参窝大坝底孔结构水沙破坏的试验研究.docx

参窝大坝底孔结构水沙破坏的试验研究 为了满足排水、排沙、施工和消防灌溉的需要，共有六个孔。间隔布置在溢流坝段大坝闸墩内，底孔为平底，三面收缩进口。进口尺寸为7.4 m×11.0 m，进口上唇采用椭圆曲线，进口两侧为1/4圆柱面。闸门段孔口尺寸为3.5 m×8.0 m，洞身矩形。为满足结构应力的要求，在洞身四角设有宽0.75 m，高为0.50 m的三角形贴角。该贴角于检修闸门槽及工作闸门上下游侧以无渐变形式间断。底孔有压段长35.18 m，出口压板采用抛物线型，在距进口10.93 m和15.93 m处设有检修闸门和工作闸门，闸门形式均为平板钢闸门。底孔以挑流方式将水泄向下游河床。底孔与溢流坝形成高低坎挑流差动式消能形式。 1 气蚀坑大，钢筋裸化 通过工程状况调查，发现除基本没有泄流的6号底孔未被破坏外，其余各孔工作闸门槽后两侧边墙、底版及贴角前部都有破坏现象。有的部位形成较大的气蚀坑，钢筋裸露。各个底孔破坏情况有所不同。破坏区发生在工作闸门后的贴角前部，但贴角升坎前部均无破坏，多数自首部边缘向下游3～5cm处开始破坏。破坏高度为0.85～1.10 m。特别是2号、3号底孔工作闸门槽后的左下角已被淘刷，破坏区已接近闸门底梁，梁下混凝土即将被淘刷，严重威胁闸门安全乃至水库的正常运行。 2 斜面升坎的影响 经科研部门水工模型试验验证，从水流运动分析，底孔中的水流不仅受到门槽的扰动，而且受到门槽上下游贴角所形成的斜面跌坎和斜面升坎的影响，门槽附近过水断面在2 m范围内出现两次扩大和两次缩小，产生气蚀。特别是在闸门半开（开启4.0 m）以下时，在各级库水位下，门槽下游底部贴角边缘产生较大的负压。所以认定底孔破坏的主要原因是：底孔贴角布置不够合理，形成斜面突坎，使水流与固体边界相脱离，产生分离型固定空穴而造成空蚀破坏。根据试验观测，最大空蚀强度发生在闸门开启3.0 m左右。 3 混凝土浇筑与振捣 在检修门槽至工作门槽之间将原贴角凿除，重新浇筑成圆弧壮贴角，贴角的斜面为直线，工作门槽下游侧角起，至底孔平面第一次扩散起点处，布置贴角渐变段，需将原贴角全部凿除。底版及边墙视破坏的具体情况进行适当处理，凿除混凝土深度以露出新鲜混凝土面为止。 凿除混凝土后，更换贴角的斜向钢筋，然后浇筑钢纤维混凝土。 (1）钢纤维混凝土配合比。水泥∶砂∶石∶钢纤维=1∶1.8∶3.07∶0.248。木钙用量为0.25。 (2）破坏区的混凝土凿除及清理。破坏区的混凝土凿除采用风钻和人工凿相结合的办法，使破坏区全部露出新鲜混凝土面。用清水将裸露的钢筋及混凝土刷洗干净并将积水排除。 (3）钢纤维混凝土的施工。用混凝土搅拌机拌和，搅拌时先将水泥、砂石骨料拌和后，再掺进钢纤维拌和，从搅拌的效果看，钢纤维分布比较均匀。拌和后，用手推车将拌和料运进底孔。浇筑时，由于边墙破坏较深，因此在振捣时采用了内外振捣的方法。在浇筑振捣后，将底版撤掉进行抹面压光处理。 4 过高水位运行效果 底孔加固后，有几孔经过几次运行，特别是有的经过高水位长时间运行，没有发现严重的破坏现象，效果良好。实践证明，采用钢纤维混凝土对气蚀破坏的水工建筑物进行加固修补是可行的，效果明显。