专利名称：输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及水利水电工程、水运交通工程，特别是一种输水系统阀门段采用硅粉 突扩洞室结构及其施工方法。主要用于解决高水头船闸输水阀门段非恒定流空化的技术难 题。
背景技术：
通航建筑物是水利水电枢纽解决船舶过坝，内河水运中实现河流渠化及沟通不同 水系的重要建筑型式，在水利水电枢纽综合利用、水运交通运输中占有十分重要的地位。在 我国已建的900多座通航建筑物中，船间就有800多座。随着越来越多的高水头船闸或超高水头船闸的应运而生，船闸输水系统的设计选 型技术难题日益凸显，不利的水力学现象较为突出地反映在输水系统阀门段，是船闸特有 的非恒定流空化作用。空化问题仍是世界难题，在其他领域如水工泄水建筑物至今难以解 决。它直接影响到船闸的高效安全运行，是世界各国船闸设计的重大关键技术难题，是制约 船闸朝更高水头发展的主要因素。大规模的船闸建设，现行设计规范已不能适应船闸发展高难度的技术要求，有必 要突破规范规定，研究创新性成果，以解决高水头船闸输水阀门段的技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为解决高水头船闸输水系统输水阀门段，高速水流 对结构产生的破坏和造成的振声等技术问题，特提供一种输水系统阀门段采用硅粉突扩洞 室结构及其施工方法，旨在突破高水头船闸的设计瓶颈，拓展船闸的应用范围，减少工程投 资，实现良好的减压效果。本发明所采用的技术方案是输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构，包括构成 船闸输水系统阀门段的底板及两侧的边墩，输水廊道贯通船间的上下游，在输水廊道的上 游段设有阀门槽，其特征在于紧靠阀门槽处的输水廊道其底部及两侧外扩形成一扩大的 洞室结构，突扩后的整条输水廊道相当于包裹了一层高强度的硅粉混凝土。在阀门槽的门楣处开设通往外部的通气孔。所述扩大的洞室结构其顶高程与输水廊道一致，它的垂直高度是突扩前输水廊道 的1. 5 1. 8倍，宽度是突扩前输水廊道的1. 8 2. 0倍，所述洞室底部与输水廊道的上游 段为直线连接，洞室底部与输水廊道的下游段由小圆弧曲线连接。所述输水廊道外面包裹的硅粉混凝土层厚度是40cm。本发明输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构的施工方法，包括步骤1、进行船闸结构基础开挖，开挖输水廊道下面的基础时，将紧靠阀门槽侧的输水 廊道向下及两边突扩形成底扩部和侧扩部，开挖完毕后先浇筑底板的混凝土 ；2、立模浇筑底扩部的硅粉混凝土层，厚度为40cm，采用强振捣器将硅粉混凝土振 捣密实，再立模浇筑侧扩部的同样厚度的硅粉混凝土层；
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3、浇筑常规混凝土边墩，侧扩部的硅粉混凝土层需与边墩的常规混凝土同时浇筑 上升，交界处采用活动钢板分开，待二侧的混凝土到达平仓厚度后拔出活动钢板；4、采用普通振捣器将边墩的常规混凝土振捣密实，采用强振捣器将侧扩部的硅粉 混凝土振捣密实，常规混凝土与硅粉混凝土之间应间隔振捣，间隔时间不得超过20分钟；5、立模浇筑输水廊道顶部的硅粉混凝土层，厚度为40cm，采用强振捣器振捣密 实；6、立模浇筑阀门槽门楣的二期硅粉混凝土，并在其中预埋010通气孔，最后用常 规混凝土浇筑剩下的边墩结构。本发明的有益效果是输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构，主要是利用硅粉 材料高强度抗冲及扩大体型减压抗空蚀。根据试验结果，硅粉混凝土强度可达600kg/cm2， 抗冲磨强度较300#普通混凝土提高1倍，抗空蚀性能提高5倍，能够抵抗高速水流的冲刷 破坏。突扩洞室可以迅速扩大过流断面，减缓高速水流对结构造成的巨大压力，阀门门楣处 设置通气孔自然通气，有效地解决了超高水头单级船闸阀门空化对结构造成破坏等难题。 硅粉突扩洞室结构创新技术的提出，有效地避免了输水系统阀门面板及阀门后廊道边壁空 蚀破坏，避免了诱发声振引起的阀门及其启闭系统振动加剧造成破坏等自身安全运行问 题。本发明结构简单，施工方便，工程投资小，减压效果优良。
图1是本发明带剖视(I _ I剖)的主视图。图2是本发明带剖视(II - II剖)的俯视图。图3是图1的III - III剖视图。图4是图1的IV - IV剖视图。
具体实施例方式图1、图2所示的是本实施例高水头船闸输水系统阀门段的结构图，其中包括构成 输水系统阀门段的底板1及两侧的边墩7，输水廊道8贯通于船闸的上下游，输水廊道的上 游段设有阀门槽4。本例的特点是在紧靠阀门槽4处的输水廊道8将其底部及两侧向下、向 两侧突扩形成一扩大的洞室结构，向下突扩后形成底扩部1，向两侧突扩后形成侧扩部2， 另一特点是在突扩后的整条输水廊道8的外面包裹了一层40cm厚的高强度的硅粉混凝土， 也可以认为是用40cm厚的高强度硅粉混凝土浇筑了一条具有闭合空间的输水廊道8。为了抵抗高速水流的冲刷破坏，在阀门槽4的门楣4-1处采用二期硅粉混凝土并 埋设通往外部的通气孔5自然通气。如图3、图4所示，所述扩大的洞室结构其顶高程不变(与输水廊道8 —致)，仅扩 大底部和两侧，扩大的洞室结构的垂直高度是突扩前输水廊道的1. 5 1. 8倍，宽度是突扩 前输水廊道的1. 8 2. 0倍。所述洞室底部与输水廊道的上游段为直线(或斜线)连接， 洞室底部与输水廊道的下游段由小圆弧曲线连接，突扩后的输水廊道形成了一条闭合的空 间水通道。图4中，标号1'为输水廊道8段的底部硅粉混凝土结构的宽度，标号2'为输 水廊道8段的侧边硅粉混凝土结构的高度，此两处的尺寸由于未经突扩，故与原输水廊道 的尺寸一致。
本实施例输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构的施工方法，包括以下步骤1、首先进行船闸结构基础开挖，当开挖输水廊道8下面的基础时，将紧靠阀门槽4 侧的输水廊道向下及两边突扩形成了底扩部1和侧扩部2。开挖完毕后先浇筑底板6的混凝土。2、立模浇筑底扩部1的硅粉混凝土层，厚度为40cm，与上游侧的输水廊道采用直 线过渡，与下游侧的输水廊道采用小圆弧过渡。采用强振捣器将硅粉混凝土振捣密实，再立 模浇筑侧扩部2同样厚度为40cm的硅粉混凝土层。3、浇筑常规混凝土边墩7，侧扩部2的硅粉混凝土层需与边墩7的常规混凝土同时 浇筑上升，交界处采用活动钢板分开(以保证边墩部位硅粉混凝土厚度)，待二侧的混凝土 到达平仓厚度后拔出活动钢板。4、采用普通振捣器将边墩7的常规混凝土振捣密实，采用强振捣器将侧扩部2的 硅粉混凝土振捣密实，常规混凝土与硅粉混凝土之间应间隔振捣，间隔时间不得超过20分钟。5、立模浇筑顶部3的硅粉混凝土层，厚度为40cm，采用强振捣器振捣密实；6、立模浇筑阀门槽4门楣的二期硅粉混凝土，并在其中预埋①10通气孔5，最后用 常规混凝土浇筑剩下的边墩7结构。
权利要求
一种输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构，包括构成船闸输水系统阀门段的底板(1)及两侧的边墩(7)，输水廊道(8)贯通船闸的上下游，在输水廊道的上游段设有阀门槽(4)，其特征在于紧靠阀门槽(4)处的输水廊道(8)其底部及两侧外扩形成一扩大的洞室结构，突扩后的整条输水廊道(8)相当于包裹了一层高强度的硅粉混凝土。
2.根据权利要求1所述的输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构，其特征在于在阀 门槽⑷的门楣处开设通往外部的通气孔(5)。
3.根据权利要求1或2所述的输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构，其特征在于 所述扩大的洞室结构其顶高程与输水廊道(8) —致，它的垂直高度是突扩前输水廊道的 1. 5 1. 8倍，宽度是突扩前输水廊道的1. 8 2. 0倍，所述洞室底部与输水廊道的上游段 为直线连接，洞室底部与输水廊道的下游段由小圆弧曲线连接。
4.根据权利要求1或2所述的输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构，其特征在于 所述输水廊道(8)外面包裹的硅粉混凝土层厚度是40cm。
5.一种输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构的施工方法，包括步骤5. 1、进行船闸结构基础开挖，开挖输水廊道(8)下面的基础时，将紧靠阀门槽(4)侧的 输水廊道向下及两边突扩形成底扩部(1)和侧扩部(2)，开挖完毕后先浇筑底板(6)的混凝 土； 5. 2、立模浇筑底扩部(1)的硅粉混凝土层，厚度为40cm，采用强振捣器将硅粉混凝土 振捣密实，再立模浇筑侧扩部(2)的同样厚度的硅粉混凝土层；5. 3、浇筑常规混凝土边墩(7)，侧扩部(2)的硅粉混凝土层需与边墩(7)的常规混凝 土同时浇筑上升，交界处采用活动钢板分开，待二侧的混凝土到达平仓厚度后拔出活动钢 板；5. 4、采用普通振捣器将边墩(7)的常规混凝土振捣密实，采用强振捣器将侧扩部(2) 的硅粉混凝土振捣密实，常规混凝土与硅粉混凝土之间应间隔振捣，间隔时间不得超过20 分钟；5. 5、立模浇筑输水廊道顶部(3)的硅粉混凝土层，厚度为40cm，采用强振捣器振捣密实；5. 6、立模浇筑阀门槽(4)门楣的二期硅粉混凝土，并在其中预埋①10通气孔(5)，最后 用常规混凝土浇筑剩下的边墩(7)结构。
全文摘要
本发明涉及一种输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构及其施工方法。本发明的目的是提供一种输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构及其施工方法，旨在突破高水头船闸的设计瓶颈，拓展船闸的应用范围，减少工程投资，实现良好的减压效果。本发明的技术方案是输水系统阀门段采用硅粉突扩洞室结构，包括构成船闸输水系统阀门段的底板及两侧的边墩，输水廊道贯通船闸的上下游，在输水廊道的上游段设有阀门槽，其特征在于紧靠阀门槽处的输水廊道其底部及两侧外扩形成一扩大的洞室结构，突扩后的整条输水廊道相当于包裹了一层高强度的硅粉混凝土。本发明主要用于解决高水头船闸输水阀门段非恒定流空化的技术难题。
文档编号E02C1/00GK101851912SQ20101020373
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者侯继平, 吴关叶, 扈晓雯 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院