陸惠斌
(勃利縣水務(wù)局,黑龍江勃利154500)
一般表孔溢洪比中、深孔和底孔泄洪磨損較小,所以,單從抗磨蝕考慮,采用表孔溢洪是有利的。對(duì)泄水工程的設(shè)計(jì),必須盡可能縮短過水部分的長(zhǎng)度,防止復(fù)雜的體型(如彎道、變坡、收縮、擴(kuò)散及漸變等),最好從出口把水流直接泄入河槽,僅在出口較短距離內(nèi)形成高速,并控制流速。過水面層要求有足夠的抗沖磨能力,襯護(hù)要具有良好的密實(shí)性、光滑、抗沖耐磨性、抗沖擊韌性、抗凍性和整體性,短距離的高流速段要考慮設(shè)置可更換或便于檢修的襯護(hù)。對(duì)建筑物易遭受泥沙磨蝕的部位,要重點(diǎn)進(jìn)行防護(hù)。
為減少泥沙對(duì)水電站壓力管道、閘閥和水輪機(jī)的磨損,延長(zhǎng)其工作壽命,通常要對(duì)電站過機(jī)泥沙的粒徑有一定限制,如要排除粒徑大于0.2的泥沙。在工程設(shè)計(jì)中一般要設(shè)置沉沙池沉沙,沉沙效果為50%~90%。設(shè)置排沙設(shè)施,把入庫(kù)泥沙大量排出庫(kù)外,減少進(jìn)入水輪機(jī)的泥沙。為保護(hù)金屬母材,應(yīng)采用環(huán)氧樹脂金剛沙、復(fù)合尼龍、搪瓷、聚胺脂瀝青漆等非金屬抗磨涂層。在多泥沙河流上使用的水輪機(jī),要選擇便于檢修的結(jié)構(gòu)。在水輪機(jī)頂蓋上加焊輻向抗磨筋,增強(qiáng)抗磨能力。適當(dāng)加大水輪機(jī)流道面積,以降低流速,創(chuàng)造良好的水力條件,這也有利于減輕機(jī)組的磨損。
由于混凝土施工工藝的不同,會(huì)影響過水面層的抗沖耐磨、抗凍融等性能。對(duì)同一種標(biāo)號(hào)的混凝土,采用真空作業(yè)優(yōu)于非真空作業(yè),真空作業(yè)能提高表層混凝土強(qiáng)度和密實(shí)性,增強(qiáng)其抗沖耐磨和抗凍性。混凝土材料中水泥結(jié)石抗沖耐磨性最差,一般性振搗或人工抹面,其表層水泥漿最易被沖蝕,會(huì)隨著磨損的發(fā)展和表面不平整度的加大,加劇磨損和空蝕。同一種標(biāo)號(hào)的混凝土,機(jī)械振搗比人工振搗的抗磨強(qiáng)度高。
施工中,要保證混凝土襯砌板下部排水系統(tǒng)排水暢通,嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度。鋼板襯砌部位要錨固嚴(yán)密,做好鋼板后的回填灌漿。防止高速水流進(jìn)入縫隙產(chǎn)生巨大動(dòng)水壓力,將鋼板掀起。
水工建筑物的合理運(yùn)用是減輕沖磨破壞的重要途徑。水庫(kù)要進(jìn)行合理調(diào)度,既調(diào)水又調(diào)沙,汛期采取降低水位運(yùn)行、蓄清排混、異重流排沙等措施。
有些水電站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,溢洪道與泄水道交替使用,有利于及時(shí)檢查維修,減免磨蝕破壞。運(yùn)用雙孔泄水道時(shí),要盡量采用雙孔同時(shí)泄流,以防止單孔開啟產(chǎn)生折沖水流,導(dǎo)致過水面不均勻磨蝕。也有水利工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,為減少過水輪機(jī)泥沙量和防止電廠粗沙過機(jī),要綜合運(yùn)用穩(wěn)定河勢(shì)、合理調(diào)水調(diào)沙、充分利用排沙建筑物泄沙等多種措施。
對(duì)多孔閘壩工程,在運(yùn)行管理上,要制訂出最優(yōu)的閘門開啟組合程序,避免出現(xiàn)惡劣流態(tài)和單寬流量局部集中,以減輕磨蝕破壞。對(duì)存在泥沙磨蝕的工程,要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,進(jìn)行維修處理。
建筑物的磨蝕破壞,除高含沙水流的作用外,還有施工期殘存的砂石未徹底清除,漩滾水流把石塊砂粒帶入戽斗內(nèi),反復(fù)沖磨而造成的腐蝕。另外,底流消能工當(dāng)閘門運(yùn)用不當(dāng)時(shí),也易在池內(nèi)形成局部回流帶動(dòng)泥沙而磨蝕。所以,泄水建筑物建成過水前,必須清除上游導(dǎo)流段內(nèi)的塊石、圍堰材料和消力池內(nèi)的砂石、鐵件、混凝土塊等殘余雜物,盡可能減少磨蝕介質(zhì)的來源。
修補(bǔ)材料的性質(zhì)有以下要求:一是具有良好的抗沖耐磨性能。二是能與修補(bǔ)部位牢固結(jié)合。三是其變形性能與原破壞部位材料接近,不能由于溫度變化而出現(xiàn)裂縫。如有一定的微膨脹性更為有利,并要求速凝,抗水旱強(qiáng),無毒或低毒,低溫下和易性好,施工方便,造價(jià)低廉。目前,應(yīng)用較多的仍是高強(qiáng)干硬性水泥砂漿及混凝土,一般加入相當(dāng)?shù)膿胶土?,使其具有高?qiáng)度、高硬度和韌性,以滿足抗蝕耐沖磨要求。
2.2.1 表面處理
先用人工剔除遭破壞、開裂、松動(dòng)的表面,再把基底混凝土鑿毛,用高壓水沖洗干凈。在施工前用噴燈把修復(fù)部位烘干,再用高壓風(fēng)吹去浮塵,使新老材料結(jié)合牢固。
2.2.2 注意事項(xiàng)
如修補(bǔ)材料為混凝土或水泥砂漿時(shí),要先在修復(fù)部位刷一層水泥砂漿,再回填鋪抹混凝土等修補(bǔ)材料。大面積施工時(shí)要分塊、分條進(jìn)行,回填鋪抹要分層施工,每層應(yīng)振壓抹實(shí)。如回填混凝土厚度大于500mm或鋪抹砂漿厚度大于200mm,要分期施工,分期間隔2~3d后,再開始第二層施工。表面要滿足平整度要求,并保證接頭平順、密實(shí),經(jīng)養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期后,再檢查修補(bǔ)質(zhì)量。如果有脫殼現(xiàn)象,要鑿除重補(bǔ)。