專利名稱：泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利工程有壓泄洪洞，尤其是涉及泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法。
背景技術(shù)：
在以當(dāng)?shù)夭牧蠅螢閴涡偷拇笮退麡屑~工程中，根據(jù)泄洪規(guī)模的要求，常常需要布置多條泄洪隧洞。將施工期臨時泄洪的導(dǎo)流洞(在壩體建成后就廢棄了)改建為永久性泄洪隧洞，不僅可以節(jié)省投資、縮短工期，還可以解決因地形限制無法布置多條泄洪洞的難題。導(dǎo)流洞的運(yùn)行條件為低庫水位時泄洪，而永久泄洪洞一般在高庫水位時泄洪，因此，由導(dǎo)流洞改建成永久泄洪洞需要解決高水頭下產(chǎn)生的高速含沙水流對水工結(jié)構(gòu)沖蝕破壞的技術(shù)問題。在洞內(nèi)設(shè)置內(nèi)徑小于洞徑的混凝土環(huán)形板(簡稱孔板環(huán))，利用水流通過孔板環(huán)的孔口時突然收縮和突然擴(kuò)散，形成強(qiáng)烈紊動的剪切流進(jìn)行洞內(nèi)消能是解決上述問題的途徑之一?？装瀛h(huán)上游面直接承受高速水流的撞擊、下游面則處于水流易空化空蝕區(qū)域， 而孔板環(huán)孔緣處又極易沖蝕磨損破壞。因此，對孔板環(huán)的建造提出了很高要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種滿足消能與防止空化兩方面要求的泄洪洞中用于消能的孔板環(huán)建造方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明所述的泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法，包括下述步驟 第一步、孔板環(huán)的布置
在隧洞內(nèi)自上游到下游間隔布置多個混凝土結(jié)構(gòu)的孔板環(huán)；所述孔板環(huán)與隧洞混凝土襯砌現(xiàn)澆在一起；
第二步、孔板環(huán)的建造
所述孔板環(huán)內(nèi)環(huán)面中部為環(huán)形孔緣結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形孔緣的內(nèi)徑與隧洞的洞徑之比在 0. 6-0. 75之間選擇；在位于環(huán)形孔緣外徑的頂部和底部沿軸向分別開設(shè)排氣孔和排水孔； 所述環(huán)形孔緣的截面形狀由直角梯形和直角三角形組成；所述直角梯形的頂邊與所述直角三角形的一直角邊銜接，直角梯形的斜邊與直角三角形的另一直角邊銜接，直角梯形的斜邊和與其相銜接的直角三角形直角邊所構(gòu)成的環(huán)面朝著隧洞上游設(shè)置；直角三角形的頂角為過渡弧線，該過渡弧線所構(gòu)成的環(huán)形弧面即為環(huán)形孔緣的內(nèi)環(huán)面；直角梯形頂邊的寬度與環(huán)形孔緣的內(nèi)徑之比為0. 19-0. 2 ；直角三角形的斜邊與環(huán)形孔緣的中心軸線之間的夾角3為觀° -31°，即構(gòu)成環(huán)形孔緣的內(nèi)削角； 第三步、環(huán)形孔緣的防沖蝕處理
沿環(huán)形孔緣的弧面緣邊扣合由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環(huán)，所述襯套環(huán)的內(nèi)、外環(huán)面與所述弧面緣邊的弧度相一致。
所述間隔布置的孔板環(huán)的環(huán)形孔緣的直徑自上游到下游逐漸變大，相鄰環(huán)形孔緣的直徑差為0. 02m-0. :3m之間。所述襯套環(huán)由多塊孔緣襯套組合而成；將每4塊孔緣襯套的兩端分別通過螺栓固定在一塊鋼板上，在鋼板背面預(yù)先焊上固定鋼筋，將每塊鋼板沿環(huán)形孔緣排列定位后，將固定鋼筋與環(huán)形孔緣受力鋼筋焊接固定；然后在孔緣襯套與環(huán)形孔緣之間、相鄰孔緣襯套之間用環(huán)氧砂漿填縫粘結(jié)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于將施工期臨時泄洪的導(dǎo)流洞改建為永久泄洪洞，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省投資、縮短工期目的。通過在導(dǎo)流洞中間隔布置建造本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的消能孔板，利用水流通過孔板環(huán)的孔口時突然收縮和突然擴(kuò)散，形成強(qiáng)烈紊動的剪切流進(jìn)行洞內(nèi)消能；同時，解決了環(huán)形孔緣下游空化空蝕問題；沿環(huán)形孔緣的緣邊扣合有由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環(huán)， 并將襯套環(huán)設(shè)置成由多塊孔緣襯套組合而成，不僅大大提高了孔緣處耐沖蝕磨、損破壞能力，同時，當(dāng)襯套環(huán)局部損壞時，可通過螺栓將單塊孔緣襯套卸下更換，也方便了襯套環(huán)的安裝。


圖1是本發(fā)明所述孔板環(huán)布置于泄洪洞的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A向剖面示意圖。圖3是圖1的H部放大圖。圖4是圖3的I部放大圖。圖5是圖4的B-B向示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-5所示，本發(fā)明所述泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法，包括下述步驟 第一步、孔板環(huán)的布置
在隧洞1內(nèi)自上游到下游間隔布置多個混凝土結(jié)構(gòu)的孔板環(huán)2 ；所述孔板環(huán)2與隧洞1 混凝土襯砌現(xiàn)澆在一起； 第二步、孔板環(huán)的建造
所述孔板環(huán)2內(nèi)環(huán)面中部為環(huán)形孔緣3結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形孔緣3的內(nèi)徑d與隧洞1的洞徑D之比在0. 6-0. 75之間選擇；在位于環(huán)形孔緣3外徑的頂部和底部沿軸向分別開設(shè)排氣孔4和排水孔5 ；所述環(huán)形孔緣3的截面形狀由直角梯形和直角三角形組成；所述直角梯形的頂邊與所述直角三角形的一直角邊銜接，直角梯形的斜邊與直角三角形的另一直角邊銜接，直角梯形的斜邊和與其相銜接的直角三角形直角邊所構(gòu)成的環(huán)面6朝著隧洞1上游設(shè)置；直角三角形的頂角為過渡弧線7，該過渡弧線7所構(gòu)成的環(huán)形弧面即為環(huán)形孔緣3的內(nèi)環(huán)面；直角梯形頂邊的寬度L與環(huán)形孔緣3的內(nèi)徑d之比為0. 19-0. 2 ；直角三角形的斜邊與環(huán)形孔緣3的中心軸線之間的夾角a為觀° -31°，即構(gòu)成環(huán)形孔緣3的內(nèi)削角； 第三步、環(huán)形孔緣的防沖蝕處理
沿環(huán)形孔緣3的弧面緣邊扣合由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環(huán)，所述襯套環(huán)的內(nèi)、外環(huán)面與所述弧面緣邊的弧度相一致。所述間隔布置的孔板環(huán)2的環(huán)形孔緣3的直徑自隧洞1上游到下游逐漸變大，相鄰環(huán)形孔緣3的直徑差在0. 02m-0. : 之間選擇。所述襯套環(huán)由多塊孔緣襯套8組合而成； 在將每四塊孔緣襯套8的兩端分別通過螺栓9固定在一塊鋼板10上之前，首先在每塊鋼板 10背面預(yù)先焊上固定鋼筋11，并將每塊鋼板10沿環(huán)形孔緣3排列定位后，將固定鋼筋11與環(huán)形孔緣3的受力鋼筋焊接固定；然后在孔緣襯套8與環(huán)形孔緣3之間、相鄰孔緣襯套8之間用環(huán)氧砂漿12填縫粘結(jié)，最后，通過螺栓9將孔緣襯套8的兩端固定在鋼板10上即可。
權(quán)利要求
1.一種泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法，其特征在于包括下述步驟第一步、孔板環(huán)的布置在隧洞(1)內(nèi)自上游到下游間隔布置多個混凝土結(jié)構(gòu)的孔板環(huán)(2);所述孔板環(huán)(2)與隧洞(1)混凝土襯砌現(xiàn)澆在一起；第二步、孔板環(huán)的建造所述孔板環(huán)(2)內(nèi)環(huán)面中部為環(huán)形孔緣(3)結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形孔緣(3)的內(nèi)徑(d)與隧洞 (1)的洞徑(D)之比在0. 6-0. 75之間選擇；在位于環(huán)形孔緣(3)外徑的頂部和底部沿軸向分別開設(shè)排氣孔(4)和排水孔(5);所述環(huán)形孔緣(3)的截面形狀由直角梯形和直角三角形組成；所述直角梯形的頂邊與所述直角三角形的一直角邊銜接，直角梯形的斜邊與直角三角形的另一直角邊銜接，直角梯形的斜邊和與其相銜接的直角三角形直角邊所構(gòu)成的環(huán)面 (6)朝著隧洞(1)上游設(shè)置；直角三角形的頂角為過渡弧線(7)，該過渡弧線(7)所構(gòu)成的環(huán)形弧面即為環(huán)形孔緣(3)的內(nèi)環(huán)面；直角梯形頂邊的寬度(L)與環(huán)形孔緣(3)的內(nèi)徑(d)之比為0.19-0. 2;直角三角形的斜邊與環(huán)形孔緣(3)的中心軸線之間的夾角a為觀° -31°， 即構(gòu)成環(huán)形孔緣(3)的內(nèi)削角；第三步、環(huán)形孔緣的防沖蝕處理沿環(huán)形孔緣(3)的弧面緣邊扣合由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環(huán)，所述襯套環(huán)的內(nèi)、外環(huán)面與所述弧面緣邊的弧度相一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法，其特征在于所述間隔布置的孔板環(huán)(2)的環(huán)形孔緣(3)的直徑自上游到下游逐漸變大，相鄰環(huán)形孔緣(3)的直徑差為0. 02m-0. 3m之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法，其特征在于所述襯套環(huán)由多塊孔緣襯套(8)組合而成；將每四塊孔緣襯套(8)的兩端分別通過螺栓(9)固定在一塊鋼板(10)上，在鋼板(10)背面預(yù)先焊上固定鋼筋(11)，將每塊鋼板(10)沿環(huán)形孔緣 (3)排列定位后，將固定鋼筋(11)與環(huán)形孔緣(3)受力鋼筋焊接固定；然后在孔緣襯套(8) 與環(huán)形孔緣(3)之間、相鄰孔緣襯套(8)之間用環(huán)氧砂漿(12)填縫粘結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種泄洪洞消能孔板環(huán)的布置、建造方法，一、在隧洞內(nèi)自上游到下游間隔布置多個孔板環(huán)；二、孔板環(huán)內(nèi)環(huán)面中部為環(huán)形孔緣結(jié)構(gòu)，在位于環(huán)形孔緣外徑的頂部和底部沿軸向分別開設(shè)排氣孔和排水孔；環(huán)形孔緣的截面形狀由直角梯形和直角三角形組成；直角梯形的斜邊和與其相銜接的直角三角形直角邊所構(gòu)成的環(huán)面朝著隧洞上游設(shè)置；直角三角形的頂角為過渡弧線，該過渡弧線所構(gòu)成的環(huán)形弧面即為環(huán)形孔緣的內(nèi)環(huán)面；直角三角形的斜邊與環(huán)形孔緣的中心軸線之間的夾角構(gòu)成環(huán)形孔緣的內(nèi)削角；三、沿環(huán)形孔緣的弧面緣邊扣合襯套環(huán)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于將施工期臨時泄洪的導(dǎo)流洞改建為永久泄洪洞，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省投資、縮短工期目的。
文檔編號E02B8/06GK102518091SQ20121000727
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者于立新, 劉宗仁, 劉慶亮, 史海英, 孟旭央, 張曉瑞, 陳軍芳 申請人:黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司