压力前池设计施工探讨
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摘要：本文作者对压力前池的设计与挡土墙的施工进行了分析探讨，供大家参考。
关键词：压力前池；设计；施工；探讨
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
按照前池的作用,其主要部分包括:前室、进水室、侧堰、排冰道、泻水渠和冲沙孔等建筑物。压力前池可以起到平稳水压、均匀分配流量、宣泄多余水量、拦阻污物和泥沙等作用。 前池整体布置时,应使水流平顺,水头损失最少,以提高水电站的出力和电能;前池应建在天然地基的挖方中前池应尽可能靠近厂房,以缩短压力管道的长度; “KSWT”水电站的前池由于地形限制,及考虑到新疆气候的原因,布置为曲线型式,采取正向排冰、侧向引水的方式。前池挡土墙施工要做好清理场地、基底处理,依据规范施工,施工时要做到质量严格把关,安全施工,施工文明等。
1 压力前池的作用
1.1 平稳水压、平衡水量
减少渠道水位波动的振幅,稳定了发电水头;暂时补充不足水量和容纳多余水量,适应水轮机流量的改变。
1.2 均匀分配流量。均匀地分配流量给压力管道,管道进口设有控制闸门。
1.3 渲泄多余水量。另外当电站停机时,给下游供水。
1.4 拦阻污物和泥沙。前池设有拦污栅、拦沙、排沙及防凌设施,防止渠道中漂浮物、冰凌、有害泥沙进入压力管道,保证水轮机正常运行。
2 压力前池的组成建筑物
2.1 前室(池身及扩散段)
由扩散段和池身组成。扩散段保证水流平顺地进入前池,减少水头损失。池身的宽度和深度受高压管道进口的数量和尺寸控制,以满足进水室的要求。
2.2 进水室及其设备
压力管道进水口部分,进口处设闸门及控制设备、拦污栅、通气孔等设施。
2.3 泄水建筑物
溢水建筑物一般包括溢流堰、陡槽和消能设施。堰顶一般不设闸门,水位超过堰顶,前池内的水就自动溢流。
2.4 放水和冲沙设备
从引水渠道带来的泥沙将沉积在前室底部,因此在前室的最低处应设冲沙道,并在其末端设有控制闸门,以便定期将泥沙排至下游。冲沙道 可布置在前室的一侧或在进水室底板下作成廊道。冲沙孔的尺寸一般不小于1m2,廊道的高度不小于0.6m,冲沙流速通常为2~3m/s。冲沙孔有时兼做前池的放水孔,当前池检修时用来放空存水。
2.5 拦冰和排冰设备
排冰道只有在北方严寒地区才设置,排冰道的底板应在前池正常水位以下,并用叠梁门进行控制。
3 压力前池的布置
压力前池在布置与引水道线路、压力管道、电站厂房及本身泄水建筑物等布置有密切联系。因此应根据地形、地质和运行条件,结合整个引水系统及厂房布置进行全面和综合的考虑。
3.1 前池整体布置时,应使水流平顺,水头损失最少,以提高水电站的出力和电能
布置能使渠道中心线与前池中心线平行或接行。前室断面逐渐扩大,平面扩散角β不宜大于10°。前池底部坡降的扩散角也不大于10°。
3.2 前池应尽可能靠近厂房,以缩短压力管道的长度
前池中水流应均匀地向各条压力管道供水,使水流平顺,无漩涡发生。运行上应使清污、维护、管理方便,同时应使泄水与厂房尾水不发生干扰。
3.3 前池应建在天然地基的挖方中
建在填方或不稳定地基上,会由于山体滑坡和不均匀沉陷导致前池及厂房建筑物的破坏。
4 前池的总体布置
“KSWT”水电站的前池由于地形限制,及考虑到新疆气候的原因,布置为曲线型式,采取正向排冰、侧向引水的方式。为了避免正常工作运行期间泥沙的淤积,在前池底部设有长度为100100cm的冲沙孔,用于排沙,防止管路受堵。在其左侧布置泄水渠。
5 挡土墙的工程概况
加筋挡土墙面板采用混凝土预制件,其强度等级为C30,面板外行采用矩形槽板,矩形槽板筋带结点的水平间距Sx=0.5mm,垂直间距Sy=0.5m。筋带设计为CPE3020Ⅱ钢塑复合筋带,带宽≥30mm,带厚≥2mm,破断拉力≥7.5KN,容许拉应力[σ]=110MPa,伸长率
6 清理场地、基底处理
施工前先将路基范围内的树根、草皮、腐植土全部挖除。加筋挡土墙基槽(坑)底整平夯实,在砌筑加筋土挡土墙前,对基础底面的地基土(岩)进行承载力检测,当达不到设计值时,采用换填法进行处理,直到达到设计值,才可进行基础C30混凝土施工。
7 施工方法
7.1 基础处理
加筋挡土墙基坑采用换填石灰碎石土处理,对基础底面的地基进行承载力检测,承载力满足设计要求后,基础采用现浇C30混凝土50cm,强度达到设计要求后,方可砌筑墙面板。
7.2 面板安装
面板安装时,基础用低强度砂浆砌筑找平,同层相临面板水平误差控制在8mm以内,轴线偏差为每20延米不超过10mm,面板缝宽10mm,不得在未完成填土作业的面板上安装上一层面板,砌筑时不能用坚硬石子及铁片支垫,以免造成应力集中,损坏面板。每一层安装时用垂球、挂线核对,每三层面板安装完毕及时测量标高和轴线,水平、垂直误差及时逐层调整,不得将误差积累后再进行调整。
7.3 筋带铺设
筋带从面板预留孔中穿过,折回另一端对齐,严禁筋带在孔上绕成死结,筋带成扇行辐射在压实整平的填料上,不能重叠不得卷曲或折曲,不得与硬质棱角直接接触,在拐角处和曲线处布筋方向与墙面基本垂直。与构造物相接处布筋方向与墙面垂直有困难处,将不能垂直布设的筋带逐渐斜放。筋带拉紧定位后,用少量填料从拉环处向筋带尾部覆盖,使之固定。
7.4 填料施工
砾石土填料在取土场按每70kg土掺30kg碎石的比例用挖掘机充分拌合后挖装,由自卸汽车运输至加筋挡土墙施工现场。卸料时机具与面板距离不得小于1.5m,机具不能在未覆盖填料的筋带上行驶,并不得扰动下层筋带,填料粒径不得大于填料压实厚度的1/2,且最大粒径不大于10cm,填料不得有冻块或含有锋利的碎砾石,严禁掺杂有机料及生活垃圾,填料采用机械摊铺,摊铺机械距面板不应小于1.5m,机械运行方向应与筋带垂直,并不得在未覆盖填料的筋带上行驶或停车;距面板1.5m范围内,用人工摊铺。填料分层压实,压实顺序先从筋带中部开始,逐步碾压至筋带尾部,再碾压靠近面板部位,压实机械与面板距离不得小于1.0米,在此范围内优先选用透水性良好的填料,用小型压路机轻压或用人工夯实,严禁使用大、中型压实机械。
7.5 填料的压实度
填料摊铺整平后,用小型压路机或人工夯实,碾压时先轻后重,严禁使用羊足碾,不得在未经压实的填料上调头和急刹车,距面板1.0m范围以外,槽底面以下0-80cm,压实大于95%以上;80cm以下,压实度大于90%以上,距面板1.0范围以内,整个墙高范围内压实度大于90%,压实度满足设计要求。
7.6 墙面封顶和护栏施工
顶层墙面板安装后,所形成纵向高低不平,用砂浆找平,严格控制设计标高,找平砂浆养生达到一定强度后,即可现浇帽石,另按设计每隔10m设一泄水管,伸出墙外部分刷白色漆。护栏采用C25钢筋混凝土防撞护栏,挡墙面板和护栏中间部分采用C25混凝土现浇,其高度由墙高确定,以利于调整纵坡标高,减少异形面板。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5079-2007水电站引水渠道及前池设计规范[S].北京:中国电力出版社,2008.
[2] 尹蕾,武亮,姚激.阿都水电站地下压力前池设计[J].小水电,2009,147(03):43-44