砼铰链联锁软体排在闸坝消能建筑物中的应用

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1、砼铰链联锁软体排在闸坝消能建筑物中的应用程永东詹小米（广东省水利水电科学研究院，广州,510610）摘要：砼铰链联锁软体排整体性好，是适应沉降位移变形的柔性结构，为闸坝消能工护坦及海漫较适宜采用的新型结构形式，在此提供该结构的设计方法。关键词：砼铰链联锁软体排护坦海漫设计1概述砼铰链联锁软体排是利用土工织物缝接成一定尺寸的排布，在排布上加铰链接砼预制板块作为压重而形成的一种防冲结构。也是土工合成材料在江河岸坡、丁坝护底（护脚）中常用的一种结构形式。它覆盖在有水流冲刷处，既能削减冲击能量，又可利用土工织物的反滤作用，使覆盖面下的土粒不被水流冲走。但软体排沉排施工时

2、，需用专用船舶，在小型河流上施工因其技术经济原因，难以实施。近年来由于河道的无序采砂，致使河床下切，则沿河修建的闸坝工程下游水位逐年降低，泄洪时，上、下游水面衔接困难，致使水流由于河床下切增加的势能经过消力池后，转换成动能，而上个世纪陆续修建的闸坝工程的消能工远不能满足消杀多余动能的要求，因此，许多的工程消力池后海漫段严重冲毁，并形成巨大冲坑，致使下游河岸崩塌，严重威胁闸坝本身的安全及下游人民群众生命财产的安全，加固此类工程时，须实施分期围堰，这就为砼铰链联锁软体排的人工精心施工创造了条件。根据砼铰链联锁软体排的透水保土性、整体性、高强度，顺应基础变形能力强的特

3、点，可作为消力池出池后的护坦或海漫的可选结构，其设计内容包括：结构形式、结构稳定校核及锚固方式。图1软体排布置图2882砼铰链联锁软体排的设计2.1结构形式2．1．1排幅砼铰链联锁软体排的排布一般采用聚丙烯织造土工织物，按照护岸工程的习惯叫法，顺水流方向的尺寸称为排宽，垂直水流方向的尺寸称为排长。由于护坦或海漫均为一定尺寸，设计排布时，一般应考虑搭接锚固和收缩余幅。通常搭接考虑0.5m。收缩余幅为排体制作宽度扣除搭接宽度后的尺寸乘以收缩系数，一般取1.025~1.04。排布上铰链联接的砼预制板压重位置处，缝制φ6mm长50cm，宽3cm的聚乙烯绳，用以编制软体排

4、，排布的典型布置见图1。2．1．2预制砼压重板为施工方便，砼铰链联锁软体排的压重物砼板尺寸不宜过大，板厚一般为8~10cm，板内配构造钢筋，四周外露钢筋联接环，典型设计如图2所示。2．1．3铰链联接预制砼板的铰链采用M12U型卸扣，一般为镀锌件，若有条件的话，也可采用不锈钢件。2．1．4编排在护坦或海漫位置平铺20cm的自然级配的砂、砾石或石渣找平，再铺排布，将预制砼板按压重位放好，铰链联接，并将预先缝制的尼龙绳在铰链上固定。2．2结构稳定校核由于砼铰链软件排最终形成一个整体，稳定计算主要计算顺水流方向的整体稳定和排体边缘抗冲刷稳定。图2砼板钢筋图2．2．1整体

5、抗滑稳定计算根椐图3的抗滑稳定计算简图，不计排首锚固力时，整体抗滑稳定可按下式计算：[]()Lcosα+LtgφsbF≤（2-2-1）s()Lsinαs式中：Ls为斜坡长度，mLb为底脚外伸排长，mα为坡角φ为排体的排布与基土、砼和排布之间的水下摩擦角图3抗滑稳定计算简图Fs为稳定系数，一般取Fs=1.52．2．2排体边缘抗冲刷稳定计算排体边缘抗冲刷稳定可按下式计算：'v=θγgδ（2-2-2）crρmγρ'=()γm−γw/γw（2-2-3）v

6、为计算值，（m/s）v:排体搭接边缘的临界流速（m/s）crθ：系数，取θ=2g2:重力加速度g=9.8m/sδm:排体厚度，通常取预制砼板板厚值γ':排体在水下的相对浮容重ργ3：排体容重γ=25kN/mmmγ3:水容重γ=10kN/mww2．3锚固方式砼铰链联锁软体排的锚固可采用锚固槽法，通常埋置一块预制砼板尺寸的排体于槽内，并用浆砌石砌筑，形成锚固框格，一般锚固槽的深度不小于50cm，且排体四周应与两岸、消力池末端及下游河床平顺连接。3工程实例电白县共青河拦河闸坝为共青河引水枢纽的主体工程，为一大型闸坝工程，由于近年的无序采砂，且采砂量超前，致使下游河床逐

7、年下切，下游水位降低，河道的行洪水力学特性大大改变，使工程的泄洪闸后海漫被冲毁，最大冲坑达7m，导致河岸崩塌，工程加固设计中，闸、坝段分别增设了二级消力池，池后设置10米的砼海漫，15米的浆砌石海漫，再设置21米的砼铰链联锁软体排，以消杀出池后的水流余能。软体排整体性强，能顺应消力池后的不均匀地形，且抗冲刷能力强，这方面的优点使得该结构形式要优于干砌石，2003年建成后，多次泄洪，消能工运行正常。4结语从砼铰链联锁软体排在共青河拦河闸坝加固工程的应用实践可知，砼铰链联锁软体排以整体性强，能顺应不均匀地形的显著优势，在闸坝、溢洪道等泄水建筑物的消能工方面是有非常乐

8、观的应用前景的。290