部分中，井壁錨噴支護6與豎井井身外部周邊固定連接，工作平臺7位于豎井井身最上部。

豎井井座1的前部是井前壓力洞段8。

豎井井座1的后部是漸變段9。

本發(fā)明施工方法包括下列步驟：

第一步，豎井井座1布置，根據(jù)過流流量，擬定合適的過流面積，一般高水頭工程控制流速不超過20m/s，防止出現(xiàn)高速水流空蝕現(xiàn)象，確定過流面積后，按寬高比1:1～1:2確定合理的孔口尺寸，再結(jié)合隧洞運行方式，確定工作門的布置型式，根據(jù)需要布置事故閘門、檢修閘門，閘門孔口頂板高程的確定，應(yīng)保證滿足最小淹沒深度，避免形成吸氣漩渦，進水口最小淹沒深度按下式確定：

$S={\mathrm{CVd}}^{\frac{1}{2}}$

式中：

S：進水口最小淹沒深度；

C：系數(shù)，對稱水流取0.55，邊界復(fù)雜和側(cè)向水流取0.73；

V：閘孔斷面流速；

d：閘孔高度；

第二步，豎井井身2及井內(nèi)隔墻3布置，根據(jù)第一步選定的孔口尺寸、閘門布置型式，確定豎井的內(nèi)徑、隔墻布置，通過計算，選擇合理的襯砌及隔墻厚度；

第三步，檢修門槽4和事故門槽5布置，根據(jù)閘門型式，設(shè)置合適的閘門槽寬度、預(yù)埋件布置、二期混凝土尺寸等門槽結(jié)構(gòu)，一般閘門槽取0.6～0.8m，二期混凝土厚度取0.5～0.8m；

第四步，井壁錨噴支護6布置，根據(jù)井身開挖尺寸、圍巖類別選擇適當(dāng)?shù)某跗谥ёo型式，確定合理的噴混凝土厚度、鋼筋網(wǎng)直徑及間距、錨桿深度及密度等支護參數(shù)，一般Ⅲ、Ⅳ類圍巖大跨度開挖初期支護參數(shù)為：噴混凝土厚度10～20cm，錨桿入巖深度3m～5m，錨桿布置間距1.5m～2.5m；

第五步，工作平臺7布置，根據(jù)平臺設(shè)備布置及空間要求確定工作平臺面積，工作平臺高程根據(jù)特征擋水位加相應(yīng)安全超高確定，計算公式為：

P＝H+△h

式中：

P：豎井工作平臺高程；

H：特征擋水位；

△h：相應(yīng)于特征擋水位的安全超高。