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關(guān)鍵詞:水庫;溢洪道;加固;水閘;問題
中圖分類號:P343文獻標識碼: A 文章編號:
前言
溢洪道是為宣泄超過水庫調(diào)蓄能力的洪水或降低庫水位,保證水庫工程安全而設置的泄水建筑物。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗可知,加強對溢洪道地基滲透水流的控制,是保證溢洪道安全運行的重要因素之一。因此,做好溢洪道防滲排水系統(tǒng)的設計十分重要。
1建閘問題
我國的一些中型水庫,為便于管理,溢洪道大多是開敞式的。其中一些水庫,因距河道不遠,當汛期河水上漲時,排洪道常受河水頂托,以致即使遇上一般洪水,水庫下游灌溉范圍內(nèi)就常遭受大面積的澇災。如某縣的聯(lián)合水庫,雖已加固多年,但因溢洪道開敞式的,排洪道常受河水水位頂托,致使水庫下游耕地常遭淹浸。為減輕澇災,水庫只能采取控制運行,不能充分發(fā)揮水庫應有的效益。類似情況,還有某市的另一水庫。因此,筆者認為,對距河道不遠,排洪時易受河水頂托的水庫,溢洪道應增建泄洪閘,這樣才能充分發(fā)揮水庫應有的效益。
2閘室問題
(1)過去某地所建的閘室,大多是在閘室底板下游端建有一道橫向排水暗溝,地板下的滲線就假定成三角形狀,即排水滲入處的滲水壓力水頭為零。這顯然是不符合實際情況的,因滲入處既然有滲水滲入,該處必然存在壓力水頭,其值大小,與排水體的尺寸大小,特別是與順水流方向的長度有關(guān)。如排水體尺寸較大,順水流長度較長,此時壓力水頭就較小,為便于計算,可假定壓力水頭值為零。但若閘室底版下的排水暗溝,尺寸不大,順水流方向長度較短,壓力水頭值就較大,此時仍假定壓力水頭值為零,則計得閘室整體穩(wěn)定安全系數(shù)就會偏大,因而該壓力水頭值應考慮,其值大小,可參照(滲流計標分析與控制)一書的有關(guān)公式進行計算。
(2)當閘前的混凝土防滲鋪蓋止水縫失效時,若按原設計要求修復是有一定困難的。對這種情況,我們曾在某水閘采用防水膠泥于混凝土鋪蓋上防滲已失效的止水縫處填塞處理,經(jīng)多年觀察,在閘前6.5m穩(wěn)定水頭作用下,防滲效果比較理想,可參考采用。
(3)根據(jù)水閘設計規(guī)范,交通橋及工作橋均宜采用預制吊裝構(gòu)件。但該“規(guī)范”主要是從平原水閘的設計經(jīng)驗總結(jié)出來的,而從我市一些水庫水閘的設計情況來看,因水閘附近施工場地較窄小,不便于施工,不得不將原設計的交通橋工作橋的預制吊裝構(gòu)件,改為現(xiàn)場澆筑構(gòu)件。故水閘的交通橋及工作橋是否采用預制吊裝構(gòu)件,需視是否有足夠的施工場地而定
(4)當水閘采用弧形閘門開啟時,為保證閘門范圍運行可靠,常在閘門軌道范圍內(nèi)做成實體。但我市有些水閘是考慮了當弧形閘門作最大開度時,閘門上部懸空部分約占閘門弧形的60~65%左右,從多年的運行記錄看,運行是可靠的。經(jīng)過這樣的改設,閘墩下游部分的高度降低了,節(jié)省了工程量,降低了工程造價。
(5)為防止繞閘滲流,我們曾采用以下工程措施;
①在閘側(cè)設長刺墻。如某閘,在閘側(cè)設了10m長的混凝土刺墻防滲
②在閘側(cè)土壩墻坡建一段混凝土護坡防滲(混凝土塊間用止水膠泥填塞),并在閘室兩側(cè)各建兩道短刺墻(約2m長)防止接觸滲透。
上述兩種防滲措施究竟采用了哪種好,則需根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定。
(6)某水閘基礎(chǔ)為巖基,施工開挖時發(fā)現(xiàn),右側(cè)風化程度較強,閘身與基礎(chǔ)間的摩擦系數(shù)比原設計的偏小,為增大右側(cè)閘身與基礎(chǔ)閘的摩擦系數(shù),我們在這段基礎(chǔ)加設了插筋,插筋直徑約32mm,長度約2m,間距2.5~3.0m,梅花型排列,將閘身與基礎(chǔ)連接在一起。
3水閘擋土墻問題
⑴對于水閘擋土墻,除墻身較低的一般采用重力式漿砌石擋土墻外,其余墻身較高的,只要地基條件符合設計要求,一般都盡可能采用衡重式漿砌石擋土墻,并在墻前澆一層18~20cm厚的混凝土防沖層(如擋土墻位于閘前,則作防滲層用)。實踐證明,這種形式的擋土墻是較經(jīng)濟的。
⑵水閘泄洪時,靠近水閘上游的水位線將有明顯的降落,這對靠近水閘上游的導水墻段的穩(wěn)定性是有很大影響的。如某閘,根據(jù)水工模型試驗,當校核洪水位時,洪水位由29.3m開始,至閘前處則降至28.53m,降低0.77m。而墻后水位仍是29.3m,故靠近上游的導水墻段所承受的最大水壓力差為0.77m.這對該段導水墻的穩(wěn)定性最為不利。這方面的分析,也應引起重視,做好接墻的排水設施。
⑶水閘前的導水墻,大多是漿砌石結(jié)構(gòu),而漿砌石本身是滲水的,雖墻前澆了一道混凝土防滲層,但若墻后未批水泥砂漿防滲層,墻后水仍有可能沿著漿砌石墻身往下滲,故為防止這種情況的出現(xiàn),在墻后加批了一層水泥砂漿防滲層。
4泄槽段問題
當消力池躍前斷面流速大于16~18m/s時,由此而帶來的沖擊振動空蝕等問題都極為嚴峻。因此,此時不宜在池中設置消力墩。某水庫溢洪道消力池,按50年一遇設計標準復核時,入池流速已大于19m/s,如要在池中設置消力墩,就要控制入池流速小于16~18m/s。為此,我們在池槽段上消耗部分能量,從而使入池流速小于允許值。具體做法是在池槽斜坡面上設置一定數(shù)量的臺階,利用臺階上形成的旋渦及分散摻氣,達到消能目的,并消弱池槽上的沖擊波。經(jīng)模型試驗,臺階共26個,臺階高度為25cm,間距為3.8cm當50年一遇設計標準時,臺階消能為30%,使入池流速由19m每秒,減至16m/s,因而符合設計要求。
5消能問題
⑴對消能池設計,一般要求布置在直線上。但某市某水庫溢洪道消力池,應地形所限,為節(jié)省工程量,將部分消力池布置在轉(zhuǎn)彎111°的彎段內(nèi),工程完成后。雖遇一般洪水,但泄洪流態(tài)頗為不穩(wěn)而造成下游河岸坍塌。經(jīng)分析,當遭遇設計洪水時,計算的水躍長度為51.3m,而布置在直段上的消力池長度只有11m,消力池直線段長度只占計算水躍長度的21%,這樣,因此水流大部分的能量未能在直段內(nèi)消除,致使形成急流流態(tài)轉(zhuǎn)彎而造成下流河床流態(tài)紊亂。
為解決上述問題,我們在原工程布置基礎(chǔ)上,盡量將消力池直段加長由原來的11m加長置29m,而使直段長度與計算水躍長度的比率,由原來的21%增至56%。經(jīng)過水上模型試驗,在設計洪水的情況下,彎段內(nèi)的橫向水位差,原工程為5.1m,而加固工程為0.75m,相比之下,加固工程彎段內(nèi)的橫向水位差已降低4.35m;同時。加固工程的水流經(jīng)銷力坎溢出的坎上水深及速流于原工程比較,都均勻得多。這說明,水流在直段內(nèi)已消耗了足夠的能量。以多年的運行觀察,未出現(xiàn)水庫下游河岸坍塌情況。
從上述加固工程中我們認識到,消力池應盡量布置在直段上,若有困難,可將部分消力池布在彎段內(nèi),但直段應占有足夠的長度,使水流在直段內(nèi)消耗足夠的能量后才進入彎段內(nèi),以保證河流進入河床后,不致引起紊亂的流態(tài)。
⑵下游水位流量關(guān)系計算是否按近實際情況,對消力池消能效果有較大影響。為此,根據(jù)我市過去建設中的經(jīng)驗,我個人認為:①下游起推水面線水位的斷面,離消力池的距離,不應少于1.5~2.0km,至于計算斷面的多少,應視河床比降大小而定。②下游河床的設計比降,應采用枯水期的水面線比降,而不是河床比降。