一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井，其特征在于，沉井呈立式放置，沉井底部敞开，纵向两侧开口，沉井由骨架、上支撑梁、下支撑梁、围护板、传送装置和安全天井组成，围护板安装在骨架横向两侧及顶部位置，围护板将骨架纵向围成沉井通道，安全天井安装在骨架的顶部并与沉井通道连通，传送装置的传送带纵向设置在沉井通道内，多个沉井通道纵向拼接形成泄流槽通道。本实用新型专利技术极大减少土方开挖量，缩短成槽时间。露天放坡开挖的截面是下窄上宽的倒梯形，而沉井式开挖方法的开挖截面是矩形，极大减少断面面积。

A kind of open caisson used for mechanical excavation of discharge channel of barrier lake

【技术实现步骤摘要】
一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井
本技术涉及减灾技术，尤其是一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井。
技术介绍
堰塞湖是一种主要由地震、降雨和融冰等原因引起的大规模山体滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害在河道中形成堰塞体，堰塞体堵塞河道而蓄水形成湖泊。大型堰塞体高几十米，长几百米，如不及时处理，库水位上涨，不仅淹没上游村镇、道路和农田等，结构松散和稳定性差的堰塞体极可能发生溃坝，对下游造成巨大洪涝灾害，且水位越高，库容量越大，灾害造成的损失越大，所以对这类堰塞湖需进行应急处置，在尽可能短的时间内，排除蓄积的湖水，降低水位，减少损失，消除溃坝风险。现有主要处置方法有机械开槽引流、爆破开挖引流、湖水机械抽排、引流冲刷和虹吸抽排等。最常采用的是机械开槽引流，采用机械开挖引流槽排泄湖水，降低水位，其开挖方法是露天倒梯形断面放坡开挖，需要多台挖掘机以接力的方式进行开挖。这种开挖方法存在多方面不足：一是开挖土方量大，增加了开挖机械数量，延长了开挖时间，耗费了宝贵的抢险处置时间，同时还增加了土体存放困难；二是现场抢险人员存在安全风险，这种风险主要来自山体二次滑坡崩塌和泄流槽人工斜坡的不稳定性；三是泄流过程中，水流对泄流槽的冲刷是随意不可控的，易形成巨大下泄洪峰，危害下游。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有机械放坡开挖泄流槽技术中存在的不足，提供了一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井，可极大减少土方开挖量、缩短成槽时间、降低抢险人员安全风险和降低下泄洪峰，从而降低堰塞湖带来的风险和损失。本技术尤其适用于由碎石组成的堰塞体。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井，沉井呈立式放置，沉井底部敞开，纵向两侧开口，沉井由骨架、上支撑梁、下支撑梁、围护板、传送装置和安全天井组成，围护板安装在骨架横向两侧及顶部位置，围护板将骨架纵向围成沉井通道，安全天井安装在骨架的顶部并与沉井通道连通，传送装置的传送带纵向设置在沉井通道内，多个沉井通道纵向拼接形成泄流槽通道。进一步，所述沉井的横截面分为矩形面和顶部拱形面，矩形面的骨架顶部水平设有上支撑梁，底部水平设有下支撑梁，其中支撑梁的安装顺序为上支撑梁与骨架同步安装，下支撑梁在开挖结束后再安装。进一步，所述骨架由梁和斜拉杆组成，梁分为立梁、纵向梁和拱梁，其中立梁和拱梁采用连接结构或整体成型。进一步，沉井还包括安装过程工件立桩，安装过程中，立梁的底部内侧设有立桩，骨架通过立桩入土定位，在开挖结束后，立桩拔除之前再安装下支撑梁。进一步，每节沉井通道内的同一侧分别设有一套独立的传送装置，传送带纵向设置在围护板和/或骨架内侧，各节传送带之间传送衔接；各节传送带在传送方向上呈向上倾斜，相邻两节在传送方向上呈叠瓦状布置。本技术的有益效果是有利于堰塞体上开挖泄流槽，使用普通挖掘机在沉井内开挖，掏空沉井脚下土体，沉井在自重和上覆土重作用下自动下沉，挖掘的土体通过传送装置上的传送带运送到堰塞体下游出口处。本技术具备以下优点：1.极大减少土方开挖量，缩短成槽时间。露天放坡开挖的截面是下窄上宽的倒梯形，而沉井式开挖方法的开挖截面是矩形，极大减少断面面积；2.减少土方外运量。当沉井顶面低于堰塞体顶面时，挖出的土体可直接堆放在沉井顶面，可节省人力和成本；3.整个沉井采用装配式结构，安装速度快，时间短；4.抢险人员在沉井内作业，不受二次滑坡威胁；5.沉井对水流侧向侵蚀具有较大的约束作用，从而抑制泄流槽两侧的冲刷和崩塌，降低洪峰量级，减少洪灾危害；6.挖掘过程中，通过采用立桩而不是横向支撑梁抵抗侧向土压力作用，使挖掘机在作业时能无障碍自由移动，提高挖掘速度。附图说明图1为本技术沉井示意图；图2为堰塞湖泄流槽开挖完成后沉井纵剖面示意图；图3为图2泄流槽开挖过程中沉井A-B横断面示意图；图4为图2泄流槽开挖完成后沉井C-D横断面示意图。图中，1、骨架；2、围护板；3、上支撑梁；4、传送装置；5、安全天井；6、立桩；7、下支撑梁。具体实施方式结合以下实施例和附图对本技术作进一步说明，但本实施例仅用于说明本技术的技术方案，而非对本技术保护范围的限制。某堰塞湖的堰塞（坝）体沿河道方向长180m，顶面宽190m，高出水面56m，中间低两侧高，主要由碎石组成。采用沉井式施工方法开挖泄流槽进行排险，设计泄流槽长180m、宽6m、深15m，沉井采用拱形端面，总高度8m（包括矩形部分高6m和圆拱部分高2m）和宽6m，每节长8m，共23节，合计长184m，有5台挖掘机，每台负责约5节沉井共40m长度范围内土体开挖，配2～3台小型带破碎锤的小型挖掘机，用于孤石破碎和立桩打入，还有2～3台装载机，挖掘机为中型，以三一重工生产的SY225液压履带挖掘机为例，其主要参数有：总宽2980mm，总高（至驾驶室顶棚）3440mm，尾部回转半径2900mm，最大卸载高度6730mm，重22.3吨，标准斗容量1.0m3。小型挖机宽约1900mm。如图1，图2所示，一种沉井，由骨架1、上支撑梁3、下支撑梁7,围护板2、传送带4和安全天井5组成，上支撑梁3通过铰接固定在骨架1上。如图2，图3，图4所示，开挖方法主要包括四个步骤：露天浅槽开挖；第一阶段沉井安装（包括骨架、上支撑梁和侧向围护板的安装）、立桩打入和土体挖掘；第二阶段沉井安装（包括其余围护板、传送带和安全天井的安装）、立桩打入和土体挖掘；下支撑梁的安装与立桩拔除回收。以下是具体实施步骤：S1、挖掘作业人员在堰塞体较低部位用挖掘机和装载机等机械进行露天放坡预开挖一浅槽，一般在顺河道方向选定底部为碎石砂土断面作为泄流槽开挖线路，线路采用直线或弧度不大的曲线；槽底宽6.5m（比沉井宽6m大0.5m，便于沉井安装），槽深约3.0m，两侧斜坡坡比1:1.3，挖掘机直接将土体卸载到坡顶外，槽底平整。成槽后，保留5台用于挖掘的中型挖掘机停放在靠上游的槽内备用，其中最上游一台面向上游停放，其余面向下游停放，还有2～3台小型挖掘机，其他设备离开。与此同时，沉井安装人员在浅槽附近场地准备各类组装构件。S2、第一阶段沉井安装与挖掘，在浅槽内从下游往上游依次安装各节沉井的骨架1、上支撑梁3和3m高的侧向围护板2，将3m的立桩紧靠骨架1纵梁或横梁或其它固定支架击入土2m，每安装完一节，有一台挖掘机即刻进入沉井内开始挖掘作业，第二节安装好后，第二台挖掘机进入沉井开始作业，当更多沉井安装好后，平均分配每台挖掘机作业范围，最后每台挖掘机负责相邻沉井内土体的挖掘，然后将侧向围护板3均加高到6m，小于挖掘机最大卸载高度6.73m，围护板分两次安装是为了尽快安装好更多沉井，让更多挖掘机投入作业，争取时间。这一阶段挖掘机直接将土卸载到侧向围护板2外。挖掘时，必须将沉井脚下土体挖除掏空，使沉井在自重作用下下沉，同时要不断将立桩6打入土中，始终保持有一定入土深度。所述沉井，为立式放置，由若干节紧挨排列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井，其特征在于，沉井呈立式放置，沉井底部敞开，纵向两侧开口，沉井由骨架、上支撑梁、下支撑梁、围护板、传送装置和安全天井组成，围护板安装在骨架横向两侧及顶部位置，围护板将骨架纵向围成沉井通道，安全天井安装在骨架的顶部并与沉井通道连通，传送装置的传送带纵向设置在沉井通道内，多个沉井通道纵向拼接形成泄流槽通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井，其特征在于，沉井呈立式放置，沉井底部敞开，纵向两侧开口，沉井由骨架、上支撑梁、下支撑梁、围护板、传送装置和安全天井组成，围护板安装在骨架横向两侧及顶部位置，围护板将骨架纵向围成沉井通道，安全天井安装在骨架的顶部并与沉井通道连通，传送装置的传送带纵向设置在沉井通道内，多个沉井通道纵向拼接形成泄流槽通道。


2.根据权利要求1所述的一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井，其特征在于，所述沉井的横截面分为矩形面和顶部拱形面，矩形面的骨架顶部水平设有上支撑梁，底部水平设有下支撑梁，其中支撑梁的安装顺序为上支撑梁与骨架同步安装，下支撑梁在开挖结束后再安装。


3.根据权利要求1或2所述的一种用于堰塞湖泄流槽机械开挖的沉井，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯龙清，徐红梅，李明东，侯志川，彭子洋，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：新型
国别省市：江西;36