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        設(shè)計(jì)未預(yù)料所造成病害的處治

        2017-03-03 07:08:40梁開(kāi)明
        黑龍江交通科技 2017年7期
        關(guān)鍵詞:跌水構(gòu)造物陡坡

        梁開(kāi)明

        (黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院,黑龍江 哈爾濱 150080)

        設(shè)計(jì)未預(yù)料所造成病害的處治

        梁開(kāi)明

        (黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院,黑龍江 哈爾濱 150080)

        涵洞遭受洪水沖刷破壞,大多由于上下游洞口處理不當(dāng)所致。因此,應(yīng)通過(guò)養(yǎng)護(hù)逐步改善進(jìn)出水口的防護(hù)設(shè)施,提高涵洞的抗災(zāi)能力。 對(duì)于進(jìn)出水口的處治,并應(yīng)充分注意不得影響農(nóng)田和其它建筑設(shè)施。

        設(shè)計(jì);未預(yù)料病害;處治

        1 進(jìn)水洞口

        (1)涵洞上游路基邊溝坡度較大,水流泥沙較多,經(jīng)常造成洞口、洞底發(fā)生沖刷破壞或淤積現(xiàn)象時(shí),應(yīng)在進(jìn)口處增設(shè)深于涵底的蓄水井,使其起到消耗和沉淀泥沙雜物之作用,同時(shí)應(yīng)經(jīng)常清除淤積和修復(fù)破損處。

        (2)因涵前溝床的縱坡較大。故應(yīng)在進(jìn)水口前設(shè)置一段緩坡,其距離約為涵洞孔徑的1~2倍,以消除水流在進(jìn)水口處產(chǎn)生水躍的沖擊。

        (3)涵前溝床縱坡大于50%時(shí),水的流速很大,在洞前產(chǎn)生較大水躍沖擊洞口。所以,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況,增設(shè)相應(yīng)的跌水井等消能和加固措施,以減緩流速,削弱水能,保證溝槽穩(wěn)定堅(jiān)固。

        上游溝槽的斷面,不論為梯形或U形,除巖石外,溝槽均需根據(jù)土質(zhì)情況鋪砌加固,兩側(cè)邊墻和槽底厚度一般采用20~40 cm,槽寬以等于涵洞孔徑為宜。急流槽底每隔150~200 cm,需設(shè)防滑墻,必要時(shí)槽內(nèi)增設(shè)加糙措施。

        2 出水洞口

        (1)涵洞出水口溝床水深在1.5~2.5 m時(shí),上坎高一般可采用20 cm,下坎高可采用10 cm。三級(jí)挑坎中間平臺(tái)的高度,不可突出上下坎頂?shù)倪B接直線。

        當(dāng)出水溝床的水深小于1.5 m時(shí),上下坎高度可按此比例酌量減低。

        (2)上下坎的形狀,一般采用梯形斷面,并為保證上下坎的沖刷防護(hù)效果,梯形斷面頂寬應(yīng)盡量減小,宜采用5 cm寬,當(dāng)溝床有大卵石時(shí)也可酌增。

        為了提高挑坎本身強(qiáng)度,挑坎的迎水面邊坡可做成1∶1或更為平緩的1∶2,邊坡愈平緩,挑坎引起的水面波動(dòng)也愈小,但應(yīng)注意上坎的坡腳不得深入到洞孔中。

        (3)當(dāng)?shù)匦螚l件可能時(shí),亦可采用降低下游溝0.7~1.0 cm床鋪砌層標(biāo)高的方式,使溝床面與上坎或下坎頂平齊,能得到較好的防護(hù)沖刷效果,可減少挑坎對(duì)上游的壅水影響。這樣,不論出水口溝床的水流狀態(tài)處于哪種情況,均能使下游水位達(dá)到等于或大于坎頂標(biāo)高的要求,可使水流在翻過(guò)下坎頂后的底部形成縱向回流的必要條件。

        (4)當(dāng)涵洞與水流斜交,其交角不大時(shí),可按原圖尺寸設(shè)置挑坎。當(dāng)交角較大時(shí),應(yīng)使挑坎與水流正交,其處理方法有二:(1)將挑坎分段設(shè)成鋸齒形;(2)將主流部分設(shè)成與水流正交,其余部分設(shè)為斜交,或均設(shè)成正交。

        3 陡坡涵洞進(jìn)出水口病害的防治

        陡坡涵洞,由于水流來(lái)勢(shì)兇猛,致使進(jìn)出水口發(fā)生水毀破壞較多。其原因主要是設(shè)計(jì)、施工中設(shè)置的洞口排水構(gòu)造物不適當(dāng)、不完善或未設(shè)置。因此,必須改善或增設(shè)涵洞上下游的排水構(gòu)造物,使涵洞不致沖毀。

        陡坡涵洞的排水構(gòu)造物,一般由上游引水溝槽、涵洞本身和下游出水溝槽三部分組成。

        對(duì)于陡坡涵洞進(jìn)出水口病害的防治,應(yīng)當(dāng)根據(jù)地形、地質(zhì)和水流條件,采用急流槽、跌水、緩流井、消力檻(池)和人工加糙等工程技術(shù)措施。

        山區(qū)涵洞的進(jìn)出水口遭受水毀破壞甚多,養(yǎng)護(hù)單位在修復(fù)時(shí),大多在涵洞的上游或下游、或上下游增設(shè)陡坡排水工程。山區(qū)涵洞上下游的主要排水構(gòu)造物有。

        急流槽或具有人工粗糙面的急流槽(等截面或變截面)。

        跌水或具有消能設(shè)備的跌水(單級(jí)和多級(jí))。

        跌水、急流槽被水毀破壞或增設(shè)時(shí),其方法如下。

        (1)因施工質(zhì)量差或養(yǎng)護(hù)修理不及時(shí)者,按原設(shè)計(jì)修復(fù);

        (2)因設(shè)計(jì)不周者,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況改善;

        (3)必須增設(shè)者,可根據(jù)地形、地質(zhì)和水流情況,可參照當(dāng)?shù)爻晒Φ哪J?,并結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置;

        (4)通過(guò)測(cè)設(shè),精心設(shè)置。

        跌水、急流槽,可單獨(dú)或結(jié)合采用。其中無(wú)消能的跌水,在山區(qū)陡坡不宜采用,因鋪砌過(guò)長(zhǎng),不經(jīng)濟(jì),一般只用于較小的坡度上。

        (1)普通急流槽

        急流槽是將溝底高差分布于某一長(zhǎng)度上,這個(gè)長(zhǎng)度決定于急流槽的坡度(大于臨界坡度)。急流槽可在較短距離內(nèi)將落差很大的水流引到涵洞進(jìn)口或使涵洞出口流速與下游加固的容許流速相適應(yīng)。

        急流槽的坡度,一般應(yīng)小于1∶1.5,但當(dāng)流量很小、地質(zhì)條件良好時(shí),也可采用較陡的坡度。

        急流槽根據(jù)水流連接形式,分進(jìn)水、急流槽和出水三部分。

        急流槽加固類型有。

        ①單層干砌河卵石; ②單層或雙層干砌片石; ⑧單層或雙層水泥砂漿砌片石; ④混凝土板拼砌溝槽; ⑤混凝土護(hù)面加固,粗糙底面; ⑥石床防護(hù)鋪砌; ⑦混凝土粗糙底面; ⑧混凝土橫肋式或方塊式粗糙溝槽; ⑨巖石中平整鑿出的溝槽; ⑩粗鑿出的巖石溝槽。

        墊層一般用砂礫、礫石、碎石,厚為10~20 cm。單層鋪砌厚15~20 cm,雙層為35 cm。

        (2)人工加糙的急流槽

        為了減小縱坡很大的急流槽中水流的流速,常采用人工加糙的急流槽,其在平面上的形狀與普通急流槽一樣,水力計(jì)算也相同,只是粗糙系數(shù)采用人工加糙后的特種粗糙系數(shù)。常用的加糙形式有:矩形肋條、棋盤式方格、逆水流人字形橫條等。

        (3)急流槽的出水部分

        為減少加固工程,在急流槽終端或出水槽的起點(diǎn)設(shè)置消能設(shè)備,使水跌形成淹沒(méi)式。 一般消力池多采用矩形截面。分為有胸墻的消力池和無(wú)胸墻的消力池。

        山坡很陡時(shí),采用具有消能設(shè)備的單級(jí)或多級(jí)跌水,選用的聯(lián)結(jié)形式能形成淹沒(méi)式射流,使水流以最有利的形式通過(guò)。

        具有消能設(shè)備的單級(jí)跌水,由進(jìn)水槽、跌水坎和消力建筑三部分組成。常用的消力建筑形式有:消力池、消力檻和二者混合的復(fù)合建筑。

        2017-05-11

        U416.1

        :C

        :1008-3383(2017)07-0060-01

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