專利名稱：泄洪洞消能孔板環的布置、建造方法
技術領域：
本發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的布置、建造方法。
背景技術：
在以當地材料壩為壩型的大型水利樞紐工程中，根據泄洪規模的要求，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。導流洞的運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，由導流洞改建成永久泄洪洞需要解決高水頭下產生的高速含沙水流對水工結構沖蝕破壞的技術問題。在洞內設置內徑小于洞徑的混凝土環形板(簡稱孔板環)，利用水流通過孔板環的孔口時突然收縮和突然擴散，形成強烈紊動的剪切流進行洞內消能是解決上述問題的途徑之一。孔板環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域， 而孔板環孔緣處又極易沖蝕磨損破壞。因此，對孔板環的建造提出了很高要求。

發明內容
本發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建造方法。為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案
本發明所述的泄洪洞消能孔板環的布置、建造方法，包括下述步驟 第一步、孔板環的布置
在隧洞內自上游到下游間隔布置多個混凝土結構的孔板環；所述孔板環與隧洞混凝土襯砌現澆在一起；
第二步、孔板環的建造
所述孔板環內環面中部為環形孔緣結構，所述環形孔緣的內徑與隧洞的洞徑之比在 0. 6-0. 75之間選擇；在位于環形孔緣外徑的頂部和底部沿軸向分別開設排氣孔和排水孔； 所述環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成的環面朝著隧洞上游設置；直角三角形的頂角為過渡弧線，該過渡弧線所構成的環形弧面即為環形孔緣的內環面；直角梯形頂邊的寬度與環形孔緣的內徑之比為0. 19-0. 2 ；直角三角形的斜邊與環形孔緣的中心軸線之間的夾角3為觀° -31°，即構成環形孔緣的內削角； 第三步、環形孔緣的防沖蝕處理
沿環形孔緣的弧面緣邊扣合由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環，所述襯套環的內、外環面與所述弧面緣邊的弧度相一致。
所述間隔布置的孔板環的環形孔緣的直徑自上游到下游逐漸變大，相鄰環形孔緣的直徑差為0. 02m-0. :3m之間。所述襯套環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，在鋼板背面預先焊上固定鋼筋，將每塊鋼板沿環形孔緣排列定位后，將固定鋼筋與環形孔緣受力鋼筋焊接固定；然后在孔緣襯套與環形孔緣之間、相鄰孔緣襯套之間用環氧砂漿填縫粘結。本發明優點在于將施工期臨時泄洪的導流洞改建為永久泄洪洞，以實現節省投資、縮短工期目的。通過在導流洞中間隔布置建造本發明所述結構的消能孔板，利用水流通過孔板環的孔口時突然收縮和突然擴散，形成強烈紊動的剪切流進行洞內消能；同時，解決了環形孔緣下游空化空蝕問題；沿環形孔緣的緣邊扣合有由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環， 并將襯套環設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，當襯套環局部損壞時，可通過螺栓將單塊孔緣襯套卸下更換，也方便了襯套環的安裝。


圖1是本發明所述孔板環布置于泄洪洞的結構示意圖。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。
具體實施例方式如圖1-5所示，本發明所述泄洪洞消能孔板環的布置、建造方法，包括下述步驟 第一步、孔板環的布置
在隧洞1內自上游到下游間隔布置多個混凝土結構的孔板環2 ；所述孔板環2與隧洞1 混凝土襯砌現澆在一起； 第二步、孔板環的建造
所述孔板環2內環面中部為環形孔緣3結構，所述環形孔緣3的內徑d與隧洞1的洞徑D之比在0. 6-0. 75之間選擇；在位于環形孔緣3外徑的頂部和底部沿軸向分別開設排氣孔4和排水孔5 ；所述環形孔緣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成的環面6朝著隧洞1上游設置；直角三角形的頂角為過渡弧線7，該過渡弧線7所構成的環形弧面即為環形孔緣3的內環面；直角梯形頂邊的寬度L與環形孔緣3的內徑d之比為0. 19-0. 2 ；直角三角形的斜邊與環形孔緣3的中心軸線之間的夾角a為觀° -31°，即構成環形孔緣3的內削角； 第三步、環形孔緣的防沖蝕處理
沿環形孔緣3的弧面緣邊扣合由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環，所述襯套環的內、外環面與所述弧面緣邊的弧度相一致。所述間隔布置的孔板環2的環形孔緣3的直徑自隧洞1上游到下游逐漸變大，相鄰環形孔緣3的直徑差在0. 02m-0. : 之間選擇。所述襯套環由多塊孔緣襯套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背面預先焊上固定鋼筋11，并將每塊鋼板10沿環形孔緣3排列定位后，將固定鋼筋11與環形孔緣3的受力鋼筋焊接固定；然后在孔緣襯套8與環形孔緣3之間、相鄰孔緣襯套8之間用環氧砂漿12填縫粘結，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。
權利要求
1.一種泄洪洞消能孔板環的布置、建造方法，其特征在于包括下述步驟第一步、孔板環的布置在隧洞(1)內自上游到下游間隔布置多個混凝土結構的孔板環(2);所述孔板環(2)與隧洞(1)混凝土襯砌現澆在一起；第二步、孔板環的建造所述孔板環(2)內環面中部為環形孔緣(3)結構，所述環形孔緣(3)的內徑(d)與隧洞 (1)的洞徑(D)之比在0. 6-0. 75之間選擇；在位于環形孔緣(3)外徑的頂部和底部沿軸向分別開設排氣孔(4)和排水孔(5);所述環形孔緣(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成的環面 (6)朝著隧洞(1)上游設置；直角三角形的頂角為過渡弧線(7)，該過渡弧線(7)所構成的環形弧面即為環形孔緣(3)的內環面；直角梯形頂邊的寬度(L)與環形孔緣(3)的內徑(d)之比為0.19-0. 2;直角三角形的斜邊與環形孔緣(3)的中心軸線之間的夾角a為觀° -31°， 即構成環形孔緣(3)的內削角；第三步、環形孔緣的防沖蝕處理沿環形孔緣(3)的弧面緣邊扣合由鉻系白口鑄鐵制成的襯套環，所述襯套環的內、外環面與所述弧面緣邊的弧度相一致。
2.根據權利要求1所述的泄洪洞消能孔板環的布置、建造方法，其特征在于所述間隔布置的孔板環(2)的環形孔緣(3)的直徑自上游到下游逐漸變大，相鄰環形孔緣(3)的直徑差為0. 02m-0. 3m之間。
3.根據權利要求1或2所述的泄洪洞消能孔板環的布置、建造方法，其特征在于所述襯套環由多塊孔緣襯套(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)背面預先焊上固定鋼筋(11)，將每塊鋼板(10)沿環形孔緣 (3)排列定位后，將固定鋼筋(11)與環形孔緣(3)受力鋼筋焊接固定；然后在孔緣襯套(8) 與環形孔緣(3)之間、相鄰孔緣襯套(8)之間用環氧砂漿(12)填縫粘結。
全文摘要
本發明公開了一種泄洪洞消能孔板環的布置、建造方法，一、在隧洞內自上游到下游間隔布置多個孔板環；二、孔板環內環面中部為環形孔緣結構，在位于環形孔緣外徑的頂部和底部沿軸向分別開設排氣孔和排水孔；環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成的環面朝著隧洞上游設置；直角三角形的頂角為過渡弧線，該過渡弧線所構成的環形弧面即為環形孔緣的內環面；直角三角形的斜邊與環形孔緣的中心軸線之間的夾角構成環形孔緣的內削角；三、沿環形孔緣的弧面緣邊扣合襯套環。本發明優點在于將施工期臨時泄洪的導流洞改建為永久泄洪洞，以實現節省投資、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 優先權日2012年1月11日
發明者于立新, 劉宗仁, 劉慶亮, 史海英, 孟旭央, 張曉瑞, 陳軍芳 申請人:黃河勘測規劃設計有限公司