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坝下涵管

埋设在土石坝下面的洞形和管形过水建筑物,又称坝下涵洞或坝下埋管。坝下涵管可用于引水、泄洪、冲沙、放空及施工导流等。按洞内水流形态可分为无压和有压两种。 图1 坝下涵管剖面图 坝下涵管由进口、洞身和出口三部分组成(见图1)。涵管进口有塔式(见塔式进水口)、斜坡式(见斜坡式进水口)及分层取水式(见分层取水式进水口)等布置型式。一般在进口设置闸门,控制流量,并便于检修管道。

埋设在土石坝下面的洞形和管形过水建筑物,又称坝下涵洞或坝下埋管。坝下涵管可用于引水、泄洪、冲沙、放空及施工导流等。按洞内水流形态可分为无压和有压两种。

图1 坝下涵管剖面图

坝下涵管由进口、洞身和出口三部分组成(见图1)。涵管进口有塔式(见塔式进水口)、斜坡式(见斜坡式进水口)及分层取水式(见分层取水式进水口)等布置型式。一般在进口设置闸门,控制流量,并便于检修管道。灌溉引水的小型坝下涵管也可在出口处设置闸阀,发电引水的坝下涵管,出口接压力管道通至水电站厂房。其它功用的坝下涵管,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。无压涵管多为圆拱直墙式,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。坝下涵管的设置高程,应在不影响功用的前提下尽量提高,以减小管身荷载并缩短管身长度。

土坝坝下涵管如产生裂缝或断裂,或管身与坝体填土结合不良,都可导致坝体填土产生渗流破坏,威胁土坝安全。对于有压涵管,管内高压水漏入坝体,将抬高浸润面,也可能引起坝坡失稳。根据资料统计,因坝下涵管的缺陷造成渗流破坏而导致失事的约占土坝失事总数的15%。为此,坝下涵管应置于较好的地基上,地基较差时,必须加固处理。为改善管身及地基的受力条件,可在管身与地基之间设置座垫(见涵管座垫)。为防止不均匀沉降或温度变化而造成洞(管)身断裂,须沿洞长每10~20米设一变形缝,缝的构造应能适应洞身变形且不漏水。为防止沿管外壁产生集中渗流,须在管外侧设置截渗环

图2 坝下廊道式压力管道断面

坝下涵管的断面尺寸通过水力计算确定。根据任务与运用要求,坝下涵管可设计为有压的或无压的。按无压设计的涵管,不允许按有压运用;按有压设计的涵管,不允许出现有压与无压交替作用的不稳定工作状态。坝下涵管的结构设计,直接与涵管的埋置方式有关。涵管主要的埋置方式有沟埋式、上埋式和隧洞式。应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,以确保工程安全并便于检修,这时的廊道属于不过水的坝下涵管(见图2)。廊道式的坝下涵管,可兼作施工导流之用。

中华人民共和国建立以来,在中小型灌溉水库工程中较普遍地采用了坝下涵管,并在基岩较差的大型土坝枢纽中也成功地建造了大型坝下涵洞。河北省岳城水库的坝下涵洞断面形状见图3,为无压涵洞,共九孔,其 中2~9孔用以泄洪,总泄流量为42 00米 3/秒。运行情况良好。阿尔及利亚的西地默罕默德本奥达坝,建在软弱岩基上,坝高64米,也采用了大型坝下无压泄洪涵洞,总泄流量达4800米3/秒。

图3 坝下涵洞洞身剖面