CN103603313B - 一种深水造流的整流墙结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水造流的整流墙结构及其施工方法，其特点是所述进、出水廊道的水平板中部设有压力穿孔墙砌块拼装的整流墙；所述压力穿孔墙砌块为密布钢管的钢筋混凝土预制块；所述压力穿孔墙砌块横向与水平板和立柱为钢筋混凝土连接，其纵向由钢板与两端的“U”形钢板焊接成整体结构的整流墙；具体施工包括：底模制作、预埋件制安、立模、压力穿孔墙砌块的制作和整流墙的拼装。本发明与现有技术相比具有结构简单，有效控制了水池内流速分布的均匀性，使得全断面的出水压力在水池宽度方向上趋于一致，较好的模拟了海洋的实际水流，为海洋研究提供了正确模拟海洋环境的试验模型。

Description

一种深水造流的整流墙结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体地说是一种深水造流的整流墙结构及其施工方法。

背景技术

二十一世纪是海洋世纪，海洋资源的开发和利用是我国实施可持续发展的战略方向。我国海洋油气资源开采主要局限于近浅海区域，究其原因就是我国海洋工程技术的基础研究远落后于国外发达国家，特别是基础研究的设施条件，尚不具备能够适应大深度、大型模型试验的现代化试验设施。海洋工程装备技术的研究是围绕海洋工程结构物展开的，这些工程结构物主要承受来自海洋环境的作用：风、浪、流、潮汐、冰、地震、温湿度、盐度、海洋生物等。这就需要对各种海洋环境参数进行准确的掌握，以确保设计建造的安全和经济性。由于理论假定和经验数据的局限，迄今为止，国内外海洋工程界仍然一致将物理模型试验结果视为工程设计和建造的最可靠依据。

目前，我国海洋水池内的水流由位于水池外的水泵驱动，通过管路和进水管道进入水池，整个造流系统由水池主体，进、出水廊道、管路和水泵等组成，与实际海洋环境相比，水池内的水流流动存在着较大的差异，这主要是由于在水流的循环过程中存在有大功率泵，以及大量管路转向和分流等，因此在水池局部区域会集中大量能量，使得水池内流速分布的均匀性和湍流控制非常困难。为了正确模拟实际海流，在进水和出水廊道内设置专门的整流段和整流设施，以消除影响海洋水池的漩涡、回流等扰动因素，建造一个能正确模拟海洋环境的试验模型。

现有技术存在的问题是：模拟的海洋水池内的水流不能同时均匀、平稳流动，流向不稳定，容易产生较大的紊流以及漩涡等扰动因素。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而设计的一种深水造流的整流墙结构及其施工方法，采用密集而均匀分布的压力穿孔墙结构，水流经穿孔墙上密集分布的小孔管道整流，大部分能量被消耗，达到流速均匀的整流效果，极大的避免了紊流以及漩涡等扰动因素的产生，有效控制了水池内流速分布的均匀性，使得全断面的出水压力在水池宽度方向上趋于一致，池内的水同时均匀、平稳流动，很好的模拟了海洋的实际水流，为我国海洋研究提供了一个能正确模拟海洋环境的试验模型。

实现本发明目的的具体技术方案是：一种深水造流的整流墙结构，包括驱动机构、进水廊道、出水廊道和深水池，进水廊道和出水廊道上设有现浇立柱支撑的数层水平板，进水廊道和出水廊道分别设置在深水池两侧且与深水池连通，驱动机构的进、出口分别与出水廊道和进水廊道连接，其特点是所述进水廊道和出水廊道的水平板中部设有高度不等的压力穿孔墙砌块拼装的整流墙整体结构；所述压力穿孔墙砌块为预埋穿孔管和“U”形钢板的钢筋混凝土预制块，各预制块的高度和长度分别为相邻两水平板和两现浇立柱的间距；所述穿孔管为数根以矩阵排列密布在钢筋混凝土预制块中的钢管；所述“U”形钢板为预埋在压力穿孔墙砌块两端的连接件；所述压力穿孔墙砌块拼装为压力穿孔墙砌块横向与水平板和现浇立柱为钢筋混凝土连接，其纵向由钢板与两端的“U”形钢板焊接而成的整流墙整体结构。

一种深水造流的整流墙结构施工方法，其特点是该整流墙结构的具体施工包括以下步骤：

、底模的制作

混凝土预制块的底模由面板和钢围檩组成，所述面板为设有圆形凹坑的定型钢模板，圆形凹坑的设置与压力穿孔墙砌块的钢管布置一致，其面板尺寸分别为相邻两水平板和两现浇立柱的间距，圆形凹坑上设有钢柱；所述钢柱沿轴线设有通孔，其钢柱的外径和高分别为钢管的内径和长度，钢柱由拉条和螺母与面板固定，然后将钢管套在钢柱上；

、预埋件制作和安装

预埋件为两侧板和端板构成的“U”形钢板，两侧板上根据压力穿孔墙砌块上钢管和主筋的布置开设穿孔，使得钢管和主筋能够穿过预埋件的“U”形钢板，压力穿孔墙砌块高度方向的主筋与预埋件焊接，其宽度方向上的钢筋伸出墙体，并预留焊接接头；

、立模

将“U”形钢板设置在底模的两端，在预埋件端板上点焊槽钢加高作为混凝土预制块顶端和底端的模板，其余两侧则由胶合板立模，其高度根据整流墙设计要求确定；

、压力穿孔墙砌块的制作

将混凝土采用分层下料浇筑在上述立模中，每层厚约300mm并捣实，浇筑结束进行人工抹面，抹面高度与钢管管口平齐，经养护达到设计强度后脱模为压力穿孔墙砌块；

、整流墙的拼装

将上述高度不等的压力穿孔墙砌块分别设置在进水廊道和出水廊道相应间距的水平板上，压力穿孔墙砌块横向与水平板和现浇立柱为钢筋混凝土连接，其纵向两侧由钢板与两端的“U”形钢板的预埋件焊接成整体结构的整流墙。

本发明与现有技术相比具有结构简单，整流效果好，有效控制了水池内流速分布的均匀性，避免了紊流以及漩涡等扰动因素的产生，使得全断面的出水压力在水池宽度方向上趋于一致，池内的水同时均匀、平稳流动，很好的模拟了海洋的实际水流，为我国海洋研究提供了一个能正确模拟海洋环境的试验模型。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图2的B-B剖视图；

图4为压力穿孔墙砌块横向连接示意图；

图5为压力穿孔墙砌块纵向连接示意图。

具体实施方式

参阅附图1，本发明由驱动机构1、进水廊道2、出水廊道3和深水池5组成，进水廊道2和出水廊道3分别设置在深水池5两侧且与深水池5连通，驱动机构1的进、出口分别与出水廊道3和进水廊道2连接。

参阅附图2~附图3，所述进水廊道2和出水廊道3上设有现浇立柱7支撑的数层水平板6，水平板6中部设有高度不等的压力穿孔墙砌块4拼装成整体结构的整流墙；所述压力穿孔墙砌块4为预埋穿孔管8和“U”形钢板10的钢筋混凝土预制块，各预制块的高度和长度分别为相邻两水平板6和两现浇立柱7的间距；所述穿孔管8为数根以矩阵排列密布在钢筋混凝土预制块中的钢管；所述“U”形钢板10为预埋在压力穿孔墙砌块4两端的连接件。

参阅附图4~附图5，所述压力穿孔墙砌块4横向与水平板6和现浇立柱7为钢筋混凝土连接，其纵向由钢板9与两端的“U”形钢板10焊接成整体结构的整流墙。

实施例1

下面以某水池工程为例，对本发明作进一步说明，该整流墙厚600mm，底部与水平板连接，高16.4m，墙面垂直度不大于1/600，其具体施工步骤如下：

、底模的制作

混凝土预制块的底模由面板和钢围檩组成，所述面板为设有圆形凹坑的定型钢模板，圆形凹坑的设置与压力穿孔墙砌块的钢管布置一致。如根据整流墙设计要求确定某一层混凝土预制块的宽为3850mm，高为2880mm，其面板尺寸为3880mm(宽)×2480 mm（高），圆形凹坑的直径为50mm。所述钢柱为阶梯形且沿轴线设有直径14mm的通孔，其钢柱尺寸为50mm（外径）×602mm（高）和30mm（外径）×100mm（高），钢柱的50mm直径端设置在圆形凹坑上由拉条（φ12）和螺母与面板固定，然后将50mm（内径）×600mm（高）的钢管套在钢柱上，圆形凹坑的圆心与完成安装的钢管的圆心重合。

底模在沿宽方向各布置2根槽钢（［10）和钢板，槽钢（［10）长度为3850mm，钢板为3850mm×48mm×15mm (长×宽×厚)。沿压力穿孔墙砌块高度方向布置4根槽钢（［10）作为围檩，槽钢长度为2880mm，槽钢间距分别为1150mm、1440mm和1160mm。围檩与面板和与沿宽度方向布置的2根槽钢（［10）焊接。

、预埋件制作和安装

预埋件为两侧板和端板构成的“U”形钢板，两侧板上根据压力穿孔墙砌块上钢管和主筋的布置开设穿孔，使得钢管和主筋能够穿过预埋件的“U”形钢板，压力穿孔墙砌块高度方向的主筋与预埋件焊接，其宽度方向上的钢筋伸出墙体，并预留焊接接头。

、立模

将“U”形钢板设置在底模的两端，在预埋件端板上点焊槽钢（[10）加高作为混凝土预制块顶端和底端的两侧模板，其余两侧则由胶合板立模，其高度为600mm，方木及对穿拉条固定沿宽度方向布置的钢筋穿过模板，模板预留钢筋安装孔。

、压力穿孔墙砌块的制作

将混凝土采用分层下料浇筑在上述立模中，每层厚约300mm并振捣密实，振捣时不得触碰钢管，浇筑结束后进行人工抹面，抹面高度与钢管管口平齐，经养护达到设计强度后脱模，脱模时先拆除两侧面的木模板，再将顶面作为模板的槽钢割除，最后拆除底模取出预制的压力穿孔墙砌块。

、整流墙的拼装

将上述高度不等的压力穿孔墙砌块分别设置在进水廊道和出水廊道相应间距的水平板上，压力穿孔墙砌块横向与水平板和现浇立柱为钢筋混凝土连接，其纵向两侧由钢板与两端的“U”形钢板的预埋件焊接成整体结构的整流墙。整流墙的拼装涉及进、出水廊道的竖直隔墙、水平板的施工，各压力穿孔墙砌块之间通过竖直隔墙和水平板相互连接，并通过水平板与进、出水廊道部分连接。为保持进出水廊道的整体性，减少施工分缝，将每层的水平板和相对应的池壁整体浇筑施工。

本发明由若干块预制的压力穿孔墙砌块拼装成整体结构的整流墙，当流体流过整流墙上这些密集布置的穿孔管道时，大部分能量被消耗，达到使流速均匀的整流效果。而现有技术主要从造流性能指标角度，针对造流分层数量和梯度向区间大小、输水廊道角度和尺寸、流场均匀性和紊流控制等方面着手水力学方面的研究，没有从工程的具体实施角度考虑如何满足这一系列要求。本发明的整流墙结构很好的满足了出流压力均匀的这一种特定要求，具有施工进度快，制作、安装方便，工作效率高，工程费用低的优点，尤其适用于海洋深水池的造波整流系统。

以上只是对本发明作进一步的说明，并非用以限制本专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种深水造流的整流墙结构，包括驱动机构、进水廊道、出水廊道和深水池，进水廊道和出水廊道上设有现浇立柱支撑的数层水平板，进水廊道和出水廊道分别设置在深水池两侧且与深水池连通，驱动机构的进、出口分别与出水廊道和进水廊道连接，其特征在于所述进水廊道和出水廊道的水平板中部设有高度不等的压力穿孔墙砌块拼装的整流墙整体结构，各压力穿孔墙砌块之间通过竖直隔墙和水平板相互连接，并通过水平板与进、出水廊道部分连接；所述压力穿孔墙砌块为预埋穿孔管和“U”形钢板的钢筋混凝土预制块，各预制块的高度和长度分别为相邻两水平板和两现浇立柱的间距；所述穿孔管为数根以矩阵排列密布在钢筋混凝土预制块中的钢管；所述“U”形钢板为预埋在压力穿孔墙砌块两端的连接件；所述压力穿孔墙砌块拼装为压力穿孔墙砌块横向与水平板和现浇立柱为钢筋混凝土连接，其纵向由钢板与两端的“U”形钢板焊接而成的整流墙整体结构。

2.一种权利要求1所述深水造流的整流墙结构施工方法，其特征在于该整流墙结构的具体施工包括以下步骤：

、底模的制作

混凝土预制块的底模由面板和钢围檩组成，所述面板为设有圆形凹坑的定型钢模板，圆形凹坑的设置与压力穿孔墙砌块的钢管布置一致，其面板尺寸分别为相邻两水平板和两现浇立柱的间距，圆形凹坑上设有钢柱；所述钢柱沿轴线设有通孔，其钢柱的外径和高分别为钢管的内径和长度，钢柱由拉条和螺母与面板固定，然后将钢管套在钢柱上；

、预埋件制作和安装

预埋件为两侧板和端板构成的“U”形钢板，两侧板上根据压力穿孔墙砌块上钢管和主筋的布置开设穿孔，使得钢管和主筋能够穿过预埋件的“U”形钢板，压力穿孔墙砌块高度方向的主筋与预埋件焊接，其宽度方向上的钢筋伸出墙体，并预留焊接接头；

、立模

将“U”形钢板设置在底模的两端，在预埋件端板上点焊槽钢加高作为混凝土预制块顶端和底端的模板，其余两侧则由胶合板立模，其高度根据整流墙设计要求确定；

、压力穿孔墙砌块的制作

将混凝土采用分层下料浇筑在上述立模中，每层厚为300mm并捣实，浇筑结束进行人工抹面，抹面高度与钢管管口平齐，经养护达到设计强度后脱模为压力穿孔墙砌块；

、整流墙的拼装

将上述高度不等的压力穿孔墙砌块分别设置在进水廊道和出水廊道相应间距的水平板上，压力穿孔墙砌块横向与水平板和现浇立柱为钢筋混凝土连接，其纵向两侧由钢板与两端的“U”形钢板的预埋件焊接成整体结构的整流墙。