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如何防止溢洪道出現滲漏、空蝕、裂縫？

0228水利工程2021-07-15 10:53:25

1 防滲措施

1.1 溢洪道滲漏原因

泄水建筑物的防險加固的技術,關鍵在于溢洪道堰底的防滲處理,防滲處理是項復雜的工程,必須綜合考慮滲漏的因素。溢洪道滲漏主要表現在臨時的溢洪道部位為作妥善的處理,結合層面出現漏水情況;未能很好處理位于土基或風化巖基上溢洪道的基礎,導致溢洪道基部經不起高水位水壓而向下游滲漏;未能很好做好溢洪道與水墻和底部結合處的防滲措施,導致溢洪道經不起高水位水壓而往壩底滲流。未能很好處理溢洪道與導水墻的防滲措施,滲水從墻面滲漏。（參考《建筑中文網》）

1.2 溢洪道防滲措施

溢洪道地基情況復雜多變,水流過流段長,可通過很多途徑滲入建筑物的地基,故應采用適當的防滲措施,其措施可參考如下。(1)洪道防滲和排水系統同時設置,以達到減少滲漏、降低水體局部壓力的目的,保證地基滲流穩定和堰底抗滑穩定。(2)當地基為弱透水層時,可不設帷幕,只在堰基上游部位采用灌漿應進行固結,設置排水設施降低滲透壓力即可。(3)當地基下有明顯隔水層時,則應設置帷幕,帷幕到該隔水層的伸入宜在2.5米左右,帷幕與溢洪道的銜接要求根據溢洪道與壩肩的具體而定。(4)當地基的相對隔水層埋藏較深,則要增加帷幕的深度和厚度。

2 空蝕現象的防止

2.1 空蝕現象

液體在流動過程中,水流條件由于局部壓力下降,出現負壓現象,水體遭到破壞,液體氣化,逸出后出現空泡,這一過程成為空化現象。空泡隨著液體流入壓力較大的區域,在正壓力之下潰滅,產生的巨大壓力反復沖擊固體邊界,引起壁面邊界的材料老化和剝落,這種現象即是空蝕。溢洪道的溢流面不甚平整的話,當高速水流通過,也會產生部分液體壓力不均的現象,出現水泡,水泡在潰滅后將對腐蝕溢流面的材料。空蝕現象對于任何一項水利工程來說危害性是極大的,它能使所有材料損毀,其破壞力很大,嚴重的空蝕不僅會影響泄水建筑物的正常運行,而且需要花較長的時間和較多的經費去維修。

2.2 防止方法

為了防止溢洪道空蝕現象的出現,我們必須將設計、施工和養護三方面一起抓,其具體措施如下。

(1)符合液體流動的設計。設計時候必須將液體的流動狀態與壓力狀況全面考慮,防止出現壓力不均出現空泡。(2)選擇抗腐蝕的材料,加固溢流面,保持溢流面的平正和潔凈,即保持水流的流動呈流線型,當高速水流通過,部分液體的壓力也不會發生變化,空蝕現象就難以出現。(3)設計氣體通風孔。空蝕現象由液體氣化后氣體的變化造成,因此,我們在溢洪道施工時要設計通風孔;空蝕的氣體逸散局部低壓區,在通風口的設置時也要恰到位置。(4)按時檢查溢洪道溢流面的情況,發現破損時,采用抗腐蝕材料及時修補。

3 施工混凝土裂縫技術防范

3.1 原因與危害

泄洪建筑泄洪道施工采用混凝土在溫差的影響下往往出現早期和后期施工的裂縫。早期裂縫主要是混凝土導熱性能較差,澆筑后因水泥水化熱作用下溫度升高,導致內外出現溫差和干燥,引起內部受壓而產生裂縫。后期裂縫主要由基礎溫差引起。泄洪道裂縫引發混凝土層面的剝落,并且在外界物理、化學因素的作用下不斷擴展,加速泄洪道材料銹蝕,導致混凝土的抗凍性及耐久性的降低,增加發生泄露垮塌事故發生地系數。

3.2 技術措施

溢洪道一旦裂縫出現進行修補的話,不但增加成本,對泄洪建筑耐久性也將產生影響,因此防止裂縫出現,必須防范于未然,其主要技術措施如下。

(1)嚴格選擇和使用材料,保證泄洪建筑在規定強度、耐久性的要求下滿足施工的要求,減少水泥用量和降低混凝土的絕熱溫升。(2)混凝土中摻人可以提高混凝土密度的外加劑,提高混凝土抗碳化性,減少碳化收縮。(3)減少水分蒸發,減少干燥收縮,可以在混凝土表面形成微膜,增加其和易性。(4)在保證強度的前提下,可以減少混凝土中水泥用量;改善水泥漿的稠度,減少泌水、沉縮變形;另外摻入減水劑后混凝土緩凝時間越長,越能有效地防止水泥水化放熱,避免塑性收縮情況的出現。

4 其他常見問題的解決

4.1 常見問題

溢洪道的設計與布置直接不僅關系到整個泄洪建筑工程的造價,而且事關該工程的穩定與安全,欲解決這些問題,我們還須對這些問題進行剖析。

(1)由于溢洪道設計尺寸的偏小,對洪水標準的采用偏低,洪水數據也泄洪能力不足,保證不了泄洪的安全。(2)溢洪道離壩身較近的進出口沒有設置有效地護砌,容易引起沖蝕情況,經不起橫流的沖刷,對于泄洪建筑來說都是極不安全的。(3)溢洪道平面彎道半徑的設計不規范,沒有充分考慮到彎道的流態與流勢的變化,影響到泄流的能力,對泄洪道的襯砌造成沖擊。(4)部分溢洪道的布置沒有有效做好反濾襯砌,布置在在非巖性山坡上,在縱橫剖面及平面布置設計不當,結構很不穩定,影響了泄洪能力,滲水后也容易易產生滑坡,直至整個建筑物破壞。(5)溢洪道消能工設計方法不完善,忽略了平流段時進口水位,消力墻長度和深度均不能滿足需要,選擇與考慮的條件不充分,消能不夠充分,導致下游河段發生嚴重沖刷。(6)側槽式溢洪道設計中側槽深度不夠,流量系數減小,使側堰局部呈現淹沒出流,達不到設計要求的泄量,對泄洪建筑來說很不安全。(7)溢洪道設計時缺乏對泄洪的特點和基礎特性的全面考慮,在溢洪道下泄的高速水流沖擊下產生劇烈的震動。(8)溢洪道沒有反濾排水設備,容易發生塌滑,,致使溢洪道襯砌發生一些裂縫,影響到整個泄洪建筑的工程。

4.2 解決問題的技術措施

溢洪道設計與施工要求全面掌握有關數據與資料,選用嚴謹的技術,施工時必須達到設計的標準,保證整個工程的安全與造價,有關的技術措施,筆者認為可以總結如下。

(1)選擇有利地理環境。溢洪道工程的規劃布局必須選擇有利的地理環境,可考慮基礎堅硬、路線比較短、出口遠離壩底的地方,盡量避免彎道之處,總之,理想的地理環境既能減少不必要的工程投入,又能保證整個溢洪道工程的安全。

(2)彎道設置。彎道的設置主要相對近口段的形狀而言,為了避免對壩腳的沖擊,彎道的曲度要求平緩,其下游銜接段盡量遠離壩腳。

溢洪道施工的不利因素不僅事關工程的質量與成敗,對于泄洪建筑的安全也有很大的關系,我們務必對其加以重視,建筑時要求全面預測可能出現的問題,并摸索出一套行之有效的解決方法和技術措施。

溢洪道混凝土裂縫