[发明专利]水工建筑物防空蚀装置及施工方法

说明书

本发明提供一种水工建筑物防空蚀装置及施工方法，防空蚀装置包括预埋在混凝土中的固定框架，固定框架与承载层连接，防空蚀面板与承载层固定连接。防空蚀面板为抗空蚀合金材料，包括不锈钢材料或钛合金材料。或者防空蚀面板为橡胶材料。在衬砌台车的模板上粘贴双面胶，将防空蚀装置的防空蚀面板通过双面胶与模板粘接连接；将下一榀的衬砌台车与当前榀的衬砌台车连接，重复上述步骤，安装端头模板，浇筑混凝土，混凝土振捣密实；混凝土养护达到龄期后，拆模；通过以上步骤实现变截面段的防空蚀装置施工。通过在易出现空蚀破坏的过流部位上采用专用的防空蚀面板，减小发生空化的可能性并能够在发生空化时最大程度的减轻空蚀破坏。

技术领域

本发明涉及水工隧道防空蚀领域，特别是一种水工建筑物防空蚀装置及施工方法。

背景技术

在流动的液体中，由于某种原因局部区域的压力突然下降到低于该区域的液体温度所对应的蒸汽压力时，部分液体蒸发，溶解在液体中的气体逸出，并在液体流中形成空化泡的过程，称为空化。空化泡随液流进入压力较高的区域时，外界条件的骤然变化使得空化泡溃灭，原空化泡周围的液体运动使局部区域的压力骤增。如果液流中不断形成、长大的空化泡在固体壁面附近频频溃灭，壁面就会遭受巨大压力的反复冲击，经发明人研究，在空化泡破裂的过程中会产生高速射流进入到材料内部，从而引起材料的疲劳破坏甚至表面剥蚀，称为空蚀。在高流速大流量的泄水建筑物设计和运行管理中，空化与空蚀是研究、设计和运行管理人员重点关注的关键问题之一。空蚀是大型水利水电工程中最常见的破坏方式之一。国内外大量的高、中水头水利水电工程的泄水建筑物中，经常会在一些过流部位出现空蚀破坏的情况。空蚀破坏将直接影响水利水电工程中建筑物正常使用及使用寿命，甚至使整个建筑物发生事故，造成极大的生命财产安全，所以空化与空蚀问题一直是水利工程领域研究的重点和难点。目前尚未见较好的解决方案。一种思路是在混凝土中添加一些特殊材料来提高抗冲磨效果，例如中国专利文献CN100396638C一种混凝土添加剂及其制备方法与应用该添加剂的混凝土中记载的方案，该方案虽然能提高耐空蚀效果，但是仍难以避免空蚀损坏，而且混凝土材质不同也容易发生开裂的问题。

发明人拟在易发生空化与空蚀问题的过流位置设置防空蚀面板，但是要使阵列布置的防空蚀面板平整也是施工难度较大的问题。而不平整的防空蚀面板反而会加剧空化与空蚀问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种水工建筑物防空蚀装置，能够解决水工隧道的空蚀问题，有效防护水工隧道内壁的空蚀破坏，大幅延长水工隧道内壁的使用寿命。优选的方案中，还便于后期维护。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种水工建筑物防空蚀装置的施工方法，能够确保防空蚀面板平整，施工效率高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水工建筑物防空蚀装置，防空蚀装置包括预埋在混凝土中的固定框架，固定框架与承载层连接，防空蚀面板与承载层固定连接。

优选的方案中，当过流流速低于14m/s时，所述的防空蚀面板为抗空蚀合金材料，包括不锈钢材料或钛合金材料。

优选的方案中，当过流流速高于14m/s时，所述的防空蚀面板为橡胶材料。

优选的方案中，防空蚀面板通过连接层与承载层连接，连接层为粘合剂，承载层为具有弹性的高分子材料或铝合金材料。

优选的方案中，承载层通过咬合槽与固定框架连接，固定框架通过连接筋与衬砌钢筋网连接。

优选的方案中，所述的咬合槽为燕尾槽。

优选的方案中，所述的防空蚀装置设置在水工隧道的变截面段，防空蚀装置沿着变截面段的内壁阵列布置；

在相邻的防空蚀装置的防空蚀面板的下游设有搭接斜面，搭接斜面的顶部向下游延伸，搭接斜面的底部向上游延伸。