[發明專利]一種之字型階梯壩及其施工方法

有效

• 申請號: 202110276093.0
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113106930B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 喻國良;王銳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02B7/02
• 分類號: E02B7/02;E02B8/06;E02B8/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

1.一種之字型階梯壩，其特征在于，包括：

設置于上游的水平段，所述水平段為排水進口段，所述水平段的正面投影角度呈直角階梯型結構，用于平衡下泄水流的能量分布；

設置于中游的之字型階梯段，且所述之字型階梯段位于所述水平段的下游；所述之字型階梯段包括若干相同結構的斜角三角型臺階，且若干所述斜角三角型臺階自上而下交錯排列相互連接構成鋸齒狀橫向坡腳結構，所述鋸齒狀橫向坡腳結構的上下相鄰兩階鋸齒狀橫向坡腳結構傾斜方向不同，用以使下泄的水流在流經此段時發生左右剪切晃動和非均衡的壓差，產生氣旋，使下泄的水流提前進行摻氣減蝕保護，增加水流沿程水頭損失，起到泄洪消能的作用；

設置于下游的直角型階梯段，且所述直角型階梯段位于所述之字型階梯段的下游；所述直角型階梯段包括若干直角型臺階，且所述若干直角型臺階自上而下連續相接構成一體，用以防止自中游的所述之字型階梯段下泄的水流發生歪斜跳躍，達到平衡左右壓差的效果；

所述水平段、所述之字型階梯段和所述直角型階梯段自上而下連續相接為整體式的之字型階梯壩；

所述水平段為不大于4階的直角階梯型結構；

所述水平段的第1階直角型階梯面連接下泄水流的來流渠道，且所述第1階能根據來流渠道調整階梯角度和長度；所述水平段的第2階至第4階呈水平布置，且第2階至第4階相對于其底板的垂直高度與所述之字型階梯段的斜角三角型臺階相對于其底板的垂直高度相等。

2.根據權利要求1所述的之字型階梯壩，其特征在于，所述之字型階梯段包括至少相同結構的4級階梯，其中，1級階梯由2階相同的斜角三角型臺階自上而下連續交錯排列構成。

3.根據權利要求1所述的之字型階梯壩，其特征在于，所述之字型階梯段的斜角三角型臺階的水平斜角和垂直高度需根據實際工程應用中之字型階梯壩的長度和水深調整，其中，所述水平斜角的范圍為1°-20°；所述垂直高度的范圍為2cm-5cm；水平長度的范圍為2cm-5cm。

4.根據權利要求3所述的之字型階梯壩，其特征在于，所述之字型階梯段的斜角三角型臺階的水平斜角面根據實際的水流強度調整斜角面的角度，所述斜角面的角度調整范圍為1°-20°。

5.根據權利要求1所述的之字型階梯壩，其特征在于，所述直角型階梯段的直角型臺階相對于其底板的垂直高度與所述之字型階梯段的斜角三角型臺階相對于其底板的垂直高度相等。

6.根據權利要求5所述的之字型階梯壩，其特征在于，所述直角型階梯段包括至少4階直角型臺階。

7.一種權利要求1-6任一項所述的之字型階梯壩的施工方法，其特征在于，包括：

步驟1：在壩體表面開挖出溢洪道的斜坡面，在坡面上、中、下游扎設用于成型直角型臺階的鋼筋籠，澆筑混凝土形成直角型臺階，完成上游水平段和下游直角型階梯段施工；

步驟2：將中游的每一階直角型臺階的底板上的混凝土鑿除掉，形成用于安裝斜角三角型臺階的凹槽；

步驟3：在凹槽內用混凝土澆筑多個相同結構的斜角三角型結構，作為之字形階梯段所用的斜角三角型臺階；在每個凹槽內安裝一階斜角三角型臺階，每相鄰兩個斜角三角型臺階交錯布置，為一級斜角三角型臺階；

步驟4：對斜角三角型臺階底部進行鉆孔植筋，將植筋與溢洪道中游底板的鋼筋焊接，使斜角三角型臺階固定到凹槽內；

步驟5：將斜角三角型臺階與凹槽固定后，在每兩個斜角三角型臺階之間的縫隙內填充密封樹脂，并在表面涂抹水泥砂漿，使每一級斜角三角型臺階形成一個整體并固定在凹槽內，完成之字型階梯段施工；

步驟6：在之字形階梯段與上游水平段、下游直角型階梯段之間的縫隙內填充密封樹脂，并在表面涂抹水泥砂漿，得到之字型階梯壩，并對之字型階梯壩進行養護。