暗排水系統(tǒng)在泄洪閘、排沙洞中的應(yīng)用

暗排水系統(tǒng)在泄洪閘、排沙洞中的應(yīng)用

1水庫(kù)泄流能力分析西霞醫(yī)院的反調(diào)節(jié)水庫(kù)是小浪底水庫(kù)的配套工程，位于河南省黃河支流。為確保水庫(kù)的有效庫(kù)容且滿(mǎn)足下游河道輸沙要求,西霞院水庫(kù)汛限水位131m的泄流能力要求不小于6000m泄洪閘地基為沉積砂卵石層,厚度10～15m,具中-強(qiáng)透水性,滲透系數(shù)為30m·d2排水排水的設(shè)計(jì)暗排水方案是在消力池底板下鋪設(shè)排水管,通過(guò)設(shè)在尾坎混凝土中的排水廊道,集中在右邊墻的排水井中抽排。其優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)消力池底板的承壓水頭一致,不會(huì)發(fā)生基礎(chǔ)滲透破壞,泄洪時(shí)不會(huì)因水流沖擊而損壞。缺點(diǎn)是由于排水管埋在底板下,檢查和檢修較為困難,并且無(wú)法進(jìn)行修復(fù)和更換。因此,暗排水結(jié)構(gòu)需要采取一定的保護(hù)措施,選擇優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)方式及可靠的結(jié)構(gòu)材料,精心施工,從而保證排水通暢。經(jīng)局部三維滲流計(jì)算分析,在計(jì)算條件“汛限水位124.34m,抽排最低水位112.0m,地下水位121.6m,壩基滲透系數(shù)30m·d2.1無(wú)砂混凝土的特點(diǎn)無(wú)砂混凝土是輕骨料混凝土的一種形式,僅由水、水泥和粗骨料拌和而成。由于沒(méi)有細(xì)骨料,所以在混凝土內(nèi)部存在著大量較大的孔隙,水可以在硬化的混凝土孔隙中流動(dòng)。正是由于這些孔隙的存在,使得無(wú)砂混凝土具有與其它種類(lèi)混凝土所不同的特點(diǎn):容重小,水的毛細(xì)現(xiàn)象不顯著,透水性大,水泥用量少,施工簡(jiǎn)單等等。但是,在應(yīng)用無(wú)砂混凝土的同時(shí),也應(yīng)看到其弱點(diǎn):由于容重小,則強(qiáng)度大為降低;水泥用量少,則粘著力減小。經(jīng)過(guò)比對(duì)試驗(yàn),提出無(wú)砂混凝土的最佳配合比見(jiàn)表1。無(wú)砂混凝土溝槽結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。2.2施工工藝與合比傳統(tǒng)無(wú)砂混凝土管的性能(包括透水性和抗壓強(qiáng)度等)與原材料的選擇和配合比及施工工藝均有關(guān)系。對(duì)于無(wú)砂混凝土的配合比設(shè)計(jì),既要保證其強(qiáng)度,又要滿(mǎn)足實(shí)際工程的透水性要求,經(jīng)過(guò)比對(duì)試驗(yàn),無(wú)砂混凝土的最佳配合比如表1所示,無(wú)砂混凝土管管徑300mm,滲透系數(shù)為7.17×102.3透管及過(guò)濾層構(gòu)造軟式透水管有多種規(guī)格,小管徑多用于滲水,大管徑多用于通水。PVC軟式透水管內(nèi)襯鋼線采用高強(qiáng)彈簧硬鋼線,經(jīng)磷酸防腐處理,外被覆PVC。過(guò)濾層采用不織布過(guò)濾層,透水和被覆材料的經(jīng)紗采用高強(qiáng)力尼龍紗,緯紗使用特殊纖維,其構(gòu)造如圖3所示。軟式透水管的基本性能見(jiàn)表2。3透水及排水能力計(jì)算分析排水結(jié)構(gòu)的型式對(duì)其透水能力及排水能力影響很大,因此設(shè)計(jì)中要求對(duì)不同的排水結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行透水能力及排水能力的計(jì)算分析,進(jìn)行比對(duì),從而選擇合理的排水結(jié)構(gòu)型式。3.1透水管的有效管對(duì)于地埋排泄水管,在計(jì)算時(shí)通常把外徑為d的排水管換為一個(gè)虛擬的管壁完全透水的排水管的有效管徑=式中:管壁的透水量=π式中:管件的排水量=式中:3.2無(wú)砂混凝土溝槽結(jié)構(gòu)三種排水結(jié)構(gòu)的透水能力及排水能力計(jì)算結(jié)果如表3所示。由表3對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn):(1)無(wú)砂混凝土溝槽結(jié)構(gòu)由于入滲邊界較長(zhǎng),其透水能力相對(duì)較強(qiáng),但排水能力則相對(duì)較弱;(2)無(wú)砂混凝土管雖排水能力相對(duì)較強(qiáng),但其透水能力則相對(duì)較弱;(3)軟透水管則排水能力大于其自身的透水能力,顯然透水和排水組合最優(yōu)的應(yīng)是軟透水管結(jié)構(gòu)。3.3備系數(shù)計(jì)算對(duì)于3種不同的排水結(jié)構(gòu)型式,排水安全儲(chǔ)備系數(shù)=式中:排水安全儲(chǔ)備系計(jì)算結(jié)果如表4所示。從表4可以看出可,就排水安全儲(chǔ)備系數(shù)而言,軟式透水管結(jié)構(gòu)為合理的排水結(jié)構(gòu)。4加筋軟式透排水管的特點(diǎn)經(jīng)過(guò)對(duì)比計(jì)算分析,可以看出西霞院泄洪閘消力池底板的暗排水結(jié)構(gòu)中,軟式透水管結(jié)構(gòu)相對(duì)較為合理。軟式透水管除了全方位透水、滲透性好外,還有以下優(yōu)點(diǎn):(1)重量輕、可連續(xù)鋪設(shè),接頭少,銜接方便;(2)可直接埋入土中,施工迅速,并可減小覆土厚度;(3)具有耐腐蝕性和抗微生物侵蝕性能,并有較高的抗拉耐壓強(qiáng)度,使用壽命長(zhǎng)。加筋軟式透水管已在多個(gè)排水工程中使用,效果很好,表明軟式透水管滲透性能較優(yōu),是一種很好的地下排水材料。為使軟式透水管充分發(fā)揮作用,