CN109339006A - 一种高效锥式水力消力井及其施工方法 - Google Patents

一种高效锥式水力消力井及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效锥式水力消力井及其施工方法,其中消立井包括消力井体、压力管道、镇墩和消力锥体,消力井体为钢筋混凝土结构,呈圆筒型,埋在地面以下,井顶高出地面,且井顶设有溢流堰口,溢流堰口的外侧设有出水渠;压力管道水平穿入消立井的内壁,且设置90°转弯部,转弯部的出口竖直向下;镇墩通过钢筋与消立井的内壁固定,采用钢筋混凝土浇注形成,转弯部穿过镇墩;消力锥体设置在消力井体的中央,消力锥体的顶部正对着转弯部的出口。本发明,特别适用于高水头管道水流消能,创新地运用锥体结构,使水流顺着锥体扩散、翻滚、摩擦,具有消能效率高、消能空间少、结构简单可靠等特点,有很好的推广价值和应用前景。

Description

一种高效锥式水力消力井及其施工方法
技术领域
本发明涉及水利建筑物,具体涉及一种高效锥式水力消力井及其施工方法。
背景技术
水力消力井体是水利水电、城市供水中常用的水工建筑物,在落差大的放水、给水或泄洪的管道水流末端,为消除高速水流的能量,需设置水力消力井体,安全地泄放管道水流的势能与动能,使上游水流与下游水流得到妥善衔接,避免引起管道及下游建筑物破坏。
常规水力消力井体一般在井内布置消能挡板结构或布置尺寸较大、较深的消力井体室结构,这就导致了以下缺陷:
(1)存在消能效力低、出水水流流态差等不足;
(2)结构复杂、建筑物尺寸大,安装和维护不便。
有鉴于此,急需对现有的水力消力井体的结构进行改进,以简化结构,提高消能效力,改善出水水流流态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的水力消力井体存在消能效力低、出水水流流态差、结构复杂、建筑物尺寸大的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是提供一种高效锥式水力消力井,包括:
消力井体,为钢筋混凝土结构,呈圆筒型,埋在地面以下,井顶高出地面,且所述井顶设有溢流堰口,所述溢流堰口的外侧设有出水渠;
压力管道,水平穿入所述消立井的内壁,且设置90°转弯部,所述转弯部的出口竖直向下;
镇墩,通过钢筋与所述消立井的内壁固定,采用钢筋混凝土浇注形成,所述转弯部穿过所述镇墩;
消力锥体,设置在所述消力井体的中央,所述消力锥体的顶部正对着所述转弯部的出口。
在另一种优选的实施例中,所述消力锥体采用钢质外壳,包括焊接固定的消力锥上节和消立锥下节,所述消力锥体的内部浇筑有混凝土。
在另一种优选的实施例中,所述井顶高出地面的高度为1.5~2.5m。
在另一种优选的实施例中,所述消力锥体的顶部与所述转弯部的出口之间的距离为2~3倍的所述转弯部的管径。
在另一种优选的实施例中,所述消力井体的底板和内壁之间的拐角采用弧面连接。
本发明还提供了上述结构的高效锥式水力消力井的施工方法,包括以下步骤:
S1、基础开挖,用挖掘机开挖井坑,加强井坑排水,保持井坑壁稳定,基础布置在砂卵石或基岩上,基础面整平后,铺设10cm厚C15砼作为消力井体基础垫层;
S2、消力井体钢筋砼浇筑,绑扎消力井体的底板及井壁钢筋,浇筑混凝土,并振捣密实;
S3、消力锥体施工,将消力锥体吊装至消力井体内,在消力井体的底板中央安装就位;
S4、压力管道及镇墩施工,压力管道安装就位后,绑扎镇墩及拉梁钢筋,浇筑镇墩混凝土,使消力井体和镇墩连接固定成一整体;
S5、出水渠施工,浇筑出水渠的底板及侧墙钢筋混凝土,出水渠和消力井体的溢流堰处设沉降缝,沉降缝中设橡胶止水带。
在另一种优选的实施例中,步骤S3中,消力锥体分消力锥上节和消力锥下节,先将消力锥下节吊装至消力井体底板,并安装就位,通过消力锥下节的顶部孔口浇筑混凝土,然后吊装消力锥上节并和下节焊接连接固定。
与现有技术相比,本发明特别适用于高水头管道水流消能,创新地运用锥体结构,使水流顺着锥体扩散、翻滚、摩擦,具有消能效率高、消能空间少、结构简单可靠等特点,有很好的推广价值和应用前景。
附图说明
图1为本发明的正视图;
图2为本发明的俯视图。
具体实施方式
本发明提供了一种高效锥式水力消力井及其施工方法,特别适用于高水头管道水流消能,创新地运用锥体结构,使水流顺着锥体扩散、翻滚、摩擦,具有消能效率高、消能空间少、结构简单可靠等特点。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1和图2所示,本发明提供的一种高效锥式水力消力井,包括消力井体10、压力管道20、镇墩30和消力锥体40。
消力井体10为钢筋混凝土结构,呈圆筒型,埋在地面以下,井顶高出地面,且井顶设有溢流堰口11,溢流堰口11的外侧设有出水渠12。为确保在高水头、高流速运行中消力井体10稳定,消力井体10主体结构宜埋在地面以下。
压力管道20水平穿入消立井的内壁,且设置90°转弯部21,转弯部21的出口竖直向下。镇墩30通过钢筋与消立井的内壁固定,采用钢筋混凝土浇注形成,转弯部21穿过镇墩30。消力锥体40设置在消力井体10的中央,消力锥体的顶部正对着转弯部21的出口。
水流由压力管道20进入消立井,并经过转弯部21,水流垂直向消力锥体40冲击,水流顺消力锥体40的四周向下扩散,再从井底向上折回,在消力井体10中形成内外流向相反的二股对冲水流,进一步互相扩散形成大量不规则的小涡体,达到消能目的,消能后的水流通过溢流堰口11外排至下游出水渠12。
优选地,消力锥体40采用钢质外壳,包括焊接固定的消力锥上节和消立锥下节,消力锥体40的内部浇筑有混凝土。消力锥体40内部的混凝土能大大增强消力锥体40的强度和稳定性,分成上下两节的结构方便施工和混凝土的浇筑。
优选地,井顶高出地面的高度为1.5~2.5m,确保消力井体10在高速水流的冲击下整体运行稳定,避免发生振动。
优选地,消力锥体40的顶部与转弯部21的出口之间的距离为2~3倍的转弯部21的管径。这个距离使得从转弯部21出来的水流具有一定流速,并且获得一定速度后再冲击到消力锥体40的顶部,从而将水流分流并均匀向下扩散。
优选地,消力井体10的底板和内壁之间的拐角采用弧面连接,弧面相接使得水流到达井底后能够向上冲击,进而与向下的水流形成碰撞和翻滚,达到高效消能的目的。
本发明还提供了上述结构的高效锥式水力消力井的施工方法,包括以下步骤:
S1、基础开挖,用挖掘机开挖井坑,加强井坑排水,保持井坑壁稳定,基础布置在砂卵石或基岩上,基础面整平后,铺设10cm厚C15砼作为消力井体10基础垫层;
S2、消力井体10钢筋砼浇筑,绑扎消力井体10的底板及井壁钢筋,浇筑混凝土,并振捣密实,混凝土必需严格控制水灰比;
S3、消力锥体40施工,将消力锥体吊装至消力井体10内,在消力井体10的底板中央安装就位;可根据实际需要设计消力锥体40的尺寸;
S4、压力管道20及镇墩30施工,压力管道20安装就位后,绑扎镇墩30及拉梁钢筋,浇筑镇墩30混凝土,使消力井体10和镇墩30连接固定成一整体;
S5、出水渠12施工,浇筑出水渠12的底板及侧墙钢筋混凝土,出水渠12和消力井体10的溢流堰处设沉降缝,沉降缝中设橡胶止水带。
其中步骤S3中,消力锥体40分消力锥上节和消力锥下节,先将消力锥下节吊装至消力井体10底板,并安装就位,通过消力锥下节的顶部孔口浇筑混凝土,然后吊装消力锥上节并和下节焊接连接固定。
本发明提供的水力消力井体10具有以下优点:
1)结构简单:主要结构由镇墩30、消力井体10、消力锥体40三部分组成,以消力井体10为中心将三者结合成一体,结构紧凑简单;
2)高效消能:由于通过消力锥体的对冲扩散,使消力井体10内形成流向相反的二股立体水流,在整个井内充分对冲摩擦,达到高效消能目的,实例工程表明消能效果十分有效,消能后的水流出水平稳;
3)占地空间小:由于镇墩30和消力锥体40均布置在消力井体10中,没有再设置其它消能工建筑物,布置非常紧凑,占地空间很小;
4)工程造价低:巧妙利用一个简单的锥体结构来消能,没有布置常规的消能挡板、消力室、消力池等常规结构,减少消能工建筑物工程量,降低工程投资,根据已建工程的同条件设计比较,减少建筑工程投资约25~35%,具有很好的经济效益。
本发明并不局限于上述最佳实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效锥式水力消力井,其特征在于,包括:
消力井体,为钢筋混凝土结构,呈圆筒型,埋在地面以下,井顶高出地面,且所述井顶设有溢流堰口,所述溢流堰口的外侧设有出水渠;
压力管道,水平穿入所述消立井的内壁,且设置90°转弯部,所述转弯部的出口竖直向下;
镇墩,通过钢筋与所述消立井的内壁固定,采用钢筋混凝土浇注形成,所述转弯部穿过所述镇墩;
消力锥体,设置在所述消力井体的中央,所述消力锥体的顶部正对着所述转弯部的出口。
2.根据权利要求1所述的高效锥式水力消力井,其特征在于,所述消力锥体采用钢质外壳,包括焊接固定的消力锥上节和消立锥下节,所述消力锥体的内部浇筑有混凝土。
3.根据权利要求1所述的高效锥式水力消力井,其特征在于,所述井顶高出地面的高度为1.5~2.5m。
4.根据权利要求1所述的高效锥式水力消力井,其特征在于,所述消力锥体的顶部与所述转弯部的出口之间的距离为2~3倍的所述转弯部的管径。
5.根据权利要求1所述的高效锥式水力消力井,其特征在于,所述消力井体的底板和内壁之间的拐角采用弧面连接。
6.如权利要求1~5任一项所述的高效锥式水力消力井的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、基础开挖,用挖掘机开挖井坑,加强井坑排水,保持井坑壁稳定,基础布置在砂卵石或基岩上,基础面整平后,铺设10cm厚C15砼作为消力井体基础垫层;
S2、消力井体钢筋砼浇筑,绑扎消力井体的底板及井壁钢筋,浇筑混凝土,并振捣密实;
S3、消力锥体施工,将消力锥体吊装至消力井体内,在消力井体的底板中央安装就位;
S4、压力管道及镇墩施工,压力管道安装就位后,绑扎镇墩及拉梁钢筋,浇筑镇墩混凝土,使消力井体和镇墩连接固定成一整体;
S5、出水渠施工,浇筑出水渠的底板及侧墙钢筋混凝土,出水渠和消力井体的溢流堰处设沉降缝,沉降缝中设橡胶止水带。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤S3中,消力锥体分消力锥上节和消力锥下节,先将消力锥下节吊装至消力井体底板,并安装就位,通过消力锥下节的顶部孔口浇筑混凝土,然后吊装消力锥上节并和下节焊接连接固定。
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