首页

  1. 首页
  2. 工程设计
  3. 内容

水利水电工程中水库水闸设计

摘要:水库水闸设计是水利水电工程中重要的环节,影响着工程的整体性能。对此,笔者结合自身的工作经验,简单阐述水库水闸的构成、选址方式。在此基础上,分析水库水闸地基施工、消能防冲、安全性的设计方式,以期为相关人员提供借鉴,提高水闸设计的合理性。

关键词:水利水电工程;水库;水闸设计
1水利水电工程中的水库水闸的构成
水闸的构成分为三部分,即下游连接段、闸室、上游连接段:①上游连接段主要是引水入闸室,避免发生外流现象。同时,可以有效保护河床、两岸,降低冲刷的程度。另外,还能够结合闸室发挥防渗作用;②闸室是水库水闸中重要部位,能够很好地控制流量、水位,并能够防冲防渗,主要包括工作桥、护栏、闸墩、闸门、底板等;③下游连接段可以将过闸水流的剩余予以消除,均匀地分散出闸水流,减缓水流的运行速度,避免对下流产生不良影响。在确定水闸规模时,需要分析实际的流量大小。基于水闸规模可以将其分为三类:①小型水闸,流量小于100m3/s;②中型水闸,流量在100-1000m3/s之间;③大型水闸,流量大于1000m3/s。
2水利水电工程中的水库水闸的选址
水闸选址是水利水电工程的基础工作,影响着后续的具体设计与建设。如果水闸位置不合理,很可能会在建设或者投运时发生事故,如冲刷破坏、失稳、渗透等。在选址过程中,应该确保水闸的安全性、稳定性,使水闸能够在投运以后达到既定目标,即水流呈现稳定流态。另外,选址还应该遵循管理便利、造价合理的原则。不仅如此,在实际工程项目中,水闸选址必须重视当地的人文条件、地质条件。其中,地质条件包含天然地基、岩石材质以及土质等。基于调查,掌握地质条件的相关参数,选择具有承载力、不易渗水、不易透水、难以压缩的位置。如果无法在工程区域中找到符合要求的天然地基,则应该对其进行处理。虽然可以满足工程施工,但是会增加整体造价,并且很容易受到影响。简言之,水闸选址必须综合考虑多方面因素,确保选址的合理性[1]。
3水利水电工程中的水库水闸的地基施工
选定建设地点以后,需要做好地基处理工作,提高地基的承载力,避免在施工中发生塌陷问题。同时,通过对地基的处理还能够减少甚至消除地基沉降问题,增强水利水电工程的稳定性。对此,可以从以下几方面完成地基处理工作:
3.1地基开挖
处理地基过程中,开挖是常见的方式之一。具体而言,通过地基开挖可以将不符合施工设计要求的覆盖层处理掉,包括软弱土层、风化土层与岩层等。实际上,地基开挖方式的原理相对简单,整体的操作难度较低,因此被广泛应用在水闸设计中。需要注意的是,由于开挖会产生大量的土方或者岩石块等,必须在施工现场设置合理的堆放区域,并及时将其运出。其中,堆放位置应该远离地基的边坡位置,否则很容易导致边坡变形、倾斜,影响地基处理的效果[2]。
3.2灌浆施工
处理地基过程中,如果运用灌浆法可以有效提高地基的稳定性。在灌浆过程中,应该将灌浆泵作为施工主要设备,基于灌浆泵的压力,再利用管路预埋、钻孔等方式,将水泥、黏土等具有胶凝性质或者掺合料等,按照比例与水进行配置、搅拌。当搅拌均匀以后,将浆液灌注至土层缝隙、岩石缝隙之中,或者是混凝土的接缝与裂缝中。采用此种方式能够实现防渗、加固的目的,增强地基的整体性能。按照灌浆施工的方式,可以将其分为纯压式灌浆法、循环式灌浆法。
3.3防渗墙施工
处理地基过程中,防渗墙施工必须使用专门的设备工具。其中,需要挖设槽孔或者钻凿出圆孔,然后使用泥浆对墙壁进行加固处理。另外,也可以将混凝土直接灌注到圆孔之中,或者使用其他类型的防渗材料加固圆孔。不仅如此,还能够在系统结构中安装预制混凝土构件,这样的方式可以在地下构成连续墙,增强地基的稳定性。实际上,对于防渗墙的施工,还能够采用灌注桩、板桩、喷柱、施喷柱等方式进行施工。因此,在实际施工中,应该根据工程的具体需求选择最恰当的施工方案,在保证地基稳定性的同时控制施工成本。
3.4桩基础设计
如果工程中水闸设计期间,发现地基竖向受力相对较大,同时受力较为集中,则应该采用桩基础的设计方式进行处理。基于此种方式,可以在很大程度上满足工程沉降的要求,避免在工程投运以后产生不良影响。采用桩基础的方式处理,能够将建筑工程的整体受力分解至地基的深处,所以地基能够承受比平时更多的上拔力、水平受力。因此,能够有效调整工程参数、减少沉降幅度等。由此发现,桩基础的应用具有较强的针对性,即解决工程竖向受力问题,从而有效增强工程结构的稳定程度,推动水闸设计施工顺利推进。
3.5强度提升
除了以上提及的地基处理方式,还存在置换法、排水法、挤实法等处理技术,均能够有效提高地基的强度。其中,置换法是在施工中对一定深度的软弱土层挖除,然后使用具有压缩性质、不易被侵蚀的散料进行回填。采用置换法能够使地基中的软土实现快速固结。排水法则是在工程施工中,通过恰当的方式处理地基,包括设置排水井、砂垫层、塑料多孔排水管等。通过上述设备可以实现对表层的控制,或者形成垂直的排水道、水平的排水道。在此基础上,能够借助外力或者土壤的重力将水分排出,提高地基中土壤的坚固程度。挤实法主要是在施工中运用细小石子、砂等填料,采用振动、冲击或者相互结合的方式,将填料加入土层中,并形成柱体状。从而实现对土层的压实,实现增强地基自身的强度[3]。
4水利水电工程中的水库水闸的消能防冲
在水闸设计中,消能防冲是其中重要的内容、环节。具体设计过程中,需要对工程工况、施工等进行合理计算、控制,进而确定水利水电工程中消力池的面积。同时,还能够对河床冲刷的要求能力进行合理控制。其中,计算工况的目标与要求等,通常无法保证最终结果的准确性,所以对相关人员应该加大重视力度,尽可能合理计划相关参数。目前,对于消能的控制、设计基本上将闸高水位作为依据,排除其高的水位,以此来推动工程设计的顺利性。在这一前提下,闸门初始开启度的设计也是消力池设计中所需要考虑的因素。另外,在放冲设计的过程中同样存在诸多无法明确的因素,要求工作人员在设计期间加大重视,最大程度提高放冲设计的合理性。在改造大自然日益加剧的背景下,自然环境有了明显的变化,导致水文规律发生改变。这一现象的出现增加了水闸设计的难度。对此,在确定最低水位、最高水位过程中,应该重视河道变形、水文条件改变等因素,提高合理消能防冲设计的科学性。
5水利水电工程中的水库水闸的安全性
闸室在水利水电工程中具有重要作用,其自身的稳定性、安全性,直接影响水利水电工程的效果。因此,在设计闸室时应该进行多方面的计算,保证其日后能够安全运行。其中,需要计算的内容包括基地应力、负载组合、抗滑稳定性等。就负载组合来说,包含特殊组合物、基本组合两种,每一种组合方式中所采用的计算方式存在明显差异。另外,基底应力计算主要涉及力矩计算、基底应力(正常状态下)、竣工检查等。抗滑稳定性计算即在闸室处于正常工况条件下,所形成的总重、总弯矩等重要参数,最终计算出闸室的抗滑稳定系数。基于此,可以实现对闸室的合理设计,增强水利水电工程水库水闸运行的安全程度。
6结语
综上所述,水闸设计工作中位置的选择、规模的确定是基础性工作内容,同时影响工程的质量、成本等。为了能够保证水利水电工程施工的稳定性,应该重视对周边环境的勘察,分析施工区域的地质条件,进而对地基进行有效的加固处理。另外,在工程设计期间还应该重视消能防冲的控制、水闸的安全性等,尽可能使水利水电工程的效益最大化。

相关文章

回到顶部
请复制以下网址分享
水利水电工程中水库水闸设计
http://m.civilcn.com/shuili/lunwen/gcsj/1579228347382294.html