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水工建筑物的破壞及防治措施研究(5頁).doc

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水工建筑物的破壞及防治措施研究(5頁).doc

1、水工建筑物的破壞及防治措施研究摘要：我國的水工建筑物數(shù)量非常多，在世界上居于前列，水工建筑物在長久的使用過程中，會(huì)受到各種各樣不同程度的破壞，使水工建筑物的使用壽命縮短，給國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了重大損失。混凝土的破壞以碳化、凍融破壞為常見，致使許多水工建筑物的運(yùn)行壽命大為縮短，造成極大浪費(fèi)。文中在闡述水工混凝土建筑物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及類型的基礎(chǔ)上，還分析了水工混凝土建筑物的常見破壞類型，并給出了相應(yīng)具體的防治措施。關(guān)鍵詞：水工建筑物；破壞；防治措施中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言我國是世界上建壩最多的國家，不過由于各種因素的影響水工建筑物的破壞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展造成了較大損失。據(jù)統(tǒng)

2、計(jì)，全國累計(jì)已有3.4的各類水庫潰決，其中85的潰壩低于2025m，40m的壩罕有潰決，50m以上的壩則無一潰決。根據(jù)資料研究分析，水工建筑物破壞原因可分為：空蝕破壞、磨蝕破壞、凍害等。一、水工建筑物產(chǎn)磨蝕破壞（一）、原因水工建筑物多數(shù)處于水下，這就導(dǎo)致其長時(shí)間的處于高速水流的沖擊下，特別是在泥沙含量較大的地區(qū)，在長期泥沙的磨損下，處于水下部位的水工建筑物會(huì)受到不同程度的磨蝕破壞，在長期水流沖涮下水工建筑物自身的抗磨蝕能力直接關(guān)系到其受到磨蝕損壞的程度，同時(shí)由于水流的速度還會(huì)受到季節(jié)變化的影響，這也會(huì)對(duì)水工建筑物磨蝕的程度帶來較大的影響。（二）、防治措施在對(duì)水工建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要提高水

3、工建筑物整體的抗磨蝕能力，這就需要在其體型和布置上在進(jìn)行優(yōu)化，在設(shè)計(jì)時(shí)可以利用表孔泄洪或是減少水工建筑物過流部分的長度等方式來增強(qiáng)其自身的抗磨蝕能力。同時(shí)還可以利用消力池來進(jìn)行抗磨蝕設(shè)計(jì)，不僅要選擇合適的消力池，同時(shí)還要對(duì)消力池的設(shè)計(jì)進(jìn)行鞏固，增強(qiáng)其厚度。還可以優(yōu)化引水排水設(shè)備等方法來增強(qiáng)水工建筑物的抗磨蝕能力。在進(jìn)行水工建筑物施工作業(yè)工作中，可以根據(jù)相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)來對(duì)水工建筑物可能產(chǎn)生磨蝕破壞的情況進(jìn)行深入分析，從而在施工過程中給予充分的關(guān)注，強(qiáng)化施工的現(xiàn)場管理，從而提高水工建筑抗磨蝕破壞的能力。二、水工建筑物的空蝕破壞（一）、原因空蝕指的是當(dāng)空泡破滅時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的瞬間壓強(qiáng)，而當(dāng)破滅產(chǎn)

4、生于水工建筑物的表面時(shí)，由于水流中的空泡有很大的壓強(qiáng)，對(duì)水工建筑物形成了力的沖擊，從而導(dǎo)致水工建筑物表面的破壞。在多年的建設(shè)施工實(shí)踐中，對(duì)水工建筑物的空蝕破壞原因逐漸有了更深的認(rèn)識(shí)：空泡及微射流的共同作用所產(chǎn)生的結(jié)果。如前所述，空泡自身在水流的作用下可能產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，在經(jīng)過水工建筑物時(shí)作用于其表面，從而對(duì)水工建筑物形成了一個(gè)強(qiáng)有力的沖擊作用。而微射流則通過連續(xù)的敲擊作用于水工建筑物的表面，在連續(xù)不穩(wěn)定的作用力之下，可能對(duì)水工建筑物產(chǎn)生不同程度的破壞。在空蝕沖擊和微射流沖擊兩種力的相互作用下，水工建筑物的表面容易造成破壞。（二）、防治措施可以通過改善易受空蝕材料的性能特點(diǎn)，減少受空蝕的可能。合

5、理規(guī)劃過流壁面的體型，可以采取典型的消能工體型設(shè)計(jì)和有溢流堤面的體型設(shè)計(jì)，增強(qiáng)過流壁面分布?jí)簭?qiáng)值，以提高其抗空蝕破壞的能力。其次，對(duì)水工建筑物的表面進(jìn)行處理，減少凹凸不平的現(xiàn)象，增加表面的平整度，以減少水流的沖擊作用力。再者，應(yīng)對(duì)水工建筑物不同型號(hào)的消能工進(jìn)行分析，提高消能工的運(yùn)行效果。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)工程運(yùn)行的管理，改善水工建筑物的運(yùn)行條件，合理規(guī)劃布局，避免不合理的工程運(yùn)行狀況。水工建筑物空蝕破壞的防治不僅要求削弱水流對(duì)工程過流壁面的空蝕破壞，還要求不斷通過技術(shù)創(chuàng)新，提高過流壁面自身的抗空蝕破壞能力。在過流壁面的材料選擇上，應(yīng)選擇性能較高或者彈性較大的建筑材料來建造水工建筑物，以增強(qiáng)其抗空蝕

6、破壞能力，減少水工建筑物的空蝕破壞。三、水工建筑物的沖刷破壞（一）、原因發(fā)生沖刷破壞的卞要原囚是水流流態(tài)小良、閘門運(yùn)行方式小佳、體型小佳和滲水、凍融破壞等。進(jìn)口段布置小當(dāng)，局部邊界收縮過急或岸邊有山咀阻擋，使進(jìn)流小暢、流態(tài)紊亂。有的土質(zhì)引渠未做襯砌，流速過大則必然導(dǎo)致沖刷。建筑物表面的沖蝕首先與下泄水流的流速有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，硅表面的單位沖蝕率(單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上沖蝕破壞的重量)與流速的1.5-2.5次方成正比，流速增加一倍，單位沖蝕率將增加三倍以上。另外，其中含砂量的多少也直接影響到?jīng)_蝕的程度，對(duì)于清水沖刷，普通硅可以承受到25m/s的流速。目前，上程上常用的抗沖耐磨新材料如硅粉硅、鐵鋼

7、砂硅、聚合物硅以及輝綠巖鑄石等，可以大大提高材料的抗沖耐磨強(qiáng)度。（二）、防治措施水工建筑物的進(jìn)口段是由水庫向控制建筑物過渡的連接設(shè)施，其布置恰當(dāng)與否將直接影響連接段本身以及水工建筑物，甚至大壩的安全。進(jìn)口段一般都設(shè)引渠連接，在平面上呈喇叭口狀，其基本要求是體形流暢，能順應(yīng)河岸山坡走向，由寬變窄，逐漸將水流引導(dǎo)進(jìn)入水工建筑物(如岸邊溢洪道或泄洪洞)。水流要求與堰閘垂直，兩側(cè)盡量緩變銜接以避免旁側(cè)旋渦出現(xiàn)。底板接縫的處理是防止陡槽揭底破壞的關(guān)鍵。底板橫向接縫之間不能有下高上低的錯(cuò)臺(tái)，否則極易導(dǎo)致水流的揭底破壞。正確的接縫應(yīng)使下塊底板較上塊略低(10mm左右)，或者將下塊端部頂面削成112倒坡，以避

8、免水流直接鉆入縫中，促使動(dòng)水壓力急劇升高。這一點(diǎn)，對(duì)于高流速陡槽易引起水流空化的部位尤其重要。四、水工建筑物的凍害（一）、原因水下建筑物之所以會(huì)發(fā)生凍害，主要是因?yàn)榈鼗蟽鼋Y(jié)界面處產(chǎn)生的凍脹應(yīng)力。凍脹力分為：作用于基礎(chǔ)底面的法向凍脹力、作用于基礎(chǔ)側(cè)表面的切向凍脹力和側(cè)向水平凍脹力等。在凍土地區(qū)建筑物的橋梁多采用樁、柱、墩式基礎(chǔ)，涵閘等多采用面積較大的板形基礎(chǔ)。上述建筑物常在切向凍脹力、法向凍脹力、側(cè)向水平凍脹力和地基融沉的作用下產(chǎn)生不同形式的凍害破壞。（二）、防治措施建筑物凍害的防治措施分為地基處理措施和結(jié)構(gòu)措施兩種。地基處理措施：1）保溫法。保溫法是指在建筑物基礎(chǔ)底部或四周設(shè)置隔熱層，增大熱

9、阻，以推遲地基土的凍結(jié)，提高土中溫度，減少凍結(jié)深度，進(jìn)而起到防止凍脹的一種方法。2）強(qiáng)夯壓實(shí)法。為了消除基礎(chǔ)的凍脹力，取降低地基土凍脹性是一種有效措施。這種辦法是將凍層之內(nèi)地基土的干密度壓實(shí)到大于或等于1.7t/m。結(jié)構(gòu)措施：在凍土地區(qū)通常采用墩、樁基礎(chǔ)的橋梁，根據(jù)運(yùn)用上的要求應(yīng)保證在凍脹或融沉作用下不產(chǎn)生變形，為滿足這一要求，在凍脹性地基上的水工建筑物多采用深基礎(chǔ)。所謂的深基礎(chǔ)就是建筑物的基礎(chǔ)在凍層以下，底部不允許有凍土層，這就消除了作用于基礎(chǔ)底部的法向凍脹力，能很好地防止切向凍脹力。結(jié)束語水工建筑物在運(yùn)行過程中較為常受到的破壞即為磨蝕破壞、空蝕破壞和凍融破壞兩種，一旦水工建筑物受到這幾種破

10、壞，則會(huì)影響其正常的運(yùn)行，給人們生產(chǎn)和生活帶來較大的不便。因此在水工建筑物運(yùn)行期間，需要針對(duì)各種破壞產(chǎn)生的原因?qū)ζ洳扇∮行У姆婪洞胧粌H需要優(yōu)化水工建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)加強(qiáng)工程管理和日常維護(hù)，從而提高水工建筑物抗破壞能力，確保其使用壽命能夠延長，使其能夠在運(yùn)行過程中保持良好的狀態(tài)。參考文獻(xiàn)1 丁瑞峰.混凝土水工建筑物的維護(hù)管理J.青春歲月，2012（14）：391.2 王紅強(qiáng)，張光碧.水工建筑物沖磨和空蝕破壞機(jī)理及其防治對(duì)策J.云南水力發(fā)電，2008，24（2）.3 王尊先.水工建筑混凝土結(jié)構(gòu)破壞原因和預(yù)防措施J.中國高新技術(shù)企業(yè)，2008（17）.4 刑林生，聶廣明.我國水電站混凝土建筑物耐久性分析J.水力發(fā)電，2003.

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