大型输水渠道边坡水中修复综合措施研究

某大型输水渠道需在保证通水的情况下对过水断面边坡进行水中修复,包括边坡处理层修复、衬砌面板修复以及一级马道路面结构层修复等。对过水断面边坡水中修复措施以及渠道通水情况下进行水中边坡修复的其他辅助措施进行了研究,并在实际工程中进行了现场试验,解决了渠道输水状态水力力学条件下水下围挡结构整体稳定性和安全可靠性问题,提出了一整套水下边坡修复设计方案。实践证明水下围挡方案设计、排水方案设计、水下坡体修复方案设计以及修复期间渠道运行要求方案设计均合理可行,对同类水利工程水下修复有一定指导意义。     

输水状态下挖方渠道衬砌干地修复渗控方案

南水北调中线工程运行以来,发挥了巨大社会效益,沿途及京津冀地区对其调水需求日增,渠道停水检修将带来较大风险,因此面临输水状态下渠道衬砌板破坏抢修难题。部分挖方渠道衬砌板下有复杂的渗控措施,输水状态下采用围堰干地抢修渠底和较深部位的渠坡衬砌板时,需解决围堰基坑内外水位差可能带来的基坑内渠坡抗浮和渗透破坏问题。鉴于此,在渠道渗控设计及围堰布置基础上,根据“前堵后排”思想,提出一种围堰基坑“外、中、内”三防线渗控方案,即围堰基坑外围渠基透水管封堵,基坑周边安装水泵抽排。三维渗流场模拟结果表明,该方案可显著降低基坑周边衬砌板下砂垫层内水平渗透比降和基坑涌水量,能保证基坑渗流安全。研究成果可为南水北调中线输水状态下挖方渠道围堰干地抢修提供理论依据和技术支持。     

模袋混凝土水下快速修复输水渠道技术及应用

针对南水北调中线工程总干渠对渠道输水能力、水质保护、渠道表面平整度、不停水检修的要求,提出采用模袋混凝土对渠道损坏衬砌进行修复。以杨庄沟渡槽段渠道局部衬砌损坏水下修复为例,研究模袋混凝土修复渠道衬砌的施工技术,与传统模袋混凝土施工工艺比较后提出:应从模袋材质、模板、浇筑混凝土的流动性及浇筑过程上控制模袋混凝土的平整度;采用钢丝网加螺杆固定模袋,顶面加盖钢模板,槽钢骨架固定模板,吊车整体一次水下吊装的施工工艺可以满足模袋混凝土快速水下修复损坏衬砌的要求。     

深水明渠附着水下空间体的水动力特性与体型优化

大型长距离输水明渠边坡衬砌破坏后,受供水保证率制约通常只能不停水修复,而现有施工技术在深水渠道中难以使用,寻找快速环保地进行明渠不停水修复已成为亟待解决的重大技术难题。突破传统施工围堰概念,提出使用"水下无底拱穹结构"作为大型明渠不停水修复的施工平台。以南水北调中线干渠某渠段为例,采用数值模拟与物理模型验证相结合的方法,开展了空间体的水动力特性及体型优化研究。首先基于水下空间体的构造与选定的约束条件,利用Rhion和Flow 3D软件搭建了研究渠段的三维水动力学模型;分别对设计的三种体型水下空间体进行了水动力数模计算,分析了渠道流态与流场、断面流速分布、回流强度、壅水及阻力损失等水力要素的特征,计算了空间体的绕流阻力,对比总结了三种体型空间体的水动力学特征。结果表明,半椭圆形水下空间体绕流阻力较小,对渠道过流能力影响最小,可考虑作为水下空间体的应用选型。本文的研究为渠道内快速开展不停水维修提供了新思路与技术参考。     

深圳东江水源工程渡槽伸缩缝漏水及隧洞裂缝处理

SK手刮聚脲具有良好的延伸性、防渗性、抗冲磨性及耐久性。针对深圳市东江水源一期工程渡槽及输水隧洞中出现的缺陷,本文论述了原伸缩缝表层止水方案的缺点。由于每年停水检修时间短,提出了以SK手刮聚脲复合胎基布和GB柔性止水材料为主要材料,快速修复渡槽伸缩缝表层止水方案及快速修复隧洞裂缝的方案,并在现场进行了试验及应用。一年多的运行实践证明,选择的材料及方案是合适的,止水效果好、施工速度快,处理后的渡槽伸缩缝及输水隧洞裂缝满足工程正常运行的要求。     

水下混凝土衬砌板修复技术及关键工序控制

南水北调中线工程供水已经成为京津和沿线许多城市的主要水源,为保证工程运行安全,结合中线工程常态化通水情况,开展水下损坏衬砌板的修复工作是十分必要的.通过对水下衬砌板修复技术的研究和应用,成功解决了在不停水工况下完成水下修复的工程难题,修复效果满足了渠道边坡过水断面尺寸、防渗和糙率的原设计要求,提高了供水保证率,经济效益...     

南水北调中线衬砌面板冻损破坏修复技术

南水北调中线干线工程自2014年通水运行以来,部分明渠段与水面交接部位衬砌面板发生冻损现象,面板表层剥蚀脱落。工程位于华北平原地区,冬季温差变化较大,尤其是京石段工程受气温变化影响较大,水面交接部位冻损破坏较多。考虑到中线干线工程主要以明渠输水为主,渠道全长1 103km,为做好水面交接部位衬砌板冻损破坏维修工作,特开展水面交接部位衬砌面板冻损破坏修复技术研究。     

南水北调中线水下衬砌面板变形破坏修复技术

南水北调中线干线工程自2014年正式通水以来,经过5年多的运行,近期根据水下勘测成果分析,边坡衬砌板出现破坏现象。水下混凝土施工存在的水流冲刷、环境等各方面因素的制约和影响,施工难度很大。考虑到中线干线工程主要以明渠输水为主,渠道全长1103km,为做好水下混凝土衬砌板修复工作,特开展水下衬砌板修复的技术研究,并为同行提供参考。     

透水钢围堰在输水渠道工程中的应用

以更换南水北调中线总干渠衬砌板为例,介绍透水钢围堰在输水渠道中的应用,使水下施工达到相对静水作业条件,透水钢围堰由可拼装的钢骨架和内置的钢筋网片构成,具有安装便捷、可重复使用等优点,为输水渠道水下作业提供便利。     

一种新型的衬砌渠道清淤设备

为满足调水工程中衬砌渠道常年输水的需要,研制了一种新型的渠道清淤车,能够在不影响输水的条件下执行高效的清淤作业。通过现场渠坡和水下行走、挖泥排泥、排除堵塞及水下密封等方面试验,表明清淤车完全能够胜任衬砌渠道的清淤任务。     

长引水隧洞安全监测设计关键技术初探

以某水电站长引水隧洞为依托,对施工期围岩变形、永久围岩变形和锚固应力等,以及跨沟明管段衬砌钢筋应力进行监测设计,从而针对长引水隧洞监测设计关键技术进行初步探讨。     

禹门口渡槽缺陷检测评估与修补加固技术

本文以山西禹门口灌区二级干渠渡槽加固改造工程为基础,针对渡槽存在的混凝土冻融剥蚀、碳化、钢筋锈蚀、止水损坏等缺陷病害问题,通过检测评估计算分析,提出了相应的修补加固技术方案和提高过流能力措施,工程经修复通水运行观察,相关病害处理效果明显,过流能力得到提高,达到安全运行和提高输水能力的目的。本文提出的修补加固方案可为类似工程提供借鉴。     

组合式围堰在雷州青年运河灌区续建配套与节水改造工程中的应用

对雷州青年运河灌区渠道衬砌工程中3种围堰施工方案进行对比,最后确定的组合式围堰及其施工方法能够充分利用槽钢、夹板、彩条布自身结构性能的特点,解决组合式围堰挡水导流问题,降低了围堰被破坏的风险和施工难度,加快了围堰施工速度,降低围堰总造价;总结组合式围堰的施工经验,为类似工程组合式围堰施工及布置等技术问题提供借鉴。     

全防水复合衬砌隧洞结构设计

本文介绍了一种有压输水隧洞复合衬砌结构与高密度聚乙烯(HDPE)自粘胶膜防水卷材结合技术,即:采用自粘型防水卷材作为主要防水层,配以混凝土自防水的复合衬砌防水体系。该技术适用于具有防水要求的双层衬砌结构输水隧洞。采用这种双层衬砌防水技术,可以将防水层从以往的径向防渗增强为径向、轴向、环向防渗,解决了输水隧洞因为外衬或内衬局部渗水而导致衬砌间窜水的现象,增加了结构耐久性。这种结构便于运行期间进行检修、排查渗漏点。该技术已成功地在北京市南水北调配套工程东干渠工程中大规模应用。     

大型灌区渠道供水期的边坡防护技术

青年运河改造工程主河段在改造期间要求不间断供水,主河段内约3Km填方渠道由于施工期运河放水流量大,渠内水位太高,钢板桩围堰施工困难。采用水下模袋混凝土代替了钢板桩围堰干地施工的方案,并提出模袋混凝土的施工工艺。     

融冰期加厚冰盖糙率物理模型试验研究

流凌期输水能力可能成为制约输水工程冰期输水能力的瓶颈,而流凌期允许冰凌下潜,采用加厚冰盖下输水方式运行可以有效提高工程输水能力。加厚冰盖糙率的合理选择直接影响加厚冰盖形成后渠道水位和过流能力计算的正确性,但是加厚冰盖的糙率受到多种因素的影响,见刊的实测资料中,其糙率分布范围很宽。现以冻结模型冰为试验材料,以南水北调中线工程总干渠为原型,通过物理模型试验研究得到:输水渠道融冰期加厚冰盖形成初期糙率约为0.029,以供南水北调中线工程冰期输水调度和冰害防治提供参考。试验研究同时表明:水力加厚冰盖底面的最大水流弗劳德数取值0.09是合适的;力学加厚冰盖前缘都是水力加厚类型的,其长度大约与水面宽度相近;力学加厚冰盖形成和发展的过程是这样的一个循环:前缘发展→推挤增厚→前缘发展。     

季节冻土区跨流域调水工程明渠衬砌结构型式探讨

我国多年冻土和冬季冻土面积占国土面积的75%,其中冻结深度大于0.5m的地区约占全国总面积的一半。北方季节冻土区大多干旱缺水,修建跨流域调水工程是必然选择。我国已建和在建的跨流域调水工程绝大多数采用明渠输水方式,输水渠道是跨流域调水工程的重要组成部分,合理选择渠道衬砌型式,确保输水明渠边坡稳定,既是工程建设期决定投资的重要因素,更是制约工程建成后运行安全、工程维修养护费用的关键因素。首次将渠基划分为主冻胀区和副冻胀区,从季节冻土区明渠衬砌的工程实践方面探讨了构建季节冻土区柔性护坡的衬砌体系。     

南水北调中线工程总干渠冬季大流量输水 水温调控措施

为保障南水北调中线工程冬季输水安全，利用建立的总干渠全线一维水温模型，针对 350、280、210 和 150?m3/s?这 4 种不同输水流量方案，模拟分析各方案在强冷冬、冷冬、平冬和暖冬等典型冬季气象条件下总干渠 冬季输水保温效果，在此基础上提出总干渠冬季无冰盖大流量输水水温调控措施。结果表明：针对不同典型冬季 气象条件，在有限条件下采取无冰盖大流量输水调度运行方式，可不同程度缩短输水流动时长、减少沿程水体热 量损失，从而达到保温效果；在各典型冬季年份气象条件下，随着总干渠输水流量增大，沿程水温比降相应减缓， 明渠末端水温相应提升；在冬季气象条件适宜情况下，总干渠冬季采取无冰盖大流量输水水温调控措施，既有利 于减小水温降幅，同时也可有效解决冬季输水能力受限问题；建议根据总干渠中短期气温预报和水温预测情况， 在冷冬、平冬和暖冬等典型冬季气象条件下尽可能采取较大输水流量输水模式，在强冷冬气象条件下可分时段、 分渠段采用无冰盖大流量输水模式。     

大直径长引水隧洞水下全覆盖无人检测技术研究

对于输水隧道运行状况的检测,传统方法常采用放空检查的模式,对工程效益及结构安全均存在一定影响。以雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞在水检测需求为背景,开展了有缆遥控潜水器(ROV)水下检测技术研究及应用。采用实时三维成像声呐扫描普查和光学摄像局部详查相结合的方法,以及惯性导航系统水下定位技术,克服了复杂工程边界条件限制,完成了大直径、长引水隧洞表观全覆盖、高精度水下综合检测。引水隧洞水下全覆盖检测长度首次超过2 km,实现了工程健康检查安全、高效、准确的目标,相关经验可供类似工程借鉴。