工程设计,水利施工

摘要:消能防冲是保证建筑物稳定运行的重要前提,文章阐述了泄水闸、冲沙闸、溢流坝、溢洪道、底孔及泄洪洞等出口及下游的消能防冲设施受破坏的原因和改善措施。

11.挑流消能的原理是什么?

关键词:闸坝消能防冲设施;破坏原因;改善措施

利用下泄水流所挟带的巨大动能,因势利导将水流挑射远离建筑物的下游。在挑射过程中,水流受到空气的阻力而扩散,掺入大量空气,降落到下游水面后,又受到下游水体的阻力,形成激烈的漩滚而消能。

1、消能防冲设施破坏的原因

12.面流消能的原理是什么?

1.1 设计方面

当下游水深较大而且比较稳定时,可采取一定的工程措施,将急流导向下游水面,主流与河床之间由巨大的底部漩滚隔开,可避免高速生流对河床的冲刷。

地质勘探实验资料不足,设计上未能发现存在地质问题,因而出现基础不均匀沉陷,或扬压力过高而引进消能工倾斜、倒塌等破坏现象。

13.挑流鼻坎型式有几种?各有何优缺点?

坝址选择或枢纽布置不合理,如坝址选择在接近河湾的末端,或泄洪洞的出口正对河岸。前者会产生偏向水流或回流,淘刷护岸及消能工;后者会引起对岸岸坡破坏。也有由于上游河床变化,引起某些闸孔单宽流量变化,致使消能防冲设施遭受冲刷破坏。

挑流鼻坎型式有连续式和差动式两种。连续式鼻坎设施简单,不易气蚀,在相同水力条件下,挑距比差动式稍远,但水舌较集中,空中扩散较差,对河床冲刷较深。

未进行水工模型试验或试验资料不足,使设计的消能防冲设施不够合理,水流边界条件及流态不好,使消能防冲设施产生气蚀、磨蚀、振动及基础淘刷等现象,进而引起下游河床的冲淤变化及下游水位的变化,使消能防冲设施不能适应变化的情况而遭受损坏。

14.挑流、底流、面流消能的优缺点是什么?

软基上的铺盖长度、厚度不够,截渗墙的深度不足或位置不当,以及排水设施效果不好等,使地基发生渗透变形,引起底板沉陷、开裂。甚至消能工破坏。

工程实际中,消能方式的选择是一个十分复杂的问题,必须结合具体工程,兼顾水力、地形、地质及应用条件进行综合分析选定。上述三种消能型式的优缺点如下:

澳门新葡萄京app下载 ,1.2 施工方面

底流消能的优点:水跃稳定,安全可靠,消能效果好,下游水面波动小。缺点:消力地的工程量大,增加工程造价。

未按设计要求进行施工,如任意抬高消能工的基础或减少结构尺寸,使水流流态及应力状况发生了变化。当按原设计条件运用时,就会引起消能工破坏。

挑流消能的优点:节约护坦工程,可降低造价,消能效果好。缺点:空中雾气大,尾水波动大,要求下游河床抗冲能力强。

施工所用材料质量不符合要求,或施工管理不严,造成混凝土质量差、强度低,出现各种裂缝或混凝土与基岩粘结不好等缺陷,致使在泄洪时发生破坏。

面流消能的优点:主流在表面,底部流速小,不易冲刷河床,有利于漂木、漂冰和宣泄其他漂浮物。缺点:水流衔接形式复杂多变,不易控制。下游水面波动很大,两岸易遭冲刷,有碍航运及水轮机工作。

竣工前,对各过水部分没有进行表面修整及清理工作(如割除施工用钢筋埋件及清除消力池内的石块等杂物),在泄洪时容易造成气蚀及磨蚀等现象。

15.底流消能的型式有几种?

2、消能防冲设施的改善措施

底流消能的型式主要有以下三种:

2.1 岩基的防冲、防淘

降低护坦高所形成的消力地消能。

当冲刷、淘刷的主要原因是由于下游水深不够,水跃不能发生在消力池内或护坦上时,可以在护坦末端设置一道鼻坎,将水流挑至远处河床(但要防止挑流冲刷影响结构物及岸坡的稳定)。也有采取在护坦下游建造辅助小坝抬高尾水,或增设消力墩等办法处理。

在护坦末端修建消力坎所形成的消力池消能。

面流消能工坎脚下游河床未作护坦,在不均匀泄水产生的横向水流冲击下引起冲刷、淘刷时,可以在坎脚下游设置与坎台同高的顺流潜水墩,截断横向水流,并对已经破坏的河床基岩采取混凝土封闭处理的措施,以增强消能工的稳定。

以上两种型式加上趾墩、消力墩、尾槛等辅助消能工程所形成的综合式消力池消能。

挑流消能工如果因下游水垫不足,引起冲刷,危及结构物安全时,除对结构物采取防护措施外,可在下游修建壅水坝以形成必要的水垫,防止发生过大的冲刷。

16.为什么要在挑流鼻坎内设置通气孔?

当挑流消能工挑距不够,因而影响结构物的稳定时,可在溢流面设置隔墙,使少数闸孔开启时水不致因沿坝面扩散,造成出坎单宽流量减小而抛射不远现象,隔墙可自闸墩延伸至挑坎,每孔或每二孔设一道。

在挑流鼻坎内设置通气孔主要是为了避免挑流时高水流带走水舌下面的空气而形成真空,影响挑射距离。

如因河床基岩本身节理裂隙发育而抗冲能力不够时,则可根据具体情况,分别采用设置钢筋混凝土防护层或对被水平节理节切割的巨块岩石采用锚筋锚固,并用水泥砂浆嵌缝的措施,以提高抗冲能力。

17.挑流鼻坎为什么容易被破坏?

2.2 软基的防冲、防淘

泄水建筑在泄洪时,挑流鼻坎表面要承受高速水流的冲刷,磨损很大。而许多工程因施工等原因,挑流鼻坎表面不平整,混凝土强度及耐磨达不到设计要求,经常造成鼻坎表面混凝土脱落,钢筋裸露,影响工程正常运行。

增设消力池和尾槛由于护坦布置太高或者下游河床过低,使下游水深不能保证下泄水流在护坦上形成水跃,河床受到较大流速冲刷不断下降。使尾水位越来越低,因而破坏海漫时,可在护坦上加浇一层钢筋混凝土防护层,并增设消力池和尾槛,以使水跃发生在护坦上,防止下游海漫和河床的冲刷。

18.陡槽段混凝土衬砌为什么分缝?

综合改善措施软基的冲、淘破坏,有时是由多种因素所造成,则须采取多种措施改善之。例如当采用面流消能的溢流坝由于护坦布置过高,下游水深小于跃后水深,因此泄洪时经过坎台的水流形成远驱式水跃,而河床的另一侧因布置有电站却产生淹没水跃,这两种流态便在电站一侧产生大片回流;同时过坝水流受电站尾水影响不能横向扩散,造成主流集中,形成单宽流量过大的折冲水流,从而引起海漫冲毁、护坦底下淘空等破坏情况时,首先应增建或延长导水墙,使泄洪与电站尾水分流,然后采用在护坦上加尾槛或将连续式坎台改成差动式坎台的措施,以减弱回流和冲刷;或在护坦末端下设置用冲击钻钻孔建造的连续式钢筋混凝土防冲齿墙,以防止护坦基础淘空而引起护坦沉陷、断裂。

为了适应混凝土因温度变化所引起的膨胀和收缩以及由于地基的不均匀沉陷所产生的变形,混凝土衬砌需设置纵横缝。

2.3 岸坡的防冲、防淘

19.接缝有哪几种型式?并用何种材料止水?

增做或延长导水墙,以改善水流扩散情况,减少回流。

接缝一般有平接缝、键槽缝、搭接缝及齿槽缝等四种型式。缝内要设置止水,止水可用金属片或沥青砂浆。止水的施工质量必须严格保证,以防急流钻入衬砌下面产生很大的动水压力而掀起衬砌板。

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