水閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)研究
時(shí)間:2022-04-02 09:27:03
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摘要:特別在北方地區(qū),出現(xiàn)的灌溉以及排澇等現(xiàn)象影響了交通的正常運(yùn)行。近幾年已經(jīng)建立了多種水閘對(duì)水流量進(jìn)行制約,在各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)變化上具有重要作用。但水閘在設(shè)計(jì)方式上,也存在著不同程度的損害現(xiàn)象,所以就要進(jìn)行水閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。文章根據(jù)對(duì)水閘相關(guān)設(shè)計(jì)的研究,闡述幾種水閘除險(xiǎn)設(shè)計(jì)的有效方案。
關(guān)鍵詞:水閘;除險(xiǎn);加固;設(shè)計(jì)
水閘在水力工程建設(shè)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用,隨著我國(guó)在科技力量下的推動(dòng),水閘設(shè)計(jì)水平也得到較大提高。在設(shè)計(jì)水閘期間,要根據(jù)當(dāng)?shù)厮Φ纳鷳B(tài)變化、周圍環(huán)境、水系變化以及自然條件的影響進(jìn)行分析,然后在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì),并保證在施工期間運(yùn)行管理的穩(wěn)定性,從而實(shí)現(xiàn)水力工程建設(shè)的新挑戰(zhàn)。
1水閘設(shè)計(jì)
1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
水閘工程在整個(gè)結(jié)構(gòu)布置期間,水閘的中心線要與河道中心線保持在同一水平上。建筑物在建設(shè)期間,要保證合理、美觀,并在整體設(shè)計(jì)上保證一定的成本效益和經(jīng)濟(jì)效益。不僅在結(jié)構(gòu)形式上保持美觀形式,閘孔以及寬度還要形成統(tǒng)一形式,從而實(shí)現(xiàn)水閘在運(yùn)行期間的合理性。在水閘整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式上,首先對(duì)閘頂高程進(jìn)行設(shè)計(jì)。該高程主要為水閘門在上游閘墩頂部的高程設(shè)計(jì)。它不僅要考慮擋水現(xiàn)象,還要考慮泄水現(xiàn)象。在擋水期間,閘頂?shù)母叱桃话愕陀谒l所在的正常蓄水水位。對(duì)于泄水,水閘頂部高程一般要保證低于水閘在洪水位上的設(shè)計(jì)。還要對(duì)底板高程進(jìn)行設(shè)計(jì),如果底板高程設(shè)計(jì)的比較高,在枯水期,就會(huì)影響河道流量。如果下游河床子在高程上沒有一定變化,閘底板設(shè)計(jì)的太低就不會(huì)影響水閘流量,一般會(huì)增加閘墩以及閘門的高程。對(duì)水閘閘孔在總凈寬以及孔數(shù)設(shè)計(jì)方式上,一般的水閘流態(tài)分為兩種,一種是泄流期間水流由于不受阻,形成堰流現(xiàn)象;一種是泄流期間由于閘門的阻擋現(xiàn)象,出現(xiàn)孔流狀況。所以,根據(jù)不同水位的設(shè)計(jì)要求,就應(yīng)利用不同比值進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.2消能防沖設(shè)計(jì)
因?yàn)橛绊懗厮Φ囊蛩貤l件比較多,實(shí)現(xiàn)的情況比較復(fù)雜,所以要控制消力池的變化因素,就要分析水閘在上游、下游之間的水位差、過閘流量寬度、下游水深以及孔數(shù)、寬度等因素。一般利用低流式消能設(shè)計(jì)[2]。首先,在設(shè)計(jì)形式上,應(yīng)先考慮上游與下游的水位差、過閘期間的流量寬度等水力存在的條件,然后再控制消力池的池深度,底板厚度等相關(guān)組合。這樣不僅能夠增加調(diào)度期間的靈活性,還能保證一定安全性。
1.3防滲排水設(shè)計(jì)
由于閘基的上部為礫石層,下部的基石為已經(jīng)風(fēng)化的花崗巖,不僅受風(fēng)力影響比較強(qiáng)烈,而且?guī)r石質(zhì)量也比較軟弱,所以水閘地基處容易出現(xiàn)滲透等現(xiàn)象。為了防滲排水,在設(shè)計(jì)期間,首先在離閘室上游存在的鋼筋混凝土加固防滲墻,然后在上游墻的兩側(cè)以及混凝土擋墻下設(shè)計(jì)高壓旋噴防滲墻,并保證防滲效果的穩(wěn)定性。而且,由于滲透壓力的影響,所以應(yīng)根據(jù)上水閘在地基上的深度以及滲透水力進(jìn)行計(jì)算,從而保證滲透期間的穩(wěn)定效果。
2水閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案
2.1溢流壩除險(xiǎn)
由于原來的水閘溢流壩的表層都會(huì)存在較強(qiáng)的混凝土,不僅不能滿足一定的抗凍性,還產(chǎn)生一定的碳化深度。所以在溢流壩進(jìn)行除險(xiǎn)設(shè)計(jì)期間,應(yīng)鑿除一部分的混凝土。首先實(shí)現(xiàn)消能方式,在原溢流壩下游實(shí)現(xiàn)防沖措施時(shí),要利用低流消能,一般在設(shè)計(jì)期間針對(duì)巨大洪水進(jìn)行的。還要對(duì)堰型進(jìn)行調(diào)整,因?yàn)橄芊绞脚c洪水產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)不斷變化,所以對(duì)溢流壩的堰面形狀就要進(jìn)行調(diào)整。這期間,應(yīng)利用復(fù)核計(jì)算,由于該壩體中的基地應(yīng)力不能實(shí)現(xiàn)一定的規(guī)范要求,所以就要利用計(jì)算方式將壩體基礎(chǔ)下順流方向的長(zhǎng)度進(jìn)行加長(zhǎng)。對(duì)溢流壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)期間,為了保證地基在承載力以及應(yīng)力上的規(guī)范要求,為了對(duì)除險(xiǎn)加固形式進(jìn)行設(shè)計(jì),就要對(duì)溢流壩的順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算,使它能夠滿足一定的要求標(biāo)準(zhǔn)。特別在溢流壩基礎(chǔ),首先,應(yīng)將原壩體的高程進(jìn)行鑿除,然后將已經(jīng)鑿除后的形成為新的澆筑壩體,最后將新的混凝土與原壩混凝土進(jìn)行結(jié)合,并保證原壩體內(nèi)的漿砌石以及基巖相互連接。在確定好溢流壩的前緣長(zhǎng)度以及順流方向長(zhǎng)度期間,還要保證上游壩面的垂直現(xiàn)象,并加寬下游的壩基礎(chǔ),從而實(shí)現(xiàn)一定的灌溉要求。對(duì)于新澆筑的溢流壩,要保證體內(nèi)混凝土在外包設(shè)計(jì)形式上具有一定厚度,將溢流壩的壩段進(jìn)行分組、編號(hào),并保證它在沖沙閘形式上的長(zhǎng)度。溢流壩與沖沙閘之間還有用墻過渡開,如果在下游處設(shè)計(jì)了過河交通橋,在上游就不能設(shè)置交通橋。
2.2沖砂閘除險(xiǎn)
對(duì)原攔河閘進(jìn)行復(fù)核計(jì)算能夠看出,沖沙閘原設(shè)計(jì)比較小,不僅在排砂形式上不能滿足,汛期中產(chǎn)生的河水砂量比較大,在上游,還會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的淤積現(xiàn)象以及河床抬高現(xiàn)象。而且,沖沙閘的金屬結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的機(jī)電設(shè)備也不能滿足相關(guān)要求,沖沙閘也不能實(shí)現(xiàn)消能防沖作用。沖沙閘在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,對(duì)于地基承載力以及應(yīng)力比的設(shè)計(jì)要求,如果沖砂閘的垂直水流方向?yàn)?3m,為了除險(xiǎn)加固,就要對(duì)沖砂閘底板的水流方向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為5m。閘底板一般利用原沖砂閘底板,首先應(yīng)對(duì)原沖砂閘底板進(jìn)行鑿除,然后利用混凝土進(jìn)行澆筑,并形成合理的沖砂閘底板。新澆筑的混凝土要保證與原有的漿砌石底板、基巖進(jìn)行接觸,并保證底板的澆筑厚度以及混凝土厚度。一般情況下,沖砂閘底板的高程與原沖砂閘底板高程以及河床低高程保持一致。由于沖砂閘孔數(shù)一般都保持不變,在孔的凈寬以及水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)上,要保證在設(shè)計(jì)期間的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),就要選擇溢流壩在河道產(chǎn)生的水?dāng)嗝娣e。對(duì)于沖砂閘的閘門,一般為平板鋼閘門,并利用手搖螺桿方式進(jìn)行啟動(dòng)、關(guān)閉。沖砂閘的閘門在頂部一般分為兩層,下層閘門是專門檢修平臺(tái),能夠?qū)崿F(xiàn)人行通道。而上層閘門一般為開關(guān)相關(guān)設(shè)備平臺(tái),不僅能夠?qū)﹂_關(guān)設(shè)備進(jìn)行布置,還能檢查出閘門的層高要求。
2.3進(jìn)水閘除險(xiǎn)
在原攔河閘實(shí)施復(fù)核計(jì)算形式上,如果出現(xiàn)較大洪水變化,原進(jìn)水閘就不能保持正常運(yùn)行形式,所以就要對(duì)進(jìn)水閘進(jìn)行增高。因?yàn)檫M(jìn)水閘為金屬結(jié)構(gòu),原進(jìn)水閘在墩的厚度上根本不能滿足該金屬的相關(guān)結(jié)構(gòu)。原進(jìn)水閘在不斷利用其間,經(jīng)過長(zhǎng)期間的運(yùn)行,它表面的混凝土以及粗骨料都已經(jīng)滑落,在閘墩以及閘墻上都出現(xiàn)混凝土裂縫現(xiàn)象。盡管利用水毀進(jìn)行修復(fù),但內(nèi)部結(jié)構(gòu)還無法消除。其次,混凝土本身就具有較大強(qiáng)度以及抗凍性,進(jìn)水閘混凝土結(jié)構(gòu)根本不能實(shí)現(xiàn)。所以在設(shè)計(jì)期間,就要對(duì)拆除掉進(jìn)水閘的啟閉機(jī)以及閘墩。進(jìn)水閘的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為了使基地應(yīng)力能夠滿足一定條件,實(shí)施的除險(xiǎn)加固行為一般是增加水閘底部中水流的流向長(zhǎng)度,首先將水閘底板進(jìn)行鑿除,然后增加混凝土的高程變化,在新形成的進(jìn)水閘底板處,要保證石底板與基巖之間的接觸形式,并保證底板的組合厚度。一般在進(jìn)水閘頂部也設(shè)計(jì)兩層平臺(tái),下層為人員檢修平臺(tái),上層為開關(guān)設(shè)備平臺(tái)。
3結(jié)論
實(shí)施除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)主要能夠保障原工程在建設(shè)期間實(shí)現(xiàn)安全性,并能夠以最小的經(jīng)濟(jì)成本獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。所以在原工程建設(shè)中,不僅要做出該設(shè)計(jì)的深度研究,還要找出水閘在變化中存在的問題,對(duì)存在的問題進(jìn)行解決,這樣才能保障水閘除險(xiǎn)加固行為的有效實(shí)施。
作者:陳秋 單位:開原市金溝子橡膠壩管理所
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