[实用新型]一种改善围岩稳定条件的渐变段结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程，尤其涉及用于水工隧洞的渐变段结构。

背景技术

水利水电工程中的闸门一般为方形断面布置，而与闸门段邻接的隧洞段为了保证洞室围岩稳定，往往采用圆形断面，方形闸门段与圆形隧洞之间一般采用渐变段过渡。渐变段开挖断面由方形渐变为圆形，开挖体形复杂且不规则，极大地削弱了洞顶岩体的拱效应，不利于洞室的围岩稳定，尤其是在复杂地质条件下，渐变段洞顶围岩稳定问题更为突出。

实践中也有对此问题的研究而进行的过渡段改进，例如中国专利CN202139577U提出考虑到水流冲刷对渐变段的渐变曲面形状提出改进，使水流平顺，减轻对隧洞的冲蚀，这种改进在一定程度上可以缓解水流冲蚀的压力，对隧洞起到一定保护作用，但是针对隧洞本身形状的改进，一方面难以克服开挖时洞顶围岩造成的压力，另一方面对渐变段形状要求高，提高了实际的作业难度和施工成本。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改善围岩稳定条件的渐变段结构，其适用于方形闸门段到圆形隧洞段的过渡结构，能有效提高渐变段的围岩稳定性。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种改善围岩稳定条件的渐变段结构，所述渐变段结构连接方形闸门段和圆形隧洞段，所述渐变段结构包括外侧开挖断面和内侧过水断面，所述开挖断面为全长城门洞形，所述过水断面在所述方形闸门段的一侧为方形，在所述圆形隧洞段的一侧为圆形，在所述方形闸门段和所述圆形隧洞段之间为过渡断面，所述渐变段开挖断面的洞径大于所述过水断面的洞径，所述渐变段开挖断面和所述过水断面之间用混凝土填充。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用以下进一步的技术方案：

所述渐变段内侧过渡断面为由方形至圆形的渐变段曲面。

本实用新型的渐变段结构在开挖时采用城门洞形的开挖断面，开挖体形简单、施工实施方便，隧洞成洞条件得到了较大的改善，节省了隧洞支护投资，加快了隧洞进洞的施工进度，减少了渐变段洞顶塌方的风险，在隧洞成洞后通过结构坚固的混凝土在开挖断面和过水断面之间进行填充，对过渡段的过水断面形状进行改造，形成方形至圆形的过渡，满足方形闸门段至圆形隧洞段的渐变要求，混凝土填充结构能够对隧洞周边起到加固作用，又能够对抵御隧洞内的水流冲蚀作用，并且，在形成过渡断面时对渐变段曲面的形状要求不高，能够降低施工难度，节省施工时间和成本。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为图1的C-C剖视图。

具体实施方式

参照附图。

本实用新型的渐变段结构用于连接方形闸门段1和圆形隧洞段2，该渐变段3结构包括外侧开挖断面4和内侧过水断面5，开挖断面4为城门洞形，过水断面5在方形闸门段1的这一侧为方形，在圆形隧洞段2的这一侧为圆形，在方形闸门段1和圆形隧洞段2之间为过渡断面，过渡断面为由方形至圆形的渐变段曲面，过渡断面可以采用如图4所示的圆角过度形曲面，也可以采用其他一些设计更为严谨的规则过度曲面，开挖断面4的洞径大于过水断面5的洞径，开挖断面4和过水断面5之间用混凝土6填充。

施工时，根据方形闸门段1和圆形隧洞段2的开挖断面形式确定渐变段3的开挖断面4，城门洞形的隧洞能够最大程度减小开挖对围岩稳定性的影响，尤其是拱形上表面对于隧洞上部岩体的影响，防止塌方，开挖断面4完成后，根据方形闸门段1和圆形隧洞段2的过水断面形式确定渐变段3的过水断面5，在过水断面5和开挖断面4之间填充混凝土6，最终形成本实用新型的过渡段结构。