如何防止溢洪道出现渗漏空蚀裂缝

1 防渗措施

1.1 溢洪道渗漏原因

泄水建筑物的防险加固的技术,关键在于溢洪道堰底的防渗处理,防渗处理是项复杂的工程,必须综合考虑渗漏的因素。溢洪道渗漏主要表现在临时的溢洪道部位为作妥善的处理,结合层面出现漏水情况;未能很好处理位于土基或风化岩基上溢洪道的基础,导致溢洪道基部经不起高水位水压而向下游渗漏;未能很好做好溢洪道与水墙和底部结合处的防渗措施,导致溢洪道经不起高水位水压而往坝底渗流。未能很好处理溢洪道与导水墙的防渗措施,渗水从墙面渗漏。

1.2 溢洪道防渗措施

溢洪道地基情况复杂多变,水流过流段长,可通过很多途径渗入建筑物的地基,故应采用适当的防渗措施,其措施可参考如下。(1)洪道防渗和排水系统同时设置,以达到减少渗漏、降低水体局部压力的目的,保证地基渗流稳定和堰底抗滑稳定。(2)当地基为弱透水层时,可不设帷幕,只在堰基上游部位采用灌浆应进行固结,设置排水设施降低渗透压力即可。(3)当地基下有明显隔水层时,则应设置帷幕,帷幕到该隔水层的伸入宜在2.5米左右,帷幕与溢洪道的衔接要求根据溢洪道与坝肩的具体而定。(4)当地基的相对隔水层埋藏较深,则要增加帷幕的深度和厚度。

2 空蚀现象的防止

2.1 空蚀现象

液体在流动过程中,水流条件由于局部压力下降,出现负压现象,水体遭到破坏,液体气化,逸出后出现空泡,这一过程成为空化现象。空泡随着液体流入压力较大的区域,在正压力之下溃灭,产生的巨大压力反复冲击固体边界,引起壁面边界的材料老化和剥落,这种现象即是空蚀。溢洪道的溢流面不甚平整的话,当高速水流通过,也会产生部分液体压力不均的现象,出现水泡,水泡在溃灭后将对腐蚀溢流面的材料。空蚀现象对于任何一项水利工程来说危害性是极大的,它能使所有材料损毁,其破坏力很大,严重的空蚀不仅会影响泄水建筑物的正常运行,而且需要花较长的时间和较多的经费去维修。

2.2 防止方法

为了防止溢洪道空蚀现象的出现,我们必须将设计、施工和养护三方面一起抓,其具体措施如下。

(1)符合液体流动的设计。设计时候必须将液体的流动状态与压力状况全面考虑,防止出现压力不均出现空泡。(2)选择抗腐蚀的材料,加固溢流面,保持溢流面的平正和洁净,即保持水流的流动呈流线型,当高速水流通过,部分液体的压力也不会发生变化,空蚀现象就难以出现。(3)设计气体通风孔。空蚀现象由液体气化后气体的变化造成,因此,我们在溢洪道施工时要设计通风孔;空蚀的气体逸散局部低压区,在通风口的设置时也要恰到位置。(4)按时检查溢洪道溢流面的情况,发现破损时,采用抗腐蚀材料及时修补。

3 施工混凝土裂缝技术防范

3.1 原因与危害

泄洪建筑泄洪道施工采用混凝土在温差的影响下往往出现早期和后期施工的裂缝。早期裂缝主要是混凝土导热性能较差,浇筑后因水泥水化热作用下温度升高,导致内外出现温差和干燥,引起内部受压而产生裂缝。后期裂缝主要由基础温差引起。泄洪道裂缝引发混凝土层面的剥落,并且在外界物理、化学因素的作用下不断扩展,加速泄洪道材料锈蚀,导致混凝土的抗冻性及耐久性的降低,增加发生泄露垮塌事故发生地系数。

3.2 技术措施

溢洪道一旦裂缝出现进行修补的话,不但增加成本,对泄洪建筑耐久性也将产生影响,因此防止裂缝出现,必须防范于未然,其主要技术措施如下。

(1)严格选择和使用材料,保证泄洪建筑在规定强度、耐久性的要求下满足施工的要求,减少水泥用量和降低混凝土的绝热温升。(2)混凝土中掺人可以提高混凝土密度的外加剂,提高混凝土抗碳化性,减少碳化收缩。(3)减少水分蒸发,减少干燥收缩,可以在混凝土表面形成微膜,增加其和易性。(4)在保证强度的前提下,可以减少混凝土中水泥用量;改善水泥浆的稠度,减少泌水、沉缩变形;另外掺入减水剂后混凝土缓凝时间越长,越能有效地防止水泥水化放热,避免塑性收缩情况的出现。

4 其他常见问题的解决

4.1 常见问题

溢洪道的设计与布置直接不仅关系到整个泄洪建筑工程的造价,而且事关该工程的稳定与安全,欲解决这些问题,我们还须对这些问题进行剖析。

(1)由于溢洪道设计尺寸的偏小,对洪水标准的采用偏低,洪水数据也泄洪能力不足,保证不了泄洪的安全。(2)溢洪道离坝身较近的进出口没有设置有效地护砌,容易引起冲蚀情况,经不起横流的冲刷,对于泄洪建筑来说都是极不安全的。(3)溢洪道平面弯道半径的设计不规范,没有充分考虑到弯道的流态与流势的变化,影响到泄流的能力,对泄洪道的衬砌造成冲击。(4)部分溢洪道的布置没有有效做好反滤衬砌,布置在在非岩性山坡上,在纵横剖面及平面布置设计不当,结构很不稳定,影响了泄洪能力,渗水后也容易易产生滑坡,直至整个建筑物破坏。(5)溢洪道消能工设计方法不完善,忽略了平流段时进口水位,消力墙长度和深度均不能满足需要,选择与考虑的条件不充分,消能不够充分,导致下游河段发生严重冲刷。(6)侧槽式溢洪道设计中侧槽深度不够,流量系数减小,使侧堰局部呈现淹没出流,达不到设计要求的泄量,对泄洪建筑来说很不安全。(7)溢洪道设计时缺乏对泄洪的特点和基础特性的全面考虑,在溢洪道下泄的高速水流冲击下产生剧烈的震动。(8)溢洪道没有反滤排水设备,容易发生塌滑,致使溢洪道衬砌发生一些裂缝,影响到整个泄洪建筑的工程。

4.2 解决问题的技术措施

溢洪道设计与施工要求全面掌握有关数据与资料,选用严谨的技术,施工时必须达到设计的标准,保证整个工程的安全与造价,有关的技术措施,笔者认为可以总结如下。

(1)选择有利地理环境。溢洪道工程的规划布局必须选择有利的地理环境,可考虑基础坚硬、路线比较短、出口远离坝底的地方,尽量避免弯道之处,总之,理想的地理环境既能减少不必要的工程投入,又能保证整个溢洪道工程的安全。

(2)弯道设置。弯道的设置主要相对近口段的形状而言,为了避免对坝脚的冲击,弯道的曲度要求平缓,其下游衔接段尽量远离坝脚。

溢洪道施工的不利因素不仅事关工程的质量与成败,对于泄洪建筑的安全也有很大的关系,我们务必对其加以重视,建筑时要求全面预测可能出现的问题,并摸索出一套行之有效的解决方法和技术措施。