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標準化
(1)農(nóng)田灌溉標準的作用和效益初探 齊瑩
計量認證
(5)水利計量認證評審工作中應重點關注的問題 王劍影 劉曉輝
質(zhì)量
(8)提高質(zhì)量管理水平是設計企業(yè)追求的永恒主題 趙正陽 余小鵬 高健
簡訊
(10)《水利技術監(jiān)督》、《水利規(guī)劃與設計》期刊工作會議在廈門召開 無
質(zhì)量
(11)長江干堤防洪能力提升工程中的質(zhì)量監(jiān)督工作 李大峰 王科威
簡訊
(13)《水利水電工程環(huán)境影響后評價導則》(送審稿)審查會在京召開 無
(13)《泵站拍門技術導則》(送審稿)審查會在京召開 無
質(zhì)量
(14)規(guī)范建設行為強化項目管理確保工程質(zhì)量 柴智光
建設與管理
(17)平原河道水政執(zhí)法中的問題與建議 任潤濤 金瑞清 任潤澤
權威信息
(18)關于批準水利行業(yè)標準的公告 無
建設與管理
(19)河南黃河水量調(diào)度管理研究 辛忠 劉天 張靖 李國清
(23)水資源管理多屬性決策與風險分析理論方法及應用探析 王磊
簡訊
(25)《水利水電工程調(diào)壓室設計規(guī)范》(送審稿)審查會在北京召開 無
建設與管理
(26)湖泊生態(tài)治理與管理探索 葉飛 戴如飛 韓瓊玥
簡訊
(28)《水利水電工程施工交通設計規(guī)范》(送審稿)審查會在北京召開 無
(28)《水庫樞紐工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(送審稿)審查會在西安召開 無
建設與管理
(29)水務一體化管理是實現(xiàn)水利現(xiàn)代化的重要保障 趙繼軍 張輝
簡訊
(31)國家標準《灌溉與排水工程設計規(guī)范》(送審稿)審查會在京召開 無
(31)《水利水電工程合理使用年限及耐久性設計規(guī)范》通過審查 無
理論研究
(32)碾壓混凝土配合比設計中砂料和混凝土最大密度選擇分析 易永軍
簡訊
(35)國家標準《水土保持工程調(diào)查與勘測規(guī)范》(送審稿)審查會在京召開 無
理論研究
(36)我國現(xiàn)有技術條件下海水淡化成本構成分析 高玉屏
權威信息
(38)關于批準水利行業(yè)標準的公告 無
理論研究
&nb
sp; (39)南京浦口新城水利信息化綜合平臺建設之探討 孫在賦
簡訊
(42)《引調(diào)水線路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(送審稿)審查會在京召開 無
理論研究
(43)飲馬河中游地下水庫建設的可行性研究 趙百峰 李本懷 李登民
簡訊
(45)中國水科院工程檢測中心通過國家計量認證復查評審 無
(45)天津市水環(huán)境監(jiān)測中心通過國家計量認證復查評審 無
工程實踐
(46)隧洞開挖中斷層和透水層的處理方法 張雪花
簡訊
(49)荊江水環(huán)境監(jiān)測中心通過國家計量認證復查評審 無
(49)長江中游水環(huán)境監(jiān)測中心通過國家計量認證復查評審 無
工程實踐
(50)系列混凝土配合比設 尹科宇
簡訊
(52)山西省水環(huán)境監(jiān)測中心通過國家計量認證復查評審 無
工程實踐
(53)希尼爾水庫壩體填筑材料設爭 余紅慧
簡訊
(57)四川省水環(huán)境監(jiān)測中心通過國家計量認證復查換證評審 無
工程實踐
(58)土工織物在長江口深水圍堰中的應用 陸健輝 盧偉華
(61)房亭河口橋t型梁吊裝施工技術探討 陳媛媛 曹慶強
簡訊
(63)黑龍江省水環(huán)境監(jiān)測中心通過國家計量認證復查評審 無
(63)珠江流域水環(huán)境監(jiān)測中心通過國家計量認證復查評審 無
工程實踐
(64)水利工程檔案管理工作芻議 楊昕馨
指導老師:XXX
摘要:水利工程中,混凝土材料發(fā)揮著基礎加固作用,也是工程建設階段的主要施工原
料。加強混凝土施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制,是降低運行使用故障的有效途徑。水電工程施工程序比較多,在總結經(jīng)驗的同時更要結合工程建設特征來進行管理,工程建設質(zhì)量受材料強度與施工工藝選擇等方面因素影響,將重點針對施工期間得技術要點進行分析總結。
關鍵詞:水利水電;混凝土;施工管理
引言:
施工管理作為水利水電工程中的重要項目之一,直接影響到水利水電工程的質(zhì)量、使用壽命、施工過程中的安全。而對于施工單位來說混凝土施工管理與企業(yè)利益息息相關,通過對工程的影響,進而可以影響到公司的前途跟命運。因此,在工程施工中加強混凝土施工的管理意義重大。
一、工程概況
嫩江干流段治理工程(都爾本新堤防 0+000~7+550 段)位于興安盟扎賚特旗都爾本新三家子嘎查,都爾本新堤防工程級別為 2 級,設計防洪標準為 50 年一遇洪水。
二、主要建設內(nèi)容及主要工程量:
堤防工程:
土方平整:18100m3 水穩(wěn)層:42300m2
C25混凝土路面:45300m2 C25路緣石:1510m3
三、施工過程及施工方案
路面結構:
路面采用水泥混凝土路面,寬度標準為6m、兩側為路緣石,迎水側為1字型,背水側為L型
面 層:水泥混凝土20cm。
基 層:碎石水穩(wěn)20cm。
由于施工各方面原因本次施工為2期施工第一期為0+000-6+270,一期為路基路床整理施工放樣支模碎石水穩(wěn)層支模水泥混凝土面層割縫瀝青砂漿混凝土路緣石
二期施工為6+270-7+550,路基開挖整理施工放樣砂礫料換基支模碎石水穩(wěn)層支模水泥混凝土面層割縫瀝青砂漿混凝土路緣石
0+000-6+270在施工期間,路面割縫必須彈線割縫,保證外觀質(zhì)量,后續(xù)組織,瀝青砂漿灌縫及路緣石澆筑,待一期全面完工后,二期換基完工后開始二期施工。
四、交底要求
施工隊必須配備一名,技術人員,配合甲方檢查,及管理施工現(xiàn)場,保證工程質(zhì)量,做到前臺后必臺須有監(jiān)管,材料及時上報,施工現(xiàn)場做好驗倉工作,做到不損失材料,倉內(nèi)不平不得施工,按照甲方的要求施工,聽從甲方技術人員管理。
(1)準備工作
開工之前,施工單位將所用填料有關的符合性試驗數(shù)據(jù)報監(jiān)理工程師及業(yè)主批準;路基刮平,壓實后由實驗室來做壓實度實驗、由業(yè)主單位組織聯(lián)合驗收小組對隱蔽工程進行驗收。
(2)水穩(wěn)層施工方法
1.經(jīng)監(jiān)理工程師及業(yè)主驗收合格后的路基上鋪筑碎石水穩(wěn)材料。
2.墊層施工采用人工和機械結合施工、自卸汽車運砂礫,裝載機粗平,再用人工精平。
3.在鋪筑水穩(wěn)層前,應將路基面上的浮土、雜物全部清除,并灑水濕潤。
4.攤鋪水穩(wěn)層料時無明顯離析現(xiàn)象,或采用細集料作嵌縫處理。經(jīng)過平整和整修后,采用壓路機進行碾壓,保證壓實度至重型擊實最大密度達到設計要求。每段路碾壓完后質(zhì)檢員進行檢測,并把試驗資料交經(jīng)監(jiān)理工程師審批。
5、碾壓檢驗:用12~15噸壓路機或等效碾壓機械進行碾壓3~4遍,不得有翻漿、彈簧等現(xiàn)象,檢驗頻度要求全面、隨即,若發(fā)現(xiàn)問題應及時采取措施進行處理。
6、 路基強度檢驗:當采用承載板檢驗時,每100-200米至少應布置一個測點,每個測點在上下行車道中至少有三個數(shù)據(jù)。當采用彎沉檢驗時,計算值不能滿足設計Eo值要求時,應找出其周圍限界,進行局部處理,直到滿足要求。如果采用彎沉檢驗,做一定數(shù)量的承載板與彎沉的對比檢驗。
7、試驗路段:在試驗路段開始之前14天提出關于不同試驗方案書面的說明,送交監(jiān)理工程師批準,經(jīng)監(jiān)理工程師同意后修筑長度不少于100米的試驗路段,通過試驗,以檢驗采用的施工設備能否滿足備料、拌和、攤鋪和壓實的施工方法、施工組織以及一次施工長度的適應性,并確定達到規(guī)定壓實度的壓實系數(shù)、壓實遍數(shù)、壓實程序的施工工藝。以取得監(jiān)理工程師的認可后作為今后施工現(xiàn)場控制的依據(jù)。
(2)混凝土面層施工方法
水泥混凝土面層攤鋪前,要求基層灑水濕潤,撒白灰線,掛線支模。
模板要求鋼模板20cm ,模板表面平整、無變形。模板間高差正負2mm,模板支護要穩(wěn)定,不允許脹模不允許縮尺。確保路面寬度大于等于3.5m。
三輥軸攤鋪,排振振搗拖平,振搗棒補振,移動間距小于作業(yè)半徑的1.5倍,不得緊貼模板振搗。不漏漿、不離析,振搗至混凝土拌合物不下沉、不起泡為止。
拌合站進場原材料,要求分粒徑堆放碎石,碎石級配滿足規(guī)范要求。
砂子采用水洗砂,含泥量小于3%,細度模數(shù)大于2.5。
請計量所人員對拌合站磅秤進行標定,確保計量準確,嚴格按調(diào)試配合比拌制。
控制拌制時間大于40s,控制坍落度3-5cm。
混凝土運輸車運輸,司機不得中途隨意加水,確保混凝土拌和物和易性良好。
1)、混合料的設計和控制
(1)、水泥混凝土混合料設計和控制應符合《水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》的規(guī)定。
(2)、鋪筑水泥混凝土面層的材料,在進場前應進行原材料檢測,合格后方可進場。在用于工程之前28天,通過試驗進行混合料組成配合比設計,報監(jiān)理工程師批準。混凝土的試配強度按設計強度提高10~15%,混凝土的單位用量,根據(jù)選用的水灰比和單位用量進行計算,不小于320kg/m3,混凝土的最大水灰比不大于0.46。
(3)、混合料的設計通過混凝土的試拌,檢驗混合料的配合比,報監(jiān)理工程師審批。
2)、路面施工要求
(1)、水泥砼路面的施工技術性強,工藝難度大,質(zhì)量標準高,因此,我們嚴格按照業(yè)主要求來用如下方法進行作業(yè)。
(2)、采用水泥砼拌和站集中拌合,混凝土運輸車運輸,現(xiàn)場三輥軸整平機整平、排振、振搗棒人工補振、人工拉毛、機械切縫、灌縫、塑料膜養(yǎng)生的方法施工,嚴格按照《水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》施工。
(3)、砼拌和站的出料能力與出料質(zhì)量直接影響到砼板的內(nèi)在質(zhì)量。砼拌和站均安裝自動計量裝置來嚴格控制混合料組成精度,水泥儲料倉加設振動篩,對水泥料倉螺旋推進器專人看管,做到及時清理,確保水泥劑量準確、均勻、加裝振動式洗石篩以提高碎石質(zhì)量。
(4)、設專人專段負責施工,同時工程技術人員、試驗人員,質(zhì)量自檢自控小組,親臨工地跟機作業(yè),隨時反饋各種信息,及時適當調(diào)整水灰比,一切做到數(shù)據(jù)化。
五、確保工程質(zhì)量和工期的措施
1、質(zhì)量保證措施
(1)、施工控制措施
施工控制是公路工程施工的關鍵手段,它主要包括工程測量、施工監(jiān)測和工程試驗。施工控制的好壞直接關系到工程質(zhì)量乃至工程項目的正常使用。因此,擬從工程測量、工程試驗二項控制入手來確保工程質(zhì)量,其主要措施如下:
A、選擇精干的測量隊伍。
各施工隊設測量室,在項目部測量隊控制測量的基礎上,負責日常施工測量和放樣測量。
B、建立嚴格的測量制度,健全測量責任制。
a.挑選工作負責、作風細致、業(yè)務熟練的技術人員從事測量工作。
b.由測量結果形成的技術交底資料,必須由測量資料填寫者之外的技術人員復核無誤后才能發(fā)放。
c.所有測量的外業(yè)記錄格式符合測量行業(yè)規(guī)定要求,原始記錄保持清晰、整潔并妥善保存。
六、混凝土工程施工管理中存在的問題
水利水電工程項目中混凝土施工具有混凝土工程量大、工期較長、工程施工受季節(jié)的影響、施工技術相對復雜、混凝土施工的溫度控制較為嚴格等特點,因此,混凝土工程是一個比較復雜的系統(tǒng)工程。本文從施工設計、生產(chǎn)、管理三方面探討混凝土施工管理存在的一些問題。
1.1在混凝土施工設計方面,混凝土設計強度等級偏低
在當前的水利水電工程設計中,基于成本考慮,混凝土設計強度的依據(jù)主要是滿足構件的安全性要求,很少或是不考慮混凝土構件的耐久性要求。在各種社會因素、利益因素的影響下,水利水電工程中混凝土構件的耐久性要求往往不被考慮,混凝土強度設計的主要依據(jù)僅僅是安全性。雖然近些年混凝土的和易性、強度、抗?jié)B性、耐久性的各項性能指標應用規(guī)范開始明確,以此提高對混凝土的設計參數(shù)要求,但是現(xiàn)有的很多水庫溢洪道泄洪槽、水電站大壩防滲墻、堤防擋水墻、廠房擋水墻等工程部位大多數(shù)使用C20混凝土,其強度等級顯然偏低了。混凝土強度等級偏低會嚴重影響工程的安全性和耐久性。
1.2在混凝土施工生產(chǎn)方面,技術水平不高,施工工藝水平有限
1.2.1混凝土生產(chǎn)過程中存在的主要問題
(1)骨料質(zhì)量差、水泥不合格是原材料的問題。①骨料。現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定需將粗骨料按不同粒徑分級或組合使用,但由于生產(chǎn)人工骨料的破碎機多為機械效能較低的鍔式破碎機或采用天然骨料時料場開采的部位的不斷變化,導致混合粗骨料的堆積密度、顆粒級配、針片狀顆粒含量、空隙率等物理性能差別比較大,必將導致實際施工配合比的變化,這必將引起混凝土施工質(zhì)量的波動。②水泥。一些工地由于水泥倉庫的防潮、防雨措施不到位,導致水泥質(zhì)量嚴重降低,但仍然被運用到施工配比中。另外,還有一個因素也不容忽視,為了趕工期、加快施工流水進度,有些小單位直接使用未篩選的石渣或巖石,原材料的嚴重不合格可想而知。
(2)混凝土攪拌不均勻、實際配合比誤差較大。在攪拌施工中,以人工投料為主的生產(chǎn)方式是最普遍采用的,然而它存在較嚴重的投料方面的誤差。施工中由于水灰的概念不明確,隨意增加拌合用水量,改變水泥與灰的比例,更有直接在溜槽頂部加水或是直接縮減攪拌、振搗時間的現(xiàn)象,必然出現(xiàn)誤差。還有一些施工單位,混凝土拌和多使用較老舊的小容量的自落式攪拌機,而非拌和效果較好的強制式攪拌機。由于攪拌不充足,混凝土質(zhì)量下降的現(xiàn)象非常突出。在混凝土泵送、澆筑施工中,有些單位不但沒有按照科學配置的方法添加摻和料或是外加劑,還隨意增加配合比中的用水量、砂率,以獲取新拌混凝土的暢通輸送,這必然導致水灰比不合格。
1.2.2砼施工工藝水平有限,技術水平不高
由于缺少專業(yè)知識、技術過硬的全面管理人員,從而導致整個水利水電工程的施工生產(chǎn)環(huán)節(jié)缺少科學性、規(guī)范性,導致施工效率低、監(jiān)督力度不夠、合同管理缺陷等問題。另一方面,新材料、新技術的應用較少,水利水電行業(yè)的混凝土施工基本上仍停留在偏低的技術水平上,存在作業(yè)流程方式的不科學,運輸、投料環(huán)節(jié)依靠人工手工操作,電子化、機械化、專業(yè)化水平普遍偏低的缺陷,直接導致施工工藝水平偏低。此外,在各類因素的作用下,水利水電工程混凝土的原材料質(zhì)量存在較大的波動性,也將直接影響混凝土施工質(zhì)量。
1.3在混凝土施工生產(chǎn)管理方面
1.3.1合同管理有欠缺
由于工地技術管理人員較少,工程施工過程中的質(zhì)量管理和控制不到位現(xiàn)象較為常見。如在混凝土生產(chǎn)現(xiàn)場,監(jiān)控單位、施工建設單位只注重更高層次的施工管理環(huán)節(jié),任由勞務工人進行無所限制的自由作業(yè),忽視全面細微的現(xiàn)場控制。此外,有的工程項目存在不能按照合同規(guī)定工期完工、成本控制不合理等現(xiàn)象。
1.3.2管理制度落后,安全生產(chǎn)存在隱患,創(chuàng)新能力不足
健全的制度是工程施工管理的重點,有許多單位沒有建立健全的建設監(jiān)理制度或是盲目追求成本最小化、利潤最大化,不嚴格按照監(jiān)理規(guī)定和實施細則施工,不講責任落實到個人,因此,在施工過程中很難建立強有力的管理制度。另外,有的承、分包商進場工作后,無視安全操作規(guī)程,違規(guī)違章作業(yè),安全投入嚴重不足,很容易造成重大安全隱患。
1.3.3市場競爭能力不足
水利水電施工企業(yè)本身存在競爭能力不足的問題,不注重信息管理,設備、技術、資金不足,創(chuàng)新型、復合型的科技人才極其缺乏。激烈的市場競爭必然導致水利水電工程生產(chǎn)成本的加大,這就要求水利水電施工企業(yè)加大創(chuàng)新力度,提高效益,使自己的工程“價廉物美”,以適應市場競爭。
七、水利水電工程混凝土相關問題的解決對策
針對水利工程項目的混凝土施工管理中出現(xiàn)的這些問題,我們應該堅持“百年大計,質(zhì)量第一”的方針,本著“以質(zhì)取勝”的務實精神對這些問題進行處理,只有這樣才能從根本上促進水利水電工程事業(yè)的發(fā)展。
2.1建立制度并進行規(guī)范的施工合同管理
建立相關的制度來進行管理,嚴格合同的預管理、簽訂程序,并按合同辦事。對安全、進度、造價、質(zhì)量、文明施工等管理要求都遵從合同約定。另外,還需認真抓好施工重點環(huán)節(jié)管理,施工中的質(zhì)量管理涉及建設、設計、監(jiān)理、施工四方,建設單位應協(xié)調(diào)其它各方對工程質(zhì)量進行全面監(jiān)督檢查和管理,各方應積極配合,努力提高工程建設質(zhì)量,以創(chuàng)出優(yōu)質(zhì)水利工程。
2.2加大對行業(yè)技能型復合型人才的培養(yǎng),加強素質(zhì)建設
對于水電水利工程,我們更應該高度重視基層水利水電行業(yè)整體人力資源的開發(fā)利用。不僅要有計劃、有步驟地選拔人才去深造,以適應市場需求和專業(yè)崗位需求,還要鼓勵企業(yè)職工的在職學習,不斷提高人才隊伍的整體素質(zhì),使基層水利人力資源切實得到保價升值,促進其長遠發(fā)展。面對監(jiān)理行業(yè)人才資源相對匱乏的現(xiàn)狀,應該積極主動地借鑒、學習國內(nèi)外各行業(yè)的成功經(jīng)驗,把監(jiān)理工程師的培養(yǎng)和考核放到管理工作的首位,這樣才能保證工作經(jīng)驗豐富、監(jiān)控能力強的監(jiān)理人才切實發(fā)揮其對建筑、施工、工程建設等各個環(huán)節(jié)的規(guī)范指導作用。另外,針對我國現(xiàn)有綜合專業(yè)技術從業(yè)人員嚴重缺乏的現(xiàn)狀,除了要發(fā)揮監(jiān)理單位的宏觀管理作用,還應該給予施工單位一定程度的政策傾斜,讓施工單位有更好的條件來引進培養(yǎng)人才、研發(fā)應用技術等,從而提升整個水利水電行業(yè)的整體業(yè)務水平。
2.3質(zhì)量管理是保證
2.3.1 質(zhì)量管理最新的發(fā)展就是全面的質(zhì)量管理,在全面質(zhì)量管理的過程中,質(zhì)量的概念和所有管理目標的實現(xiàn)都存在著非常大的關聯(lián),它主要的特點就是將過去的時候檢驗轉變?yōu)槭虑邦A防,也就是說從結果逐漸轉變?yōu)橐蛩兀诠芾淼倪^程中更加重視質(zhì)量因素,同時還要以質(zhì)量為中心開展全員工作,由只是滿足要求轉變?yōu)槌浞值臐M足顧客的需要,同時還要不斷的完善質(zhì)量,這樣就可以有效的提高工程的質(zhì)量和性能。
2.3.2 嚴格執(zhí)行水利工程施工單位質(zhì)量管理建設程序,依照國家和水利行業(yè)有關工程建設、技術規(guī)程和施工合同等的要求進行施工。針對混凝土原材料及成品質(zhì)量上下波動的現(xiàn)狀,我們應科學配置水灰比,嚴格監(jiān)控混凝土粗細骨料生產(chǎn)環(huán)節(jié)、原材料的引進檢測環(huán)節(jié),保證進場的原材料合格,才進行下一道施工。現(xiàn)場應盡可能使用生產(chǎn)工藝為旋窯、品質(zhì)優(yōu)良的大企業(yè)的水泥產(chǎn)品,并盡可能保證同一料場的骨料有穩(wěn)定的供應和品質(zhì)。如要添加混合料,則要更加注意混凝土施工過程的監(jiān)測和控制,切實保證按施工配合比投料和攪拌。此外,應盡可能應用添加外加劑或摻合料等較成熟的技術,以節(jié)約水泥用量和資源。此外,在質(zhì)量制度上,積極開展“三全一多樣”的全面質(zhì)量管理,建立健全質(zhì)量保證體系,制定和完善崗位質(zhì)量規(guī)范、質(zhì)量責任和考核辦法,認真執(zhí)行“三檢制”,落實質(zhì)量責任制。
2.4成本管理是手段
加強管理,才能取得利潤最大化。砼工程量的多少、工時、機械臺班的合理利用、質(zhì)量的優(yōu)劣等關系到資源、能源的消耗、資金周轉的快慢等成本因素,運用成本管理這個有效手段,就可有效降低成本。
八、結語
總之,在水利水電工程的施工中,混凝土施工的質(zhì)量直接影響到整個工程的使用壽命以及使用安全,所以在現(xiàn)實的施工過程中,應該建立健全完善的質(zhì)量保障制度,嚴格按照施工工藝要求施工,嚴把質(zhì)量關,才能造出質(zhì)量可靠的工程。
參考文獻:
[1]胡志根、黃建平主編、工程項目管理、武昌、武漢大學出版社、2004
[2]《堤防工程管理設計規(guī)范》(SL171-96)
[3]《土石壩養(yǎng)護修理規(guī)程》(SL210-98)
[4]《混凝土壩養(yǎng)護修理規(guī)程》(SL230-98)
關鍵詞:大體積混凝土;施工溫度;裂縫;控制
混凝土在現(xiàn)代水利水電工程建設中占有重要地位。而在今天,大體積混凝土的裂縫較為普遍,在水利水電工程中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在施工中采取各種措施,小心謹慎,但裂縫仍然時有出現(xiàn)。
1 裂縫的原因
混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎或老混凝上的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。
混凝土是一種脆性材料,抗拉強度是抗壓強度的1/10左右,短期加荷時的極限拉伸變形只有(0.6~1.0)×104, 長期加荷時的極限位伸變形也只有(1.2~2.0)×104.由于原材料不均勻,水灰比不穩(wěn)定,及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象,在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的,存在著許多抗拉能力很低,易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力,但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度,往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力,因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。
2 裂縫控制的材料措施
2.1 為了減少水泥用量,降低混凝土澆筑塊體的溫度升高。經(jīng)設計單位同意,可利用混凝土60d后期強度作為混凝土強度評定、工程交工驗收及混凝土配合比設計的依據(jù)。
2.2 采用降低水泥用量的方法來降低混凝土的絕對溫升值,可以使混凝土澆筑后的內(nèi)外溫差和降溫速度控制的難度降低,也可降低保溫養(yǎng)護的費用,這是大體積混凝土配合比選擇的特殊性。強度等級在C20~C35的范圍內(nèi)選用,水泥用量最好不超過380kg/m3。
2.3 應優(yōu)先采用水化熱低的礦渣水泥配制大體積混凝土。所用的水泥應進行水化熱測定,水泥水化熱測定按現(xiàn)行國家標準《水泥水化熱試驗方法(直接法)》測定,要求配制混凝土所用水泥7d的水化熱不大于250tO/kg。
2.4 采用5~40mm顆粒級配的石子,控制含泥量小于1.5%。
2.5 采用中、粗砂,控制含泥量小于1.5%。
2.6 摻合料及外加劑的使用。國內(nèi)當前用的摻合料主要是粉煤灰,可以提高混凝土的和易性,大大改善混凝土工作性能和可靠性,同時可代替水泥,降低水化熱。摻加量為水泥用量的15%,降低水化熱15%左右。外加劑主要指減水劑、緩凝劑和膨脹劑。混凝土中摻入水泥重量0.25%的木鈣減水劑,不僅使混凝土工作性能有了明顯的改善,同時又減少10%拌和用水,節(jié)約10%左右的水泥,從而降低了水化熱。一般泵送混凝土為了延緩凝結時間,要加緩凝劑,反之凝結時間過早,將影響混凝土澆筑面的粘結,易出現(xiàn)層間縫隙,使混凝土防水、抗裂和整體強度下降。為了防止混凝土的初始裂縫,宦加膨脹劑。國內(nèi)常用的膨脹劑有UEA,EAS、特密斯等型號。
3 裂縫控制的施工措施
3.1混凝土的澆筑方法可用分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑,不得留施工縫,并應符合下列規(guī)定: (1)混凝土的攤鋪厚度應根據(jù)所用振搗器的作用深度及混凝土的和易性確定,當采用泵送混凝土時,混凝土的攤鋪厚度不大于600mm;當采用非泵送混凝土時,混凝土的攤鋪厚度不大于400mm。 (2)分層連續(xù)澆筑或推移式連續(xù)澆筑,其層間的間隔時間應盡量縮短,必須在前層混凝土初凝之前,將其次層混凝土澆筑完畢。當層間間隔時間超過混凝土的初凝時間,層面應按施工縫處理。
3.2大體積混凝土施工采取分層澆筑混凝土時,水平施工縫的處理應符合下列規(guī)定:1)清除澆筑表面的浮漿、軟弱混凝土層及松動的石子,并均勻露出粗骨料;2)在上層混凝土澆筑前,應用壓力水沖洗混凝土表面的污物,充分濕潤,但不得有水;3)對非泵送及低流動度混凝土,在澆筑上層混凝土時,應采取接漿措施。
3.3混凝土的拌制、運輸必須滿足連續(xù)澆筑施工以及盡量降低混凝土出罐溫度等方面的要求,并應符合下列規(guī)定:1)當炎熱季節(jié)澆筑大體積混凝土時,混凝土攪拌場站宜對砂、石骨料采取遮陽、降溫措施;2)當采用泵送混凝土施工時,混凝土的運輸宜采用混凝土攪拌運輸車,混凝土攪拌運輸車的數(shù)量應滿足混凝土連續(xù)澆筑的要求。
3.4 在混凝土澆筑過程中,應及時清除混凝土表面的泌水。泵送混凝土的水灰比一般較大,泌水現(xiàn)象也較嚴重,不及時清除,將會降低結構混凝土的質(zhì)量。
3.5 混凝土澆筑完畢后,應及時按溫控技術措施的要求進行保溫養(yǎng)護,并應符合下列規(guī)定:1)保溫養(yǎng)護措施,應使混凝土澆筑塊體的里外溫差及降溫速度滿足溫控指標的要求;2)保溫養(yǎng)護的持續(xù)時間,應根據(jù)溫度應力(包括混凝土收縮產(chǎn)生的應力)加以控制、確定,但不得少于15d,保溫覆蓋層的拆除應分層逐步進行;3)在保溫養(yǎng)護過程中,應保持混凝土表面的濕潤。
3.6 塑料薄膜、草袋可作為保溫材料覆蓋混凝土和模板,在寒冷季節(jié)可搭設擋風保溫棚。覆蓋層的厚度應根據(jù)溫控指標的要求計算。
3.7 對標高位于±0.0以下的部位,應及時回填土;±0.0以上的部位應及時加以覆蓋,不宜長期暴露在風吹日曬的環(huán)境中。
參考文獻:
1 鋼筋混凝土結構設計規(guī)范.中國建筑工業(yè)出版社,1999.2.
關鍵詞: 中水頭;有壓隧洞;封堵體;堵頭設計
1 工程概述
小溶江水利樞紐是桂林市防洪及漓江補水工程三處樞紐工程之一,根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252-2000),其工程等別為Ⅱ等工程,屬大(2)型水庫,設計正常蓄水位267m。工程采用隧洞全段圍堰導流。導流隧洞為4級建筑物,布置在左岸,由進口明渠、進水塔、洞身和出口明渠組成,洞身全長710m。在進口進水塔設有封堵閘門,設計最大封堵水位高程255m。洞身斷面為城門洞型,隧洞凈底寬為8m,高11.31m。隧洞進口底板高程192.5m,出口底板高程186.1m,堵頭處隧洞底高程為189m。根據(jù)小溶江水利樞紐運行需要,需在工程完建前對導流隧洞進行下閘封堵。根據(jù)有關規(guī)范,導流隧洞洞身段永久堵頭與樞紐擋水建筑物同級,為2級建筑物。
2 堵頭選型及長度選定
2.1封堵體型式選擇
根據(jù)布置需要,導流洞封堵堵頭位置較靠近隧洞上游,堵頭處隧洞底高程為189m,本工程設計正常蓄水位為267m,封堵體所在位置的最大封堵水頭為78米。該段圍巖主要為D2y3灰色、灰綠色中厚~厚層砂巖、粉砂巖夾深灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,局部為薄~中厚層狀,微風化,巖體較完整。該層頂部為中厚層灰綠色粉砂質(zhì)泥巖,裂隙發(fā)育,巖體較破碎。洞室上覆巖層厚度中厚,洞向與巖層走向交角55~70°,巖體屬弱透水。該段圍巖屬基本穩(wěn)定,局部穩(wěn)定性差,圍巖類別為Ⅲ類。由于工期延后,封堵施工的實施日期較設計制定的計劃需推遲2~3個月,封堵施工工期比較緊張。綜合考慮導流隧洞的水頭,斷面形狀、圍巖防滲能力以及施工要求,選用近于瓶塞型的楔形封堵體。其具有超載能力強、斷面形式簡單、施工簡便快速的特點,符合現(xiàn)場實際要求。
2.2封堵體長度擬定
根據(jù)《水工隧洞設計規(guī)范》(SL279-2016),中水頭隧洞封堵體長度的確定,可參照極限平衡法的計算結果,結合具體工程情況確定。計算公式如下:
1.作用效應函數(shù): S(? )=ΣPR
2.抗力函數(shù): R(? )=fRΣWR+CRAR
式中:
ΣPR――滑動面上封堵體承受的全部切向作用之和,KN;
ΣWR――滑動面上封堵體全部法向作用之和,KN;
fR――混凝土與圍巖的摩擦系數(shù);
CR――混凝土與圍巖的黏聚力,kpa;
AR――除拱頂部位(90°~120°)外,封堵體與圍巖的接觸面積。
經(jīng)初步計算后確定的小溶江導流洞封堵段長度為25m,堵頭呈楔形狀,最大洞高處為13.31m,最小處為11.31m,最大寬度10m。
并根據(jù)以下簡化公式復核圍巖的滲透穩(wěn)定性:
H/L≤[k]
式中:
H――設計水頭,m;
L――封堵體最大長度,m;
[k]――圍巖允許的繞滲滲透系數(shù);
其滲透穩(wěn)定滿足要求,最K擬定導流洞封堵段長度為25m。
圖 封堵體縱斷面
3 封堵體混凝土溫控措施
由于封堵體最大斷面達10m*13.31m,根據(jù)要求,需考慮溫控措施,防止溫度裂縫出現(xiàn),影響封堵止水質(zhì)量。小溶江水利樞紐導流隧洞堵頭混凝土采用中熱微膨脹三級配混凝土,其配合比通過試驗確定。封堵體混凝土分層澆筑共分5層,最底層混凝土最厚處為2.5m,最薄處為1.9m,中間3層每層厚依次為2m、3.5m、2m,余下為最頂層。每層施工周期為7天左右(混凝土澆筑時間為1.5~2天),約一個半月即可完成混凝土澆筑。堵頭混凝土澆筑采用埋冷卻水管降溫。塑料冷卻水管層距為1.5m、管距為1.2m ,冷卻水管采用導熱高密聚乙烯塑料管(HDPE),管外徑為φ32 mm,管壁厚度不大于2.1 mm,管材承受破壞內(nèi)水靜壓力不小于2MPa。除此之外,還需在施工上加強管理,采用以下主要施工管理措施:
(1)必須嚴格控制混凝土施工質(zhì)量,保證混凝土的抗裂性能。
(2)為了減少混凝土溫降收縮變形而引起堵頭新澆筑混凝土與導流洞壁原襯混凝土間的脫空情況,在微膨脹混凝土中摻入UEA-H(高效型)型或MgO膨脹劑,增大微膨脹變形量來補償混凝土溫降收縮變形,同時施工中應加強水的養(yǎng)護。根據(jù)有關試驗,添加膨脹劑不僅可以抵消混凝土的收縮變形,還可對圍巖產(chǎn)生0.2~0.3MPa的壓應力。
(3)控制混凝土澆筑溫度在16℃之內(nèi)。
(4)埋設Φ32冷卻水管,布置間距1.2×1.5m,通冷卻水冷卻,冷卻水溫度為13℃ ,通水管內(nèi)流速不小于0.6m/s。混凝土每一大層澆筑完畢,便開始通水冷卻,通水時間至堵頭混凝土全部澆筑完成后的30天止。
(5)在上游面設置雙向Φ10抗裂鋼筋,間距0.15m,以防止上游面裂縫出現(xiàn)及擴展。
4 封堵體灌漿施工
封堵體灌漿包括頂拱回填灌漿、洞周固結灌漿、沿封堵段洞壁原襯砌混凝土與巖石接觸面之間接觸灌漿、沿堵頭新混凝土與原洞壁襯砌老混凝土間接觸灌漿、堵頭混凝土豎直施工縫的接縫灌漿。
4.1 回填灌漿
封堵體必須進行回填灌漿,頂拱回填灌漿控制在頂拱中心角120°的范圍,灌漿壓力0.5MPa。回填灌漿施工在混凝土澆筑完3~5天后進行。回填灌漿從堵頭施工廊道內(nèi)通過預埋管施灌,堵頭上、下游端通過預埋止?jié){片止?jié){。灌漿從較低一端開始,向較高的一端推進,根據(jù)首次灌漿的效果決定是否進行二次施灌。
4.2 接觸灌漿及接縫灌漿
(1)洞壁原襯砌混凝土與巖石接觸面間接觸灌漿
沿堵頭段洞壁原襯砌混凝土與巖石接觸面進行接觸灌漿,灌漿鉆孔深入巖石1m,先施工堵頭上下游端,待堵頭上下游端接觸灌漿形成封閉環(huán)形并達到齡期后,再施工中間段接觸灌漿。灌漿壓力為0.2~0.3MPa。
(2)堵頭新混凝土與原洞壁襯砌混凝土間接觸灌漿
沿堵頭新混凝土與原洞壁襯砌老混凝土間進行接觸灌漿,灌漿壓力0.5MPa。該部分接觸灌漿在圍巖固結灌漿結束后在施工廊道內(nèi)進行。各灌區(qū)的灌漿系統(tǒng)應有進漿管、回漿管、出漿和排氣設施,各管路可引至廊道或其它合適地點。要求灌漿系統(tǒng)布置能確保漿液能自下而上均勻地灌注到整個灌漿面;灌漿管路應順直、暢通、少設彎頭;同一灌區(qū)的進、回漿管和排氣管管口宜集中,且應引至廊道內(nèi)。漿液水灰比變換可采用3:1、1:1、0.6:1三個比級。一般情況下,開始可灌注3:1漿液,待排氣管出漿后,即改用1:1漿液灌注。當排氣管出漿濃度接近1:1漿液濃度時,即改用最濃比級0.6:1漿液灌注,直至結束。
(3)豎直縫接縫灌漿
在固結灌漿完成后進行。
當滿足以下條件時,可進行接縫灌漿:
兩側堵頭澆塊混凝土的溫度必須達到穩(wěn)定溫度,其數(shù)值可根據(jù)溫度監(jiān)測資料確定,并S持穩(wěn)定較長時間。
2)接縫的張開度不宜小于0.5mm。
其余灌漿管路布設、灌漿施工、水灰比等技術要求,參照接縫灌漿實施,灌漿壓力可取0.3~0.5Mpa。
4.3 質(zhì)量檢查
關于以上各類灌漿施工的質(zhì)量檢查,設計要求根據(jù)施工條件采取7d或28d鉆取巖芯或進行檢查孔注漿試驗。
5結語
本工程為中水頭有壓隧洞封堵,為保證封堵體施工順利進行以及完建后良好工作狀態(tài),主要從地質(zhì)條件、封堵體穩(wěn)定、滲流、施工、溫控、灌漿、監(jiān)測等方面進行綜合考慮,在安全的前提下,經(jīng)濟合理,施工方便,易于管理。封堵實施后,效果良好,可為類似工程提供一定的參考意義。■
參考文獻
[1] SL252-2017,水利水電工程等級劃分及洪水標準[S];
關鍵詞:水電站;泄水閘門;優(yōu)化控例
水電站的泄水閘門及建筑物是水電站的重要建筑設施,不僅能夠起到防洪作用、泄水閘門還關系著泄水建筑物的安全性,因此國家對水庫泄水閘門都非常重視,每年定期都會進行檢查,預測水電站泄水閘門工作狀況,分析水電站泄水閘門自身的結構性能,對水電站泄水閘門進行安全檢測與鑒定是進行優(yōu)化控制的兩個具體措施。
1大壩泄水預測實時優(yōu)化控制
水電站泄水閘門短時間內(nèi)的泄水情況需要非常精確的預測,這個精確的預測有利于水電站泄水閘門的后續(xù)運行,預測時,需要考慮到以下幾方面的情況與內(nèi)容:水文、水力及環(huán)境系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)資料,從這些數(shù)據(jù)資料中分析出當時河流的物理特性與狀況。收集來自河流的一些水文資料,如河水位、含鹽量等。為了更好地進行實時監(jiān)測與預測,這里應該借助先進的信息網(wǎng)絡技術與數(shù)字化技術,使用嵌入水力模型及水質(zhì)模型,進行數(shù)據(jù)同化程序,根據(jù)實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來進一步預測系統(tǒng)更新的數(shù)據(jù)資料,采用基于預定義的非時變增益程更新程序,能夠保證將河流的水力、水質(zhì)狀況表現(xiàn)出來。這里更多采用了數(shù)學函數(shù)及數(shù)學模型的知識,根據(jù)河流狀況,假設需要3個增益函數(shù),增益函數(shù)的數(shù)值與幅值能夠很好地反映比較數(shù)值的可信度,如果測量到的幅值與標準值相符,就認定為測量是一種比較理想與完美的狀況,如果測量幅值越小,那么表明測量重視程度達不到模型的預測值[1]。函數(shù)的分布與具體范圍在一定程度上反映了相應測量位置處的預測錯誤及與附近網(wǎng)格點處的錯誤,這個項目的增益函數(shù)幅值可以設置成1。上面的這些數(shù)據(jù)的同化程序能夠用在預測過程中,這個過程中不需要考慮有無可以測量的數(shù)據(jù)可以使用,從而更新河系的狀態(tài)。數(shù)據(jù)丟失在程序更新過程中是很容易也是很經(jīng)常發(fā)生的事情,程序?qū)@些并不是非常敏感。預測時的系統(tǒng)狀態(tài)一旦被認知與了解后,這時可以將仿真優(yōu)化的流程用在最佳的泄水時段。這個預測過程使用了多種不同的數(shù)據(jù)與技術,這些不同的數(shù)據(jù)與技術都能夠集成用在一個數(shù)據(jù)管理與預測模擬的流程中去。
2水電站泄水閘門安全檢測與鑒定
2.1閘門外觀及巡視檢查
對水電站泄水閘門的安全檢測與鑒定,應該首先從閘門的外觀巡視與檢查做起,巡視與檢查內(nèi)容有:檢測閘門的外觀;檢測閘門止水外觀;然后就是閘門鎖定裝置的可靠性與操作便利性等;充水閥外觀狀態(tài)的完整性與否及閘門門槽外觀等也是檢測的內(nèi)容。
2.2檢測閘門腐蝕度
閘門的具體腐蝕部位及分布范圍、腐蝕的深度、尺寸及密度等都需要檢測;閘門上嚴重腐蝕面積在閘門及機構件表面積中所占比例是需要重點檢測的;另外,腐蝕構件腐蝕剩余部位截面尺寸等進行檢測。
2.3檢測材料
水電站泄水工程建設過程中,材料也是非常重要的,工程管理中的相關單位出具的材料出廠牌號證明及質(zhì)量證明等文件,應該證明水電站鋼閘門及啟閉機所使用的材料及性能應該符合設計圖樣要求,因此不再需要檢測材料牌號;如果不清楚或者是對主要材料牌號有疑問時,應該檢測材質(zhì)來確定材料牌號[2]。
2.4分析結構有限元
閘門構建需要遵循一定的數(shù)學數(shù)據(jù)及模型,這里主要分析水電站泄水閘門的結構有限元,這里的分析需要按照《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》及一些安全評估技術,采用“結構三維空間有限元數(shù)學計算模型”來構建閘門,在這個數(shù)學模型下,復核計算閘門各個主要結構的部件如主梁、面板及次梁等,閘門結構的剛度也是需要校核。分析閘門有限元結構時使用的軟件是Solidworks有限元分析軟件,在相應的數(shù)學計算模型中開展結構靜態(tài)有限元計算,對閘門的結構強度及剛度要仔細分析。這里需要將整扇閘門作為對象,構建計算模型,閘門的結構離散成板殼單元與梁單元構成的彈性結構,計算出節(jié)點總數(shù)及單元總數(shù)。
2.5檢測無損探傷
閘門內(nèi)部可能因為某些原因出現(xiàn)裂縫或探傷,采用DL/T5018規(guī)定的一、二類焊縫,借助超聲波工具探測水工鋼閘門主要受力的焊縫中的內(nèi)部缺陷。進行閘門焊縫時應該遵守以下標準:閘門焊縫依據(jù)一類焊縫進行≥20%,二類焊縫應該按照≥10%的抽探比例進行,如果檢查到裂紋,應該適當?shù)匮娱L探傷長度至焊縫的全長。
3結語
為了使水電站更好地運行,水電站泄水閘門應該進行優(yōu)化控制,使水電站更好更安全地運行,降低發(fā)生事故的概率,讓水電工程造福于人民,提高工程建設質(zhì)量及效率,提高人民的生活質(zhì)量。水電站泄水閘門優(yōu)化控制工作,需要從以下兩個方面做起:實施預測實時優(yōu)化控制、對水電站泄水閘門進行安全檢測與鑒定,做好預測防范及安全檢測工作,優(yōu)化水電站泄水閘門工作。
參考文獻:
[1]楊敏慧,趙一平,高承眾,等.劉家峽水電站溢洪道工作閘門的安全檢測與鑒定[J].甘肅水利水電技術,2012,48(11):56-58.
關鍵詞:雷打灘;金屬結構;方案設計;參數(shù);設計亮點
一、工程概況
(一)工程位置。雷打灘水電站位于云南省彌勒縣和邱北縣交界的南盤江干流上,系南盤江中下游河段一庫八級開發(fā)方式的第七個梯級電站。電站距彌勒縣城公路里程73km,距昆明公路里程為211km。
(二)水文和氣象。雷打灘電站壩址控制流域面積
26181km2,壩址多年平均流量為189m3/s。南盤江流域枯期降水一般較少,其河流水量主要靠地下水補給。枯期(11月-5月)徑流量只占年徑流量的27.7%。汛期徑流量約占年徑流量的72.3%左右。流域多年平均降水量 910 mm。多年平均懸移質(zhì)來沙量為634×104t,其中汛期6月~9月為560×104t,占年來沙量的88.4%,多年平均含沙量為1.06kg/m3。壩址多年平均推移質(zhì)為30×104t。壩址屬北亞熱帶季風氣候區(qū),干濕季節(jié)分明,多年平均氣溫19.80C,極端最低氣溫約為-2.1℃。
(三)裝機規(guī)模和工程等級。本電站裝有3臺混流式水輪發(fā)電機,單機容量為36MW,保證出力24.93MW,多年平均發(fā)電量為5.327億kw?h,年利用小時為4932h。
攔河壩最大壩高84m,壩頂長度209.5m,壩型為碾壓混凝土重力壩。水庫總庫容93.96×106m3,有效庫容40.63×106m3。根據(jù)《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》(DL 5180-2003),本電站屬三等工程,主要建筑物為三級建筑物。
工程地震設防烈度為7度。
(四)工程布置。攔河壩自右至左為右岸非溢流壩段、河中溢流沖沙壩段、左岸進水口壩段,為一字并列式布置。右岸非溢流壩段及河中溢流沖沙壩段(采用碾壓混凝土,左岸進水口壩段為常態(tài)混凝土。河中布置五個表孔,孔口尺寸為10m×16m(寬×高),堰頂高程為946.00m,表孔采用寬尾墩――底流消能。沖沙底孔左右對稱布置于溢流表孔兩側,孔口尺寸為3m×5m(寬×高),底孔采用挑流消能。
左岸引水發(fā)電系統(tǒng)由引水管道、岸邊地面廠房及GIS樓組成。引水管道布置在南盤江左岸,由明管和壓力管道組成,采用單機單管的供水方式,設計引用流量為82.5m3/s。隧洞段管徑為5m,壓力鋼管管徑為4.5m。三條引水道水平長度分別為222.540m、245.221m、269.052m。進水采用斜進水,與主廠房機組縱軸線夾角為600。
二、設計依據(jù)及標準
(一)設計遵循的標準。國家頒布的有關法令、法規(guī)。
金屬結構設備的設計所遵循的主要標準和規(guī)范有:《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范(DL/T5013-95)》;《水利水電工程啟閉機設計規(guī)范(SL41-93)》;《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規(guī)范(DL/T5018-94)》
三、金屬結構設備
整個電站共設有門槽36孔閘門29扇(其中弧形閘門7扇,平面閘門13扇、攔污柵9扇),各類啟閉機13臺。金屬結構設備總重約2106.547T。
(一)沖砂底孔系統(tǒng)的金屬結構設備。(1)沖砂底孔金屬結構概述。 沖砂底孔在大壩的左右岸各設一孔,其主要任務是水庫沖砂,以保證機組取水門前清。左右岸沖砂底孔的金屬結構設備由弧形工作閘門、工作閘門油壓啟閉機、事故閘門、事故閘門共用壩頂門式啟閉機等組成。
(2)沖砂底孔事故閘門與啟閉機。1)沖砂底孔事故閘門與啟閉機的主要技術參數(shù)。
孔口形式:潛孔式;
孔口尺寸:3.0m×5.2m;
孔口數(shù)量:2孔;
閘門數(shù)量:1扇;
底檻高程:910m;
設計水頭: 52m;
總水壓力:12291kN;
軌上揚高:9.2m;
起升速度:1.5m/min;
行走速度:15m/min;
軌距: 6.5m;
輪距: 8.5m;
起升高度:60m。
2)沖砂底孔事故閘門設計。在左右沖砂底孔進口處各設有一扇孔口尺寸為3.0m×5.2m的平面事故閘門門槽。門槽底檻高程910m,門槽中心線樁號均為壩橫0+003.00m。門槽型式為Ⅱ型結構。采用較優(yōu)的門槽錯距比和較優(yōu)的斜坡。二孔門槽共用一扇事故閘門。閘門為平面焊接鋼結構,采用滾動軸承定輪支承,分上、下兩節(jié)制造、運輸,節(jié)間采用銷軸連接,將兩節(jié)閘門在工地連接為一整體。節(jié)間設有止水。閘門為上游止水,頂側水封形式為“P”形斷面,底水封形式為“條”形斷面,橡皮采用預壓縮達到止水的目的。事故閘門的操作條件為配置加重塊動水下門,小開度提門充水平壓后靜水起門。
(3) 沖砂底孔工作閘門與啟閉機。1) 沖砂底孔工作閘門與啟閉機的主要技術參數(shù)。
孔口形式:潛孔式;
孔口尺寸:3.0m×4.0m;
孔口數(shù)量:2孔;
閘門數(shù)量:2扇;
底檻高程:910m;
設計水頭:52.45m;
總水壓力:8844.1kN;
支鉸高程:916.5m;
弧面半徑:9m;
活塞桿最大行程:6.8m;
活塞桿工作行程:7m。
2)沖砂底孔工作閘門設計。左右岸沖砂底孔弧形工作閘門采用焊接鋼閘門,主橫梁結構體系。主橫梁斷面為工字型結構,弧門為直支臂,支臂斷面為工字型結構,閘門采用圓柱鉸支承,支鉸軸套為自形式。門葉結構、支臂褲衩與支鉸運輸至工地后,用螺栓連接為一整體。止水結構上頂側水封為“P”形斷面,底水封形式為“條”形斷面。沖砂底孔弧形工作閘門為動水啟閉,全開全關運行。
3)液壓啟閉機設計。左右岸沖砂底孔工作弧門液壓啟閉機為單吊點搖擺式液壓啟閉機,啟閉機機座及油箱泵站系統(tǒng)均設置在高程為925.75m平臺上。啟閉機的油缸內(nèi)徑為340mm,活塞桿直徑為220mm,啟門時工作壓力為15.2MPa,閉門時工作壓力為3.3MPa。油缸缸體采用無縫鋼管制作,活塞桿及吊頭均為整體鍛件。液壓泵站布置在啟閉機室內(nèi),泵站設兩臺互為備用的油泵電動機組,液壓閥組的主閥均為插裝閥。
(二)溢洪道系統(tǒng)的金屬結構設備。(1)溢洪道金屬結構概述。大壩表孔溢洪道是雷打灘水電站的主要的泄洪通道,其最大泄流量約為7950m3/s。溢洪道布置在大壩的溢流壩段,金屬結構設有5孔1扇表孔平面檢修閘門和5孔5扇表孔弧形工作閘門。表孔平面檢修閘門的啟閉設備為共用壩頂1250kN門式啟閉機,弧形工作閘門的啟閉設備為5臺2×2500kN的液壓啟閉機。
(2) 溢洪道弧形工作閘門與啟閉機。1)工作弧門與油壓啟閉機的主要技術參數(shù)。
孔口形式: 露頂式;
孔口尺寸:10.0m×17.0m;
孔口數(shù)量:5孔;
閘門數(shù)量;5扇;
底檻高程:945.0m;
支鉸高程:955.0m;
設計水頭:17.0m;
總水壓力:15444.2 kN;
操作條件: 動水啟閉;
液壓啟閉機容量: 2×2500kN;
活塞桿工作行程: 6.5m。
2)工作弧門的設計。弧形閘門采用二主梁、二斜支臂焊接鋼結構,主橫梁同層布置方案,主梁和支臂采用箱形斷面。這種結構形式具有閘門整體剛度好,便于加工制造等優(yōu)點。弧門支鉸采用自滑動軸套。在弧門兩側的邊梁上各布置有6個側導向輪。弧門的側止水為“L”形橡膠水封,底止水為“條”形水封。
3)油壓啟閉機的布置設計。每扇閘門采用一套2×2500KN的油壓啟閉機操作,油壓啟閉機兩只油缸的上吊點分別布置在閘門兩側的邊墻上,下吊點分別鉸接在弧門兩側的邊梁上。液壓泵站布置在閘門之間的閘墩里,每套泵站設有兩臺互為備用的油泵電動機組。弧門可在泵房和溢洪道值班室現(xiàn)地控制,其信號也能在廠房中控室顯示。
(3)溢洪道檢修閘門及啟閉設備。1)溢洪道檢修閘門和門機主要技術參數(shù)。
孔口形式:露頂式;
孔口尺寸:10m×16.105m;
孔口數(shù)量:5孔;
閘門數(shù)量:1扇;
底檻高程:945.895m;
設計水頭:16.105m;
總水壓力:13124kN;
起升高度:60m;
軌上揚高:9.2m;
起升速度: 1.5m/min。
2)檢修閘門的設計。檢修閘門為平面鋼疊梁形式,共分5節(jié)。疊梁門采用復合材料滑塊支承,下游橡皮止水,側水封為“P”型水封,底水封和節(jié)間水封為“條”型水封。閘門的主梁為實腹式焊接組合變截面梁。閘門的操作條件為靜水啟閉,利用最下節(jié)疊梁上設置的充水閥充水平壓。門槽型式為矩形斷面,門槽的寬深比為1.71,門槽的底檻和主、反軌均為焊接鋼結構件,下游側主軌設有不銹鋼水封座板。
(4) 溢洪道閘門。正常情況下,溢洪道檢修閘門不工作,分5節(jié)分別鎖定在5孔門槽的上部,當洪水水位超過962.45m高程時,為避免疊梁門影響行洪,應將疊梁閘門提出門槽運到壩頂別處臨時存放。
(三)引水發(fā)電系統(tǒng)的金屬結構設備。(1)引水發(fā)電系統(tǒng)的金屬結構概述。雷打灘水電站設三臺機組,采用單機單管引水方式。引水發(fā)電系統(tǒng)的進水口位于大壩的左岸壩段。進水口金屬結構設有攔污柵、檢修閘門、快速事故閘門及相應的啟閉設備。在廠房的下游尾水管出口設有尾水檢修閘門及啟閉設備。
(2)攔污柵及清污機。1)攔污柵、清污機的主要技術參數(shù)。
孔口尺寸:3.7m×8.5m;
孔口數(shù)量:9;
柵葉數(shù)量:9;
攔污柵傾角:82°;
柵條凈距:100mm;
底檻高程:935.0m;
平臺高程:965.0m;
設計水頭差: < 4m;
清污方式:清污機清污;
耙斗容量:1.1m3;
清污機起升容量:2×37KN;
清污機楊程:35m;
清污機起升速度:5m/min。
2)攔污柵及清污機的布置。電站進水口攔污柵采用82°斜柵布置的方式。每臺機組的進水口設3扇攔污柵,共計9扇,放置在上游柵槽內(nèi)。
3)扇攔污柵后的水域是連通的,當部分攔污柵的柵葉被污物堵塞時仍能保證各機組有足夠的引水量,可避免或減少因部分攔污柵堵塞而停機的機會。攔污柵前后設有水位計,以監(jiān)測攔污柵的水位差。當攔污柵的水位差接近設計值4m時,應啟動清污機進行清污,防止污物壓垮柵條。
(3)進水口檢修閘門。1)進水口檢修閘門的主要技術參數(shù)。
孔口形式: 潛孔式;
孔口尺寸: 5.0m×5.1m;
孔口數(shù)量: 3孔;
閘門數(shù)量:1扇;
底檻高程:935.0m;
設計水頭:27.0m;
總水壓力:6440.4KN;
操作條件: 靜水啟閉。
2)進水口檢修閘門設計。檢修閘門采用下游橡皮止水,尼龍滑塊支承,為焊接鋼結構,分兩節(jié)制造運輸,工地安裝時拼焊為一整體。主梁為實腹式焊接組合梁,斷面為“工”字形結構,面板和水封均設在下游側,頂、側水封采用“P”形水封,底水封采用“條”形水封。門槽型式為矩形斷面,采用較優(yōu)寬深比1.65,門槽的底檻和主、反軌均為焊接鋼結構件,下游側主軌設有不銹鋼水封座板。檢修閘門操作為靜水啟閉。
(4)快速事故閘門。快速事故閘門的設計。在每臺機組的進水口檢修門槽后設置一扇平面快速事故閘門,共3孔3扇。閘門采用下游橡皮止水,頂、側水封采用“P”形水封,底水封和節(jié)間水封為“條”形水封。定輪支承,支承跨度5.464m。閘門利用水柱動水下門,靜水啟門,使用門葉上設置的充水閥充水平壓,充水管直徑為300mm,當上下游水位差<4m時方可啟門。每扇閘門設有4個主輪,輪子直徑為0.7m,輪軸直徑0.16m。
(5)尾水檢修閘門。尾水檢修閘門設計。為方便機組與尾水管的檢修,在每臺機組的尾水出口設置檢修閘門。為減小閘門的寬度,在每臺尾水出口處設置一中間閘墩,使每臺機組的尾水出口一分為二,變?yōu)閮蓚€孔口。根據(jù)雷打灘建管部要求每孔門槽均配有一扇潛孔式焊接平面滑動檢修鋼閘門,這樣在首臺機組發(fā)電時,其余各臺機組用尾水檢修閘門下閘擋水,省略了其余各臺機組的臨時施工堵頭。閘門采用上游橡皮止水,尼龍滑塊支承,操作條件為靜水啟閉,起門水頭差按1m計算。閘門分二節(jié)制造,在工地安裝時焊成整體。為保證可靠封水,在閘門下游側設有簡支式彈性反輪4個。
四、金屬結構設計的亮點
(一)溢洪道金屬結構設計。雷打灘水電站洪水分布不均,汛期下泄洪水流量大。表孔溢洪道承擔主要的泄洪任務。表孔溢洪道工作弧門設計布置和結構計算先進合理,既減少了工程量,又保證了工作弧門安全可靠,順利完成擋水及調(diào)節(jié)流量的任務,發(fā)揮了良好的效益。
在水利項目中,泵站發(fā)揮著重要的作用,泵站的建設、運行的穩(wěn)定和安全與泵站一次設備的選型息息相關。本文針對泵站的開關設備、電源、變壓器、互感器、電動機的選型方法進行了論述,合理的設備選型為水利工程帶來最大的經(jīng)濟效益和社會效益。
關鍵詞:
泵站;一次電氣;開關設備;電動機
在現(xiàn)實的環(huán)境中,灌溉、調(diào)水、防洪等項目的推進都依賴泵站的建設與管理。在過去的一段時期里,我國泵站設計以及建設領域的發(fā)展較為快速,在專業(yè)技術與理論的支撐下,泵站所能夠發(fā)揮出來的效益日趨提升,滿足了國家及百姓對于基礎設施建設的要求,這些成績的取得與各環(huán)節(jié)技術升級以及各項管理措施的強化密不可分。
1泵站一次電氣設備選型原則
1.1保證泵站一次電氣設備達到使用目標泵站的運行不僅負荷較大,極易出現(xiàn)故障,而且日常檢修工作也極為復雜。為此,在建設或改造泵站時,需要根據(jù)泵站開關設備、電源、變壓器、互感設備、電動機等在實際工作中具體使用目標的要求,對泵站一次電氣設備進行科學選型,從而保證設備在投入使用以后的穩(wěn)定性與經(jīng)濟性。
1.2保證泵站電氣設備的安裝及維修便利泵站一次電氣設備的選型不僅與電力用戶的使用要求及成本內(nèi)容有關,還需從安裝、技術層面上分析泵站一次電氣設備在應用過程中所能夠發(fā)揮出來的實際性能,進而在項目中利用設備的最大效用來推進生產(chǎn),以此提升泵站建設或改造后的經(jīng)濟效益與社會效益。除此以外,循環(huán)水泵設備運行故障的檢修工作主要通過提高設備質(zhì)量、確保設備及時檢修與維護等措施來完成的,因此,在實踐過程中,相關的工作人員要適時對泵站設備進行狀態(tài)監(jiān)測,查看該類型設備是否能夠滿足當前泵站的運行要求,如若不然,就需要對泵站進行適當?shù)母脑焯幚怼?/p>
2泵站電源
在實際的泵站工程設計以及建造過程中,泵站電源的線路電壓等級、線路回數(shù)與泵站工程的設計或施工目標有著直接的關系。對于泵站電源設計工作而言無論是線路電壓等級還是線路回數(shù)都應該根據(jù)設備的使用目標要求以及設計成本等內(nèi)容來進行確定。另外,在設備的安裝過程中,還需要考慮設備本身的安裝條件是否達到設計的實際要求。所以,要想保證泵站用電負荷的可靠性,實現(xiàn)泵站運行的安全性、經(jīng)濟性與高效性,務必要求泵站設計者在設計之初就從泵站自身以及環(huán)境的綜合角度出發(fā),合理選擇泵站電源的電壓等級和線路回數(shù)。
2.1線路電壓等級泵站環(huán)境中的輸電電壓越高,對泵站一次電氣設備的絕緣性要求也就越高,因此,線路電壓等級的選擇將會直接影響到電力設備的投資成本。然而實體項目的運作過程中,泵站傳送電流與輸電電壓大小呈現(xiàn)的是負相關,高電壓會導致電流的變小,對應需要的導線截面也會變小,從而讓泵站線路設施方面的成本得以大幅度降低。根據(jù)我國泵站設計經(jīng)驗,線路電壓等級可以根據(jù)表1進行選擇。泵站設計需要從泵站的現(xiàn)狀和長遠角度出發(fā),綜合分析線路的有色金屬原材料、絕緣材料和人工費用等客觀因素,保證線路電壓等級的科學性、合理性,用最低的成本投入達到泵站的最佳運行效果。
2.2線路回路數(shù)我國相關的泵站供電設計規(guī)定中將二級負荷定義為會引發(fā)重大經(jīng)濟損失或?qū)е孪嚓P重要用電單位的日常工作無法正常進行的中斷供電。而《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》進一步要求,在對二級負荷的供電系統(tǒng)進行設計時,應該采用雙回路供電,從而保證可以通過不低于一回六千伏的架空線路實現(xiàn)二級負荷對供電負荷較小的地區(qū)或較難實現(xiàn)正常供電地區(qū)的供電工作。在泵站電源的線路回路數(shù)選擇上,應該根據(jù)泵站日常運轉的負荷大小和周邊線路走廊的實際情況進行妥善選擇。如果泵站的負荷較大,應該設計為雙回路電源,在增強泵站供電的安全性之余,也為泵站的擴容做好鋪墊,避免由于日后的線路走廊緊張等影響泵站電源的正常供電。
3泵站變壓器
變壓器設備是由一次線圈、二次線圈與鐵芯所構成的,是泵站變配電的主要組成部分。從變壓器的功能來看,它主要起到了升降泵站電壓以及穩(wěn)定電壓等作用。因此,根據(jù)不同的泵站環(huán)境來選擇不同類型的變壓器設備較為關鍵。在主變設備選型過程中,不僅需要考量設備的使用目標,還需要考慮電力用戶電力設備的實際電力載荷。此外,由于主變設備是泵站一次電氣設備的核心設備,因此還需要考量變壓器設備的容量值指標,以及泵站的電壓、電流情況等因素。為了延長泵站常用的一次電氣設備的使用年限,需要對水泵機組自身安裝狀況進行檢查,防止由于機械振動所引起的設備不平衡故障的發(fā)生,保障泵站設備在使用過程中的安全性。
4開關設備
開關設備在電力系統(tǒng)運行管理中較為重要,泵站電流的控制和調(diào)整與開關裝置的性能有著密切的聯(lián)系,因此,在泵站建設的過程中,開關設備的選型是否合理是泵站一次電氣設備選型的關鍵內(nèi)容。在實踐中發(fā)現(xiàn),泵站用開關設備品種繁多,型號各異,這就給用戶在選型時制造一些障礙。從以往的工作經(jīng)驗來看,開關設備的優(yōu)劣取決于斷路器裝置的靈敏度及可靠性,同時,電氣性能的安全性也是選擇泵站開關設備的決定性因素。
5泵站互感器設備
從設備的工作原理角度來看,泵站所使用的互感器裝置與變壓器設備的原理相類似,都是將高電壓或是密集型電流轉化成為低電壓與弱電流,使其與整個泵站的繼電保護環(huán)境相協(xié)調(diào),以此來維護泵站運行過程的安全性與穩(wěn)定性。互感器選型分兩種情況,即電流互感器選型與電壓互感器選型。其中,電流互感器選型與泵站電力系統(tǒng)環(huán)境的變流比數(shù)值有關,變流比是指一次線圈額定電流與二次線圈額定電流數(shù)據(jù)的比值。為了防止電流互感器在使用的過程中被損毀,則需要限制二次負載量的無限制增加,并最終確定電流互感器的等級,使其維持在合理的范圍之內(nèi),這就與電流互感器設備的應用環(huán)境以及設備的安裝方法等因素有著密切關聯(lián)。由此可見,影響電流互感器選型的因素較為復雜。同樣,電壓互感器的選型也需要遵循一定的原則來執(zhí)行,從而滿足設備應用環(huán)境中對其絕緣形式、設備安裝結構等內(nèi)容的要求,簡單來說,電壓互感器設備的選型與其本身的額定容量有著直接關系,為了滿足設備的精度要求,則使其額定容量調(diào)整至25%至最大額定容量之間。
6泵站電動機
6.1額定電壓在電動機的額定電壓選擇上,應該嚴格遵守我國的《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求,在泵站的供電電壓高于35千伏的情況下,應該將10千伏作為用戶的一級配電電壓。但是根據(jù)實際用電情況,如果6千伏用電設備的總容量偏大,但6千伏電壓成本更為低,則應該將6千伏作為用戶的一級配電電壓,以達到節(jié)能減排的環(huán)保目的。
6.2電動機類型泵站電動機在類型上分為同步電動機和異步電動機,鑒于它們不同的功能和特性,應該根據(jù)泵站的自身工作需求進行合理選擇。同步電動機不僅僅投資資金過高,而且結構復雜且維修工作量巨大,這是由于轉速受到電源頻率的影響而造成的,因此在日常工作中需要專門的調(diào)節(jié)系統(tǒng)對其進行控制。但是,同步電動機不但可以對功率因數(shù)進行無級調(diào)節(jié),更無需額外在工作過程進行任何無功補償,可輕松完成泵站機組的高功率快速運轉。另外,同步電動機還具備極強的抗干擾性能,運轉過程具備高穩(wěn)定性,因此這種類型的取水泵站具有運轉速度慢、單機容量大以及運行時間長的工作特性。
相對于同步電動機,異步電動機無論是在日常運行的可靠性還是維護的便利性上都具有極為突出的優(yōu)勢,而且它的投資成本也更低。但是,功率因素偏小的缺陷讓一部電動機在運轉過程中只有通過額外的無功補償才能符合供電部門的無功考核標準。然而,隨著科學技術的不斷進步,無功補償裝置的工作性能近年來得到了全面的改善,而且成本投入也相對以前更為合理。因此,由于排澇泵站對排水的可靠性要求較高且需要運行時間補償,異步電動機與無功補償設備組合成為排澇泵站的最佳選擇,且其投資成本相比于同步電動機有優(yōu)勢。
7結語
在泵站工程設計中,應首先根據(jù)工程負荷情況和運行方式,結合電力系統(tǒng)的電網(wǎng)現(xiàn)狀及系統(tǒng)規(guī)劃情況,合理選擇配電線路的電壓等級,確定合適的接線型式。然后根據(jù)泵站所處環(huán)境及負荷情況選擇優(yōu)質(zhì)電氣產(chǎn)品,如高效節(jié)能的變壓器,進行開關設備比選、同步電動機與異步電動機比較、啟動方式比選等,并對所選設備進行短路電流校驗,最終確定泵站的一次設備選型方案。總之,泵站電氣一次設備的合理選型,是關系泵站安全、穩(wěn)定運行的重要環(huán)節(jié),一次設備選型的經(jīng)濟、安全、合理,將能為泵站投入運行后帶來最大效益。
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【關鍵詞】水工建筑物;安全性;設計安全;判別準則
一、水工建筑物的技術安全性
在水工建筑物運行并聲稱其安全時,最重要的是“運行系統(tǒng)一水工建筑物一影響區(qū)域”體系的安全技術觀點。從純技術觀點來看,安全性包括水工建筑物的運行可靠性、體系中各組成部分(建筑物設備、影響范圍、運行服務)的運行可靠性以及事故危險性。水工建筑物的狀況用技術診斷法確定,該方法是基于對建筑物性能(質(zhì)量)實施儀器監(jiān)測和目測的結果進行分析,并檢查其是否符合標準及設計要求。也用類似方法,確定評價水工設備(檢測儀表、水力機械和水力發(fā)電設備、起重一運輸設備、電網(wǎng)和電氣設備等等)是否符合標準及設計要求。水工建筑物的影響區(qū)域是指建筑物在運行時影響到的周邊環(huán)境的部分,并且這部分環(huán)境狀況的變化可能會影響建筑物的狀況。對影響區(qū)域是否符合標準及設計要求的評價,是通過對參數(shù)負荷特性曲線以及由于自然作用(氣候、地質(zhì)、水文等)和技術成因?qū)λそㄖ锏挠绊懽饔眠M行監(jiān)控,并將其與設計要求相比較來實現(xiàn)的。對運行系統(tǒng)是否符合現(xiàn)行法規(guī)條例要求的評價則是通過對安全性各項要素(如水工建筑物運行的正常條件、建筑物運行的組織和事故預防系統(tǒng)的組織)進行檢查來完成的。
二、工程項目的安全性
“安全性”這個術語適應于各種工程對象,已越來越成為一個大眾詞語,在一些標準文件中,安全性被視為工程項目的性能;而在另一些標準文件中,卻被視為工程項目的狀況。通過簡要的極限分析,對各種工程項目的安全性做出具有根據(jù)的定義。
三、水工建筑物的失事情況統(tǒng)計
水工建筑物,尤其是壩,由于其作用重要,應當精心設計、精心施工,做到安全第一。但是由于各種原因,仍有可能失事。策14屆國際大壩會議總報告中指出,在歷年已建成的14000個高于15m的壩中,破壞率近1%(不完全統(tǒng)計)。近代,由于科技進步,壩的可靠性逐步提高,破壞率已降至0.2%。
表1 壩在不同時刻發(fā)生事故和失事所占百分比(%)
四、安全儲備
為了保證建筑物安全,必須在規(guī)劃、設計階段詳加分析,保證其在蓄水、泄水能力、結構及其基礎的強度和穩(wěn)定性等方面有一定的安全儲備。在建筑物的設計標準中,明確地規(guī)定出安全儲備的要求。其表達形式有:單一安全系數(shù)法和分項系數(shù)極限狀態(tài)設計法。后者是近年來在可靠理論基礎上發(fā)展起來的。
五、極限狀態(tài)
當整個結構(包括地基)或結構的一部分超過某一特定狀態(tài),結構就不能滿足設計規(guī)定某種功能要求時,稱此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。《水利水電工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》規(guī)定,按下列兩類極限狀態(tài)設計:
(1)承載能力極限狀態(tài)。當結構或結構構件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時,即認為超過了承載能力極限狀態(tài):①失去剛體平衡;②超過材料強度的破壞,或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載;③結構或構件喪失彈性穩(wěn)定;④結構轉變?yōu)闄C動體系;⑤土石結構或地基、圍巖產(chǎn)生滲透失穩(wěn)等。在這些狀態(tài)下,結構是不安全的。
(2)正常使用極限狀態(tài)。當結構或結構構件影響正常使用或到達耐久性的極限值時,即認為達到了正常使用極限狀態(tài),如:①影響結構正常使用或外觀變形;②對運行人員或設備、儀表等有不良影響的振動;③對結構外形、耐久性以及防滲結構抗?jié)B能力有不良影響的局部損壞等。在這些狀態(tài)下,結構是不適于使用的。結構的功能狀態(tài)一般可用功能函數(shù)來表示
Z=g(X1,X2,---Xn,c) (1)
――基本變量,包括影響結構的各種荷載、結構本身的抗力和材料性能等;
c――功能限值,如梁的撓度,許可裂縫寬度等。
對最簡單的情況,上式可以寫為Z=R-S
此處R為結構抗力,S為荷載對結構產(chǎn)生的作用效應。
當功能函數(shù)等于0時,結構處于極限狀態(tài)。設計中要求結構能達到或超過承載能力極限狀態(tài)方程,即R-S>0,結構是安全的。
六、設計安全判別準則
根據(jù)經(jīng)驗,導致水工建筑物出現(xiàn)事故或失事的主要因素為:①荷裁的不利性變異(偏大);②抗力的不良性變異(偏小);③狀態(tài)方程表達不正確。因此,設計時一定要保持有安全儲備,即令R一S>0,從而使結構能應付偶然出現(xiàn)的不利局面,以保持原定功能。我國水工設計規(guī)范規(guī)定的具體處理方式有以下兩種:
(1)單一安全系數(shù)法
單一安全系數(shù)法要求S≤R/K,此處,K為安全系數(shù),R為結構抗力的取用值,S為作用效應的取用值。設計的結構經(jīng)過驗算,如果R/S大于或等于規(guī)范給定的安全系數(shù)K,即認為結構符合安全要求。此法形式簡便,現(xiàn)有水工設計規(guī)范大多沿用此法。
規(guī)范給出的安全系數(shù)目標值是工程界根據(jù)經(jīng)驗制定的,它考慮了:①結構的安全等級;②工作狀況及荷載效應組合(基本組合取值高);③結構和地基的受力特點和計算所用的方程(分析模型準確性差的取值高)。與此同時,還應配合材料抗力試驗方法及取值規(guī)則(一般取低于均值的某一概率分位值),以及作用(荷裁)值的勘測試驗方法及取值規(guī)則(一般取高于均值的某一概率分位值)等有關標準。這些規(guī)定必須配套使用,才能滿足安全控制要求。
(2)分項系數(shù)極限狀態(tài)設計法
此法的基點是概率原理的結構可靠度分析理論,是一個將結構的安全性和適用性定量化的理論。將結構不能完成預定功能的概率稱為失效概率Pf,即
Pf=P[g(?)<0] (2)
式中g(?)――結構功能函數(shù)的簡寫,g(?)<0即結構功能失效,[g(?)<0]是失效事件的結合。結構的可靠度,即結構能完成預定功能的概率,記為Ps,因此Ps=1-Pf。
根據(jù)可靠理論制定的分項系數(shù)設計規(guī)范,是經(jīng)過大量工程結構的可靠度分析、在定量工作的基礎上制定的。它明確規(guī)定按極限狀態(tài)設計,并給出能反映變異性來源的分項系數(shù),將每種因素的影響在不同的工程結構上統(tǒng)一考慮,取劃一的分項系數(shù)。
關鍵詞:華林水庫;除險加固;大壩加固
Abstract: the article combines the present situation of the XuWenXian shenyang reservoir operation as analysis data, the existing problems of seepage path is discussed, and according to the work experience of many years engaged in hydraulic, put forward specific problems of reinforcement measures.
Keywords: shenyang reservoir; Strengthening problems; Dam reinforcement
中圖分類號:C39 文獻標識碼:A文章編號:
1 工程概述
華林水庫位于廣東省徐聞縣龍?zhí)伶?zhèn)西南部,座落于黃定河下游,距離龍?zhí)伶?zhèn)鎮(zhèn)約6公里,距離徐聞縣城約22公里。
華林水庫樞紐工程于1957年10月動工興建,1959年11月水庫基本建成,同年12月全面發(fā)揮效益。華林水庫是一宗以灌溉為主,兼顧防洪、養(yǎng)殖及多種經(jīng)營等綜合利用的小(一)型水庫。水庫設計灌溉面積0.21萬畝,現(xiàn)實際僅灌0.15萬畝。
根據(jù)華林水庫原設計和檔案資料,復核前的水庫原設計標準及設計特征值為:華林水庫工程等別為Ⅳ等,屬小(一)型水庫,主要建筑物級別為4級。設計洪水為20年一遇(P=5%),校核洪水為100年一遇(P=1%)。華林水庫控制集雨面積6.5km2;水庫死水位45.6m,相應庫容6×104m3;正常蓄水位53m,相應庫容145×104m3;設計洪水位53.98m,相應庫容161×104m3;校核洪水位54.22m,相應庫容165×104m3。
水庫工程主要由庫區(qū)樞紐和灌區(qū)組成。庫區(qū)樞紐主要建筑物有:土壩一座,長630m,最大壩高13.9m,壩頂高程55.5m,壩頂寬3.5m;溢洪道為漿砌石梯形明渠,邊坡系數(shù)為1,凈寬25米,堰頂高程53.00米;輸水涵一座,輸水涵位于大壩中部,為鋼筋混凝土圓涵,長78米,砼管內(nèi)徑為1.0米,管壁厚0.2米,設計輸水流量3m3/s。采用5噸卷揚機斜拉式啟閉。
2 華林水庫存在的問題
2005年華林水庫管理處委托廣東省水利水電科學研究院進行華林水庫大壩安全鑒定,鑒定結論華林水庫大壩安全類別評定為三類壩,安全鑒定發(fā)現(xiàn)工程的存在問題為:
(1)安全復核計算表明正常蓄水位穩(wěn)定滲流期主壩下游坡、校核洪水位驟降至溢洪道堰頂高程不穩(wěn)定期滲流期副壩上游坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求。
(2)主壩后壩坡在左壩頭與山體結合處68m高程附近有散滲現(xiàn)象,壩體填土較疏松,密實度較差,大壩表層約5m范圍、右壩頭填土和壩基透水性較強;副壩右壩頭舊溢洪道范圍76m高程附近存在較明顯的疏松分界面,后坡67.0m高程有滲水現(xiàn)象(庫水位77.0m以上)。
(3)溢洪道進水口左側翼墻部分變形,有多處貫穿性裂縫,基底應力不滿足規(guī)范要求;溢洪道陡坡段局部側墻高度不足,鼻坎下右側山巖突出,泄流量較大時產(chǎn)生折沖水流,有可能危及鼻坎安全。
(4)隧洞進口閘門和進出口閘門啟閉設備老化殘舊、銹蝕嚴重,涵管出口蝶閥使用至今已達30年,止水橡膠老化、有漏水現(xiàn)象,存在安全隱患。
3主要建筑物加固措施
3.1 大壩加固
3.1.1壩頂高程復核
本水庫土壩工程等級為3級,壩頂高程的確定,根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范SL274-2001》第5.3.1、5.3.3條規(guī)定,壩頂在靜水位以上的超高按下式確定:
壩頂超高(y)=最大風壅水面高度(e)+最大波浪在壩坡上的爬高(R)+安全超高(A);
安全超高:正常運用工況(P=2%)取0.70m,非常運用工況(P=0.1%)取0.50m;
華林水庫主、副壩均為均質(zhì)土壩,現(xiàn)狀主壩迎水坡為干砌石護坡,副壩迎水坡亦為干砌石護坡,加固后均為混凝土塊護坡。
根據(jù)擬定的計算工況,參數(shù),風壅水面高度和波浪爬高,按《碾壓式土石壩設計規(guī)范SL274-2001》附錄A公式,采用《水利水電工程PC-1500程序集》的“波浪護坡計算程序K-5”進行計算,求得土壩在各種工況下的波浪爬高、風壅高度,根據(jù)各種工況下的靜水位和波浪爬高等計算成果求得壩頂安全超高及壩頂高程。華林水庫實測主、副壩現(xiàn)有壩頂高程和防浪墻頂高程如表1所示。
表1壩頂安全超高及壩頂高程計算表單位:m
從表1,現(xiàn)狀壩頂高程86.0m高于復核的校核洪水位85.03m、現(xiàn)狀防浪墻頂高程87.0m高于復核要求的防浪墻頂高程85.897m,加固工程維持現(xiàn)狀壩頂和防浪墻頂高程不變。
3.1.2 大壩加固
由于正常蓄水位穩(wěn)定滲流期主壩下游坡、死水位穩(wěn)定滲流期主壩上游坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求,壩體填土局部較疏松、密度較差,后壩坡出現(xiàn)散滲,壩基存在強透水砂巖層等原因,主壩需進行防滲加固和穩(wěn)定加固,防滲加固選擇2個方案進行比較:
①沿壩軸進行劈裂灌漿形成防滲泥墻(簡稱心墻防滲方案),②在前坡死水位以下高壓定噴形成混凝土防滲墻、死水位以上設斜墻防滲(簡稱斜墻防滲方案)。兩方案的技術經(jīng)濟指標比較見表2,由于心墻防滲方案的工程造價較低,指標較優(yōu),又能達到工程防滲加固的目的,故壩體防滲加固選擇心墻防滲方案(即方案①)。穩(wěn)定加固:主壩前坡剝除舊護坡干砌石后按設計1:2.5(按穩(wěn)定計算確定)壩坡削坡、現(xiàn)澆混凝土護坡,主壩后坡按設計坡比1:2.75及1:3.0培厚壩坡和鋪草皮;副壩前坡剝除舊護坡干砌石后按現(xiàn)狀壩坡(按穩(wěn)定計算確定)補坡平整(沉陷部分)后現(xiàn)澆混凝土護坡,后坡維持現(xiàn)狀不變。
表2土壩加固方案比較指標表(主要項目)
3.2溢洪道加固
溢洪道加固主要項目:①進口翼墻及前坦加固,現(xiàn)進口翼墻后挖土卸荷,前坦混凝土護面;②啟閉室加固,③溢洪道底板及側墻分縫鋼板壓板及膠泥更換;④溢洪道側墻欠高部分加高加固,⑤挑流鼻坎齒墻出露、埋深不夠,采用從下游補坡加固。
3.3 輸水隧洞加固
輸水隧洞加固項目:①隧洞進口混凝土閘門、啟閉機,出口閘門啟閉機已超期運行,更換;②進口引水渠段邊坡護坡剝舊建新;③隧洞中段117.9m未襯砌段進行襯砌;④進出口啟閉機室漏水、混凝土露筋,已到報廢期,拆除重建;⑤進口閘門通氣孔已被大石堵塞,通氣面積縮窄了70%,開挖新的閘后通氣孔(Φ30cm);⑥隧洞出口洪水歸河泄水涵洞已破爛,拆除重建。
3.4 輸水涵管加固
現(xiàn)有輸水涵管內(nèi)徑φ0.95m,管長145m,局部漏水,經(jīng)復核涵管過水斷面不能滿足經(jīng)濟運行要求,設計過流量6.8m3/s庫水位81.0m水頭損失達30%。但經(jīng)比較涵管斷面不增大亦不增建另一涵管,其加固措施只是沿涵管軸線向灌漿防漏、漏水處涂環(huán)氧樹脂加固。
3.3.自動監(jiān)測系統(tǒng)設計
水庫自動監(jiān)測系統(tǒng)亦稱“超短波自動化綜合參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)”,其主要內(nèi)容包括:①水庫水位、水庫集雨區(qū)雨量遙測及洪水預報系統(tǒng),并包括大壩測壓管水位及滲漏堰槽的監(jiān)測;②閘門自動測控系統(tǒng);③大壩位移、沉降自動觀測系統(tǒng);④縣區(qū)三防辦中心站、水庫管理處及水文處的分中心,二級計算機組網(wǎng)無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。
3.4 交通道路及防汛交通工具
①管理處至隧洞出通道路:加固工程計劃新建790m的4m泥結石路面或混凝土路面,兼作施工及工程完成后的管理用路。②上壩公路:主、副壩間交通公路0.13km為泥路,路面坡度達15度,加固工程計劃新建為混凝土路面,路基由4m擴寬為6m;主壩上壩公路整治修護。③ 擬購置防汛專用車一輛,防汛機動船一艘。
4除險加固后主要建筑物基本情況
(1)主、副壩均為均質(zhì)土壩,主壩長400m,壩頂寬度6m,除險加固后最大壩高36.0m,壩頂高程86.0m,防浪墻頂高程87.0m;副壩長300m,壩頂寬度6m,加固后最大壩高26.0m,壩頂高程86.0m,防浪墻頂高程87.0m。
(2)溢洪道為寬頂堰閘式,現(xiàn)狀堰頂高頂76.00m,加固后堰頂高頂76.00m,設三扇6m×5.2m的平板鋼閘門,總凈寬18.0m,最大泄量801.2m3/s。
(3)輸水隧洞為有壓隧洞,進口段為門洞形,斷面尺寸1.6m×1.8m,出口段為圓形斷面,隧洞中段為堅硬完整的巖石,長210m,隧洞進水口底高程67.50m,出口高程65.50m。
(4)現(xiàn)有輸水涵管內(nèi)徑φ0.95m,管長145m,進口底高程66.70m。
水庫灌區(qū)現(xiàn)狀實灌3.74萬畝,加固后配合灌區(qū)改造恢復設計灌溉面積5萬畝。