袁寶安 李國棟 張向陽 孫濤
【摘? 要】水利水電是可再生能源,對(duì)水利水電進(jìn)行科學(xué)合理的應(yīng)用,符合環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展要求。水閘工程是水利水電工程的重要組成部分,其設(shè)計(jì)水平不但對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量產(chǎn)生重要影響,同時(shí)還和轉(zhuǎn)換水平存在一定聯(lián)系。本文對(duì)水閘設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析,對(duì)水利水電工程的建設(shè)和發(fā)展就有重要意義。
【關(guān)鍵詞】水利水電工程;水閘;設(shè)計(jì)
1水利水電工程中水閘設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)
1.1消能防沖
對(duì)水利水電工程進(jìn)行整體設(shè)計(jì)時(shí),水閘消能防沖十分重要,對(duì)于下游的水位而言,需要獲得正確的下游水位值,對(duì)于水閘的蓄水位置而言,要求有最高蓄水位,通過這種方式能夠保障上游具備足夠的水量下泄,消能防沖的作用得到凸顯,當(dāng)前氣候變化復(fù)雜,水文的基本規(guī)律會(huì)伴隨著氣候條件產(chǎn)生變化,對(duì)水閘進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中,需要進(jìn)行全面考慮,盡量選擇最低下游水位和最高蓄水位。
1.2水閘選址
水利水電工程建設(shè)中,水閘的選址十分重要,應(yīng)選擇地基基礎(chǔ)較好的地點(diǎn)。一般而言,應(yīng)優(yōu)先選擇巖石地基,同時(shí)充分考慮到地質(zhì)和水文分析情況,若無法滿足巖石地基的要求,可使用抗剪性強(qiáng)、滲水性較弱,壓縮性較低且承載力較強(qiáng)的土質(zhì)地基來代替巖石地基。另外施工人員可在原土上加載,以此排除多余的水分,提高土的固結(jié)程度,并對(duì)工程后續(xù)的沉降進(jìn)行有效控制,提高結(jié)構(gòu)承載力是預(yù)壓的主要目的。預(yù)壓能夠在保證荷載的前提下減小體積,且閘基會(huì)有所增強(qiáng),如淤泥質(zhì)土和粘性土地基的應(yīng)用效果比較理想。但其也存在著明顯的不足,其通常無法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成工程建設(shè),給企業(yè)帶來較大損失。
1.3選擇閘型
水利水電工程水閘設(shè)計(jì)過程中,技術(shù)人員對(duì)水閘的選擇,應(yīng)做到因地制宜,科學(xué)確定水閘形狀。首先應(yīng)考慮水閘的實(shí)用性、流線型,然后再研究水閘的美觀程度。對(duì)水閘進(jìn)行具體設(shè)計(jì)過程中,相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合工程場(chǎng)址進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)構(gòu)思,充分、全面了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況后,再對(duì)水閘型進(jìn)行科學(xué)選擇。
1.4水閘地基處理
1樁基方式,在多種施工方法當(dāng)中,可將樁基概括成灌注樁和預(yù)制樁兩種。樁基在一定程度上,能夠承受上拔力和水平荷載,現(xiàn)場(chǎng)施工中得到充分應(yīng)用,在發(fā)生沉降的過程中,對(duì)建筑物具備較高的要求,而豎向荷載結(jié)構(gòu)比較集中,荷載也較大,在相應(yīng)結(jié)構(gòu)中,會(huì)因?yàn)榇竺娣e地面荷載而受到影響。2預(yù)壓方式,預(yù)壓主要是進(jìn)行預(yù)先加載,對(duì)于場(chǎng)地的排水固結(jié)進(jìn)行適當(dāng)加速,最后適當(dāng)?shù)奶岣叩鼗休d力,從而使其得到完善。預(yù)壓方式主要存在以下優(yōu)點(diǎn):在持續(xù)保持荷載的情況下,體積可能會(huì)產(chǎn)生較大的壓縮,而對(duì)于水閘強(qiáng)度而言,具備較為明顯的提高,對(duì)粘性土地基或者淤泥質(zhì)地基,可能會(huì)產(chǎn)生良好的效果。預(yù)壓方式存在的缺點(diǎn)在于,施工期間難以將全部基坑有效完成。通常情況下,閘基地下水與河水間是相互聯(lián)系的,難以得到有效降水,使施工時(shí)間較長,若施工工期較緊,最好不使用這種方式。3換土墊層的方法,換土墊層的方式相對(duì)傳統(tǒng),因此在操作過程中較簡單,在具體實(shí)踐過程中,換土墊層方式始終是施工方的首選方式。對(duì)軟弱地基土層而言,厚度在3m以下,為淺層地基,如在3m以上,則是深層地基。
1.5水閘排水問題
1防沖槽,水利水電工程中,防沖槽是在水閘護(hù)坦末端實(shí)施的加固措施,當(dāng)水流經(jīng)過護(hù)坦之后,因?yàn)樽o(hù)坦的作用導(dǎo)致水流速度和能量有所減少,當(dāng)經(jīng)過護(hù)坦的末端部位時(shí),可能會(huì)恢復(fù)原來的沖擊能力,而水流所帶來的強(qiáng)力沖擊,會(huì)導(dǎo)致河床遭到一定沖刷危害。對(duì)護(hù)坦的末端進(jìn)行加固,一般使用的是拋石防沖槽,設(shè)置的具體流程是將護(hù)坦末端進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐诓蹝伿?,?dāng)水流對(duì)河床帶來沖擊時(shí),河床末端位置存在較多的石塊,促使其在形成沖坑的過程中,所留下的石塊順著水流沖擊的方向,并沿著陡坡方向順勢(shì)滾動(dòng)。因此,需在沖擊坑的上游斜坡位置設(shè)置相應(yīng)的海曼,主要是為能有效遏制沖刷坑向上游擴(kuò)展的流程,促使水利工程足夠安全。2消力池底板排水孔設(shè)計(jì),消力池底板設(shè)計(jì)需要承載不同因素所帶來的力量,主要有水流脈動(dòng)壓力、水流沖擊力、水力上浮等。其必須具備充分的耐磨抗壓,對(duì)于重物所帶來的沖擊,要做到合理抗擊要求,同時(shí)具備較高的強(qiáng)度和足夠的重量??梢詫⒋怪钡呐潘自O(shè)置在水平護(hù)板的后半部分,需要將反濾層鋪設(shè)在排水孔的下部分。在形態(tài)布置上,需將排水孔布置為梅花形,使排水足夠暢通,適當(dāng)減輕護(hù)板底端位置所帶來的滲透壓力。3閘基防滲層排水,對(duì)水閘而言,其上游和下游均存在較明顯的水位差,必須保證閘基能夠有效進(jìn)行排水。其具體流程為:當(dāng)上游水滲透進(jìn)入河床后,經(jīng)過閘底板、防滲鋪蓋及板樁,最后經(jīng)過消力池之后,能夠經(jīng)過排水孔流入到下游河道中,從而形成有效排水。對(duì)地基滲水方面進(jìn)行分析,最為優(yōu)質(zhì)的方案是以最快的速度向外排泄,要想加快速度,則要在水位較高的一側(cè)設(shè)置防滲止水設(shè)施,設(shè)置的防滲是設(shè)施可以是板樁、淺齒墻或者鋪蓋。通過這種方式,可適當(dāng)延長底板上游的滲透路徑,促使?jié)B透壓力能夠在消力池底板上被有效縮小。4底板高程,水閘設(shè)計(jì)過程中,底板高程十分重要,因其對(duì)有效泄水、施工質(zhì)量和工程造價(jià)等產(chǎn)生影響。如果出現(xiàn)問題,會(huì)導(dǎo)致閘門閉合困難,甚至增加地基開挖難度,對(duì)整個(gè)水閘流態(tài)帶來影響。因此,對(duì)水閘底板高程進(jìn)行選擇十分重要。
2水閘設(shè)計(jì)管理
2.1水閘設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作
在水閘設(shè)計(jì)之前,要做好充分準(zhǔn)備,確保施工過程中能夠順利進(jìn)行,針對(duì)施工過程中的不同工作,制訂具體方案,對(duì)水閘設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步完善,針對(duì)能夠遇到的問題提前預(yù)防,防止在建設(shè)施工過程中水閘出現(xiàn)問題。在水閘設(shè)計(jì)過程中,準(zhǔn)備工作是重要組成部分,為水閘的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。準(zhǔn)備階段,相應(yīng)管理人員需制訂科學(xué)的管理方案,構(gòu)建相應(yīng)質(zhì)量保障體系,對(duì)水閘設(shè)計(jì)的各個(gè)方面加強(qiáng)審查力度,針對(duì)設(shè)計(jì)人員制訂相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),選擇高素質(zhì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),預(yù)先評(píng)估可能會(huì)出現(xiàn)的問題,并做好應(yīng)急預(yù)案,在具體施工過程中,對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化調(diào)整,以防止對(duì)工程帶來不利影響。因此,應(yīng)做出全面的準(zhǔn)備工作,設(shè)計(jì)出高質(zhì)量水閘,從而確保水利工程質(zhì)量達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
2.2設(shè)計(jì)中注重水閘質(zhì)量
水閘設(shè)計(jì)人員,注重水閘使用過程中可能遇到的問題,對(duì)人員進(jìn)行思想教育,通過水閘安全使用知識(shí),對(duì)人員進(jìn)行安全教育,進(jìn)一步提升人員對(duì)安全方面問題的重視力度。設(shè)計(jì)人員對(duì)水閘相關(guān)知識(shí)進(jìn)行充分掌握,進(jìn)一步了解水閘設(shè)計(jì)過程中存在的具體情況,充分掌握水閘設(shè)計(jì)要點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員不但要提升自身安全素質(zhì),同時(shí)提升水閘使用安全。結(jié)合水閘建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng),對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)觀察,并且及時(shí)處理。具體操作過程中,對(duì)設(shè)計(jì)理論知識(shí)進(jìn)行充分掌握,讓設(shè)計(jì)人員在潛移默化當(dāng)中,能夠掌握要點(diǎn)和訣竅,保障水閘設(shè)計(jì)能夠順利完成,確保工程施工和水閘的具體設(shè)計(jì)相一致,促使工程質(zhì)量得到有效提升。
3結(jié)論
水利水電工程建設(shè)中,水閘設(shè)計(jì)的質(zhì)量對(duì)水閘運(yùn)行的效果以及水利水電工程建設(shè)的質(zhì)量有著較大影響,因此必須重視該項(xiàng)工作,且要從每一個(gè)細(xì)節(jié)入手加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)的管控,進(jìn)而達(dá)到提高設(shè)計(jì)合理性的目的。
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(作者單位:濰坊市水利建筑設(shè)計(jì)研究)