專利名稱：大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種圍堰的裹頭，特別是一種大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭。
背景技術(shù)：
在水利工程建設(shè)中，為了在干地條件下建造永久性水利設(shè)施，需要先行在水中修建臨時性的維護結(jié)構(gòu)物，這就是圍堰。根據(jù)圍堰軸線與河道中水流方向的關(guān)系，將與水流方向同向即順?biāo)鞣较虿贾玫膰叻Q為縱向圍堰，將與水流方向垂直的圍堰稱為橫向圍堰。橫向圍堰與縱向圍堰交界及搭接的部位，縱向圍堰需要伸出一部分，用以把整個搭接部位裹起來，加以保護，這就是圍堰的裹頭。裹頭由于是縱、橫向圍堰搭接的部位，本身屬于整個圍堰體上比較薄弱的部位，力口之其向上游伸展，常常是受水流沖擊最為嚴重的部位。目前對于縱向圍堰上游裹頭的外形設(shè)計，一般將其設(shè)計為直線型或者斜線型，如


圖1和圖2所示。為了防止裹頭附近的沖刷造成裹頭不穩(wěn)定后垮塌，常常耗費大量的投資用于其配套防護，如建設(shè)鋼筋石籠帶或者混凝土柔性排。對于大型水閘工程，在實際的分期施工導(dǎo)流過程中，經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象是，由于縱向圍堰上游裹頭的直線型或者斜線型設(shè)計，造成導(dǎo)流明渠上游進口的水流在裹頭附近發(fā)生強烈的繞流流態(tài)，進而產(chǎn)生一系列的漩渦，漩渦帶擠占了有效的明渠過水面積，造成整個導(dǎo)流明渠過流能力降低，上游水位實測值明顯高于設(shè)計計算值，這樣使圍堰整體的高度必須繼續(xù)提升，增大了工程投資。另一方面，由于裹頭型式設(shè)計不當(dāng)造成的漩渦帶，引起更加強烈的坡腳沖刷和淘刷，需要繼續(xù)加大該部位的防護力度，這樣又加大了工程的投資。

實用新型內(nèi)容為了克服上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省成本的大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，包括用于包裹縱向圍堰和橫向圍堰搭接部分的包裹段、連接包裹段與縱向圍堰前端的連接段，所述包裹段與連接段構(gòu)成圓弧型的裹頭主體，所述裹頭主體與橫向圍堰形成小于90°的轉(zhuǎn)角。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述裹頭主體與橫向圍堰構(gòu)成的轉(zhuǎn)角范圍是50-80。。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述裹頭主體與橫向圍堰構(gòu)成的轉(zhuǎn)角為60°。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述連接段與縱向圍堰在連接處平滑過渡。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述裹頭主體與縱向圍堰等厚。本實用新型的有益效果是本實用新型包裹段和連接段構(gòu)成圓弧型的裹頭主體，水流從裹頭主體通過縱向圍堰一側(cè)的明渠時，裹頭附近的繞流流態(tài)、漩渦帶和回流區(qū)得到了很大的消除，明渠的過流能力有了明顯提高，其結(jié)構(gòu)簡單，無需升高圍堰或增加裹頭的保護設(shè)施，大大節(jié)約了工程投資和工程成本。
以下結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型進一步說明。
圖1是直線型裹頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是斜線型裹頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一種大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，包括用于包裹縱向圍堰和橫向圍堰搭接部分的包裹段31、連接包裹段31與縱向圍堰前端的連接段32，包裹段31與連接段32構(gòu)成圓弧型的裹頭主體，裹頭主體與橫向圍堰2形成一個轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角小于90°。作為進一步優(yōu)選的實施方式，裹頭主體與橫向圍堰2構(gòu)成的轉(zhuǎn)角范圍是50-80°。當(dāng)轉(zhuǎn)角小于50°后，隨著轉(zhuǎn)角的繼續(xù)變小，裹頭附近產(chǎn)生的繞流流態(tài)和漩渦帶現(xiàn)象會逐漸增加；當(dāng)轉(zhuǎn)角大于80°后，裹頭就類似于傳統(tǒng)的斜線或直線型，更不利于漩渦帶及繞流流態(tài)的減弱或消除。作為進一步優(yōu)選的實施方式，裹頭主體與橫向圍堰2構(gòu)成的轉(zhuǎn)角為60°，該轉(zhuǎn)角下的裹頭主體可以在最大程度上消除繞流、漩渦帶和回流區(qū)，也最大程度的減輕了坡腳沖刷和淘刷作用。作為進一步優(yōu)選的實施方式，連接段32與縱向圍堰I在連接處平滑過渡。作為進一步優(yōu)選的實施方式，裹頭主體與縱向圍堰I等厚，有利于裹頭和縱向圍堰I的同時施工圍設(shè)，也保證了裹頭的結(jié)構(gòu)強度。通過工程試驗驗證，如
圖1和圖2所示的直線型或者斜線型的裹頭，水流經(jīng)裹頭進入明渠的過程中，在裹頭附近形成較為明顯的繞流，裹頭后產(chǎn)生一系列漩渦，流態(tài)較為紊亂；同時，繞流也造成了整個縱向圍堰堰腳附近的長條形回流區(qū)，最大堰腳回流流速
O.75m/s，最大堰面回流流速1. 33m/s。由于回流區(qū)的存在，明渠內(nèi)各斷面流速分布不均勻，造成局部流速較大。由于導(dǎo)流明渠過流能力不足，圍堰上游水位壅高到了 10. 13m，超出了圍堰堰頂設(shè)計高程O. 13m，這樣如果要確保水流不滿溢過圍堰的堰頂，則需要把全部的施工圍堰堰頂都加高，這將大大的增大工程的投資。本實施例采用設(shè)有圓弧型裹頭主體的裹頭后，水流能夠更加順暢的通過明渠進口，繞流強度明顯減弱，較大的漩渦也被消除，流態(tài)較好；由于繞流明顯減弱，沿縱向圍堰I堰腳及堰面的流速均被調(diào)整為正向，基本消除了貼縱向圍堰I的回流區(qū)，這樣使得導(dǎo)流明渠進口斷面的流速更趨均勻，各斷面的最大流速亦較小，基本消除了裹頭附近的繞流流態(tài)及漩渦帶和回流區(qū)，明渠的過流能力有了明顯提高，河道上游壅水最大降低了 13cm，符合設(shè)計要求，大大節(jié)約了工程投資。另一方面，水流流過直線型和斜線型的裹頭造成的漩渦帶，會引起強烈的坡腳沖刷和淘刷，需要加大該部位的防護力度，如加大鋼筋石籠帶或者混凝土柔性排的防護范圍和層數(shù)，這樣又加大了工程的投資。由于圓弧型裹頭主體的設(shè)置，漩渦帶消除后，極大的減輕了坡腳沖刷和淘刷作用，設(shè)計和使用者無需再額外增加裹頭的防護設(shè)施，節(jié)省了工程的投資和工程成本。通過工程試驗驗證，斜線型的裹頭造成圍堰外側(cè)產(chǎn)生了長(順?biāo)鞣较?120m、寬50m的沖刷坑，沖深最大達12m，設(shè)有裹頭主體的裹頭沖坑長度、寬度分別減小到55m、24m,最大沖深降低為4. 8m,效果較為顯著。以上所述只是本實用新型優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本實用新型保護范圍的限制。
權(quán)利要求1.一種大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，其特征在于包括用于包裹縱向圍堰和橫向圍堰搭接部分的包裹段(31)、連接包裹段(31)與縱向圍堰前端的連接段(32)，所述包裹段(31)與連接段(32)構(gòu)成圓弧型的裹頭主體，所述裹頭主體與橫向圍堰(2)形成小于90°的轉(zhuǎn)角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，其特征在于所述裹頭主體與橫向圍堰(2)構(gòu)成的轉(zhuǎn)角范圍是50-80°。
3.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，其特征在于所述裹頭主體與橫向圍堰(2)構(gòu)成的轉(zhuǎn)角為60°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，其特征在于所述連接段(32)與縱向圍堰(I)在連接處平滑過渡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，其特征在于所述裹頭主體與縱向圍堰(I)等厚。
專利摘要本實用新型涉及一種大型水閘工程施工導(dǎo)流圍堰的圓弧型裹頭，包括用于包裹縱向圍堰和橫向圍堰搭接部分的包裹段、連接包裹段與縱向圍堰前端的連接段，所述包裹段與連接段構(gòu)成圓弧型的裹頭主體，所述裹頭主體與橫向圍堰形成小于90°的轉(zhuǎn)角。本實用新型包裹段和連接段構(gòu)成圓弧型的裹頭主體，水流從裹頭主體通過縱向圍堰一側(cè)的明渠時，裹頭附近的繞流流態(tài)、漩渦帶和回流區(qū)得到了很大的消除，明渠的過流能力有了明顯提高，其結(jié)構(gòu)簡單，無需升高圍堰或增加裹頭的保護設(shè)施，大大節(jié)約了工程投資和工程成本。本實用新型適用于水利工程中的水閘施工。
文檔編號E02D19/04GK202899145SQ201220591919
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者邱靜, 劉達, 黃本勝, 王麗雯, 王珍 申請人:廣東省水利水電科學(xué)研究院