[發明專利]在地下古河道古沖溝構筑地下水庫的方法

有效

• 申請號: 201310268231.6
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103306236A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 梁新
• 申請（專利權）人: 梁新
• 主分類號: E02B3/00
• 分類號: E02B3/00;E02B3/10;E02B3/16;E02B1/00;E03B3/34
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 黃永校

1.在地下古河道古沖溝構筑地下水庫的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）對地下古河道、古沖溝的勘察，具體勘察步驟如下：

（A）勘察地下古河道古沖溝的地名、地層、成因、走向、長度、地下含水層厚度以及地下標高與地面標高；

（B）評估地下水源條件，在步驟（A）的基礎上，進一步查明上游補給水源的類型，了解當地年降雨量、大氣蒸發量以及庫內地下水位的變化情況，包括豐水期最高洪水位標高、枯水期最低水位標高及歷時和正常水位標高及歷時；測出地下水庫水力坡降，估算補給潛水流量，計算地下水庫最高洪水位的過水最大流量、地下水庫正常水位的過水流量和最低水位的過水流量；

（C）根據地下水庫壩址基礎的地質地形條件，選擇較狹窄的壺口河段，地下河床底部為不透水巖土層，兩側為對稱的形狀呈“U”字型；壩體基礎巖土層為完整堅硬、不透水性的巖土層；

（D）根據地下水庫庫區地質地形條件，選擇地下河道較寬闊且較長的，較平緩的，有較厚的含水層的地層，以保證地下水庫有較大的蓄水容量；庫區內地下河床兩側分水嶺標高高于地下水庫控制水位設計標高，以保證水庫建成蓄水后，庫內水不能往庫外泄漏；在喀斯特較發育地區，地下水庫庫區選擇在喀斯特發育較弱，基巖較完整的河段，以防庫水滲漏；

（2）設計地下水庫壩體，具體步驟如下：

（A）壩型的選擇，采用地下溢流壩的壩體類型；

（B）設計地下壩高與壩頂溢流斷面，具體方法如下：

①、首先對擬建地下水庫庫區內地面現有的工、農、林、牧以及房屋和道路各種行業的活動總荷載對地面以下土層持力層承載力的要求進行評估，初步確定從地面至地下水庫壩頂過水溢流斷面頂部之間的土層厚度，即預留滿足地面荷載的土層厚度；然后測出地下水庫庫區內豐水期最高地下水位標高與正常水位標高，地下水位標高變化較小保持歷時最長時間，以月數計；

②、預留地面荷載持力層土層厚度的設計，用最高地下水位標高作預留地面荷載持力層土層底板標高，以確保在地下水庫建成后，地下水庫水位對庫區地面及周邊原有的環境生態，以及各種設施不受影響；

③、壩頂標高設計，以正常水位標高為地下水庫壩頂設計標高，確保地下水庫蓄水量的正常性與效益的持續性；

④、壩頂溢流斷面設計，以地下水庫最高水位標高與正常水位標高之間的斷面高為壩頂過水溢流斷面，確保豐水期最大過水流量能順利地從壩頂溢流面通過，不會因洪水期水位上升，影響上部土層產生軟化或下陷等現象；

（C）地下溢流壩體的設計，采用沖孔樁構建成地下連續墻防滲壩體，地下溢流壩主體結構為大直徑鋼筋砼排樁，樁之間互相緊貼，鋼筋砼樁入巖為樁長的1/3樁長；在鋼筋砼排樁上游側緊靠每兩條鋼筋砼樁之間的接觸三角處位置增設一排小直徑素砼樁，以御防鋼筋砼樁之間滲漏水；利用沖孔樁機在施工過程中，沖錘上、上沖擊造孔把孔壁周邊巖土層擠實，提高巖土層密實度、內摩擦角以及變形模量；

（3）地下水庫庫區防滲壩體設計，地下水庫庫區河床兩岸地下分水嶺標高要高于地下水庫控制水位設計標高，以保證地下水庫建成蓄水后，庫區水不能往庫外泄漏；對于庫區局部河段地下分水嶺標高低于地下水庫控制水位標高的地段，構筑地下水庫庫區防滲壩；庫區防滲壩體，由鋼筋砼排樁和防滲排樁組成；鋼筋砼排樁的設計如下步驟（A），防滲排樁的設計如下步驟（B）：

（A）鋼筋砼排樁的設計，鋼筋砼排樁之間互相緊貼，樁徑Φ800-1000mm，樁端入巖層或地下不透水粘土層中1/3樁長；樁頂高度大于地下水庫有效控制水位設計標高2.0-3.0m；

（B）防滲排樁的設計,防滲樁布設于鋼筋砼排樁的水庫內側，緊貼鋼筋砼樁之間接觸的三角處，以防止鋼筋砼樁之間空隙漏水；

（4）地下水庫壩體的穩定評估，通過計算壩體的抗剪強度進行驗算；

（5）按照步驟（2）的設計，對地下水庫壩體進行施工，采用沖孔樁機或旋挖樁機為施工機械，先安排鋼筋砼樁的施工，一個星期后安排壩體素砼樁的施工；

（6）按照步驟（3）的設計，對地下水庫庫區防滲壩進行施工；

（7）測繪地下水庫縱剖面圖，計算地下水庫含水巖土層體積、地下水庫蓄水量和地下含水層的平均分離水量；

（8）對地下水庫蓄水量的科學利用，繪制地下水庫水位與蓄水量關系曲線圖，以該曲線圖為用水抽水的指南和依據，實行計劃科學用水；在水庫壩體上游側設一口水位觀測井，為水庫中觀測水位的永久觀測井；抽水前，先觀測水位，了解水庫現存水量情況，然后按計劃定時定量抽水；抽水后，把抽水時間迄止與抽水前后水位和抽水量記錄立檔；每次抽水后，要增加測量水位次數，掌握水位恢復的周期與歷時時間；當水位尚未恢復之前，嚴禁超量抽水；

（9）在枯水期，當地下水庫出現最低水位歷時較長時間時，進行地下水庫回灌補水措施；補水措施如下：

（A）在地下水庫上游或支流建造集水柜、集水壙或集水庫，然后將這些儲水引入地下水庫中；

（B）從庫外挖渠引水，把庫外水源引給地下水庫回灌補水；

（C）在庫外打井引水回灌補水。

2.根據權利要求1所述的在地下古河道古沖溝構筑地下水庫的方法，其特征在于，步驟（3）所述的防滲排樁包括深層攪拌樁、高壓水泥漿旋噴樁或素砼樁，

①、當壩體處于沙層或砂礫層，沙和礫石粒徑較小，含泥質少，含水量小，地下水沒有承壓力現象時，防滲排樁宜采用高壓水泥漿旋樁；防滲排樁布設于鋼筋砼排樁的水庫內側面，防滲排樁與鋼筋砼排樁互相平行，間距300mm，利用高壓水泥漿旋噴樁的擴散，把鋼筋砼排樁與水泥漿旋噴樁固結成一幅地下防滲墻壩體；

②、當壩體在粉土層、粉質粘土層、淤泥層或雜填土層時，防滲排樁采用深層攪拌樁，兩排防滲排樁布設于鋼筋砼排樁的水庫內側面，與鋼筋砼排樁互相緊貼，防滲樁之間互相御接100mm，連續施工，樁端入不透水土層0.5-1.0m，樁頂高度大于地下水庫控制水位設計標高2-3m；

③、當壩體在粉土層或砂礫層，地下水較豐富，但地下水沒有承壓性時，防滲樁采用素砼樁，素砼樁布設在鋼筋砼樁的水庫內側面，緊貼鋼筋砼排樁，樁端入地下不透水土層0.5-1.0m，樁長與鋼筋砼排樁一致；

④、當壩體在細砂層或砂礫層，礫石層較厚，且粒徑較大，地下水很豐富，具有很大的承壓力，同時地下水庫庫內水側壓力較大時，防滲樁采用素砼樁，防滲排樁要緊貼鋼筋砼排樁，鋼筋砼排樁施工在前，防滲排樁施工在后，防滲排樁樁端入地下不透水土層0.5-1.0m，樁長與鋼筋砼排樁長度相等。