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坝下埋管

2020-04-09 21:00

埋设在土石坝下面的输水管,又称坝下涵管或坝下涵洞。坝下埋管可用于引水、泄洪、冲沙、放空水库及施工导流等。坝下埋管按洞内水流形态可分为无压涵管和有压涵管。为保证坝体安全,应尽量做成无压涵管。

坝下埋管由进口、洞身和出口3部分组成(图1)。涵管进口有塔式进水口、斜坡式进水口、分层式进水口和卧管式进水口等布置形式。一般在进口设置闸门控制流量,以便于检修管道。灌溉引水的小型坝下埋管也可在出口处设置闸阀。发电引水的坝下埋管,出口接压力管道通至水电站厂房。坝下埋管下接明渠时,需根据出口处的水流、地形、地质等条件设置适当的消能防冲设施。有压涵管的管身多采用圆形钢筋混凝土管。当需要承受更高的内水压力时,可采用预应力钢筋混凝土管。无压埋管多为圆拱直墙式,可用混凝土、浆砌石等圬工材料建造,也可采用圆形混凝土管。坝下埋管的设置高程,在不影响功用的前提下尽量提高,以减小管身荷载,缩短管身长度。

当土坝坝下埋管向坝体漏水时,可能导致坝体、坝基产生渗流破坏,威胁土坝安全。特别是有压涵管管内高压水一旦漏入坝体,将抬高浸润面,可能引起坝坡失稳。因此,坝下埋管应置于较好的地基上,以避免产生裂缝或断裂。软弱地基应进行加固处理。在管身与地基之间要设置垫座(参见涵管垫座),以改善管身及地基的受力条件。为防止不均匀沉降或温度变化而造成的管(洞)身断裂,沿管长每隔10~20m设变形缝一道,缝的构造应能适应管身变形且不漏水。在管外侧需设置截渗环,以防止沿管外壁产生集中渗流导致接触渗流破坏。

坝下埋管的断面尺寸通过水力计算确定。按无压流设计的涵管,切忌在有压状态下运用。有压涵管不允许出现有压与无压交替的不稳定工作状态。有压涵管要求管壁平顺光滑,避免过流时产生空蚀。涵管主要的埋置方式有沟埋式、上埋式和隧洞式。根据不同的埋置方式,确定结构设计的荷载和计算方法。用于引水发电的坝下高压管道,可设置在廊道内,以确保安全并便于检修。这种形式的廊道属于不直接过水的坝下涵管(图2)。廊道式的坝下埋管,可兼作施工导流用。

图2 坝下廊道式压力管道剖面图

中国在中小型灌溉工程中较普遍地采用了坝下埋管,在较差岩基的土坝枢纽中也成功地建造了大型坝下涵洞。如岳城水库土坝高51.5m,在坝下设9孔无压涵洞,其中2~9孔用以泄洪,总泄量为4 200m3/s(图3)。阿尔及利亚的西北默罕德本奥达坝,建在软弱岩基上,坝高64m,采用大型坝下无压泄洪涵洞,总泄流量为4 800m3/s。

图3 岳城水库坝下涵洞部分洞身剖面图(单位:cm)

在地震区或高坝中不宜使用坝下埋管。

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