底流消能工布置

消力池段（B-B-5）分部工程施工工法一．工程概况溢洪道消力池段溢洪道出口采用底流式消能，底流消能段自桩号0+280.67至0+325.67，长45M，宽度为10M～18M，底板高程1403.42M。

消力池采用整体式结构，底板采用C30钢筋砼，厚2.5M。

边墙采用C30钢筋砼，墙高14.0M，墙厚2.0-1.0M。

二．施工方法及质量技术要求溢洪道消力池段开挖按照“自上而下、先覆盖层后基岩,开挖一层、支护处理一层的原则进行施工，土方开挖主要分为：场地清理，土方开挖分段进行，采用自上而下分层分段依次进行，施工顺序为：1、开挖施工技术要求1.1土石方开挖表层的有机土壤需单独开挖，并运至指定场地堆放，同时做好排水及防止雨水冲刷措施。

土方和残坡积物覆盖层及全风化岩层、岩块及碎石，需开挖清除，部分能够符合填筑要求。

1.2.边坡开挖按设计坡比自上而下进行，高度较大的边坡应采用梯段分层开挖，垂直梯段高度一般不大于15M。

对开挖出露的软弱岩层和构造破碎带应及时按设计要求进行支护等处理，并采取有效的堵、排水措施。

开挖边坡的支护应在分层开挖过程中逐层进行，上层的支护应保证下层开挖安全顺利进行，未完成上层支护，严禁进行下一层开挖施工。

开挖坡面做到平顺，无陡坡、反坡，岩石中的断层、裂隙、软弱夹层局部反坡、凹坑按设计要求处理。

1.3.建基面开挖基础建基面采用预留保护层或控制爆破技术进行开挖，严格控制开挖平整度和爆破对保留区岩体的影响。

要求开挖面无陡坡尖角、反坡，倒悬岩体，开挖后的岩石表面应干净、粗糙，岩石中的断层、裂隙、软弱夹层按设计要求处理。

结构面上的破碎和松动岩块、泥土、锈斑等采用人工清除处理。

开挖面不欠挖、少超挖。

1.4控制爆破基础和坡面岩石开挖优先采用预裂爆破和光面爆破技术，对不适合预裂爆破和光面爆爆破的部位，采用预留保护层开挖法。

预裂爆破相邻两炮孔间的不平整度应控制在15CM以内，孔壁表面不产生明显的爆破裂隙，炮孔残留率满足技术规范要求。

低水头泄水建筑物消能工概述我国在消能防冲方面的研究工作和取得的成果较多。

目前泄水建筑物常用的消能形式有底流消能、面流消能、挑流消能以及上述三种形式的结合运用[1]，其中底流消能是国内外最常采用的一种低水头消能形式。

我国已建、在建和拟建的中下游水利枢纽一般水头不高，单宽流量大，佛氏数小，其消能存在的一个主要问题是消能率较低。

若利用水跃消能，当Fr<4.5时，消能率一般为20%～45%，大量能量被水携带到下游，造成下游水流强烈紊动和波动，给下游消能防冲带来较大困难。

1底流消能底流消能工多用于中小型水利工程，是在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，利用水跃消能的特点来达到消除下泄水流多余的动能。

底流消能主要通过水跃实现，高速水流的动能位于河床底部，当来流佛氏数较小时，其消能率较低。

水跃可以消能，但其形式不同，消能效果随之不同，仅从消能效果来看，临界水跃的消能率是最大的，但临界水跃常常不稳定，因此工程上常采用稍有淹没的淹没水跃，这样建筑物下游护坦长度较短，工程造价低，消能效果好[2]。

底流消能常见的消能工形式主要有消力池、消力坎、綜合式消力池等。

而低佛氏数的底流消能以消力池最为常用，一般工程中多采用美国垦务局水工试验室推荐的USBRⅣ、USBRⅢ、USBRⅡ型消力池。

2辅助消能工一般将佛氏数Fr≤4.5的水跃称为低佛氏数水跃，它的显著特点是在消力池内水流消能不充分，消能率一般为20%～40%;另一方面表现为跃后垂线流速分布不均匀，水跃后水面波动较大。

低佛氏数水跃的消能防冲是低水头水利工程的一个普遍水力学问题，其特点是水跃消能率低，下游存在较大波浪，不仅淘刷岸坡、影响工程的运行，而且对下游河床冲刷严重。

由于低佛氏数底流消能的消能效率低，消力池工程量往往较大，为了解决低佛氏数水跃的消能问题，增强低佛氏数水跃的消能率，提高消力池的消能效果，缩短消力池长度，减小消力池的深度，从而降低造价，通常在消力池内需要设置一些辅助消能工，如：趾墩、消力墩、消力坎、尾墩、尾坎等，以达到稳定水跃、分散水流、加强紊动剪切和掺混的目的，使消力池性能大大改善[3]。

水闸底流消能的工作原理水闸底流消能是指利用适当的工程措施，减少水闸下游底流的水流能量，防止下游底流冲击闸底和下游工程，保护水闸和下游工程的安全。

水闸底流消能的工作原理主要有以下几个方面。

首先，水闸底流消能的工作原理之一是通过底流控制设施的设置来减少底流的流速和流量。

底流控制设施通常包括底孔泄流和闸后激流消能措施。

底孔泄流是指在水闸底部设置合适的放水孔，通过控制底流的放水速度和放水流量，有效降低下游底流的水流能量。

闸后激流消能措施是指在水闸下游设置合适的消能结构，如消能坎、碎石坝等，通过消耗下游底流的水流能量，减少其对下游工程的冲击。

其次，水闸底流消能的工作原理之二是通过导流建筑物的设置来引导底流流向适当的位置，并减少底流的水流能量。

导流建筑物通常包括导流堤坝、导流闸门等。

导流堤坝是指在水闸下游设置的一道横向的堤坝，通过改变水流的流向，减少水流冲击闸底的力量。

导流闸门是指在水闸底部设置的可调节的闸门，通过控制闸门的开启程度，调节底流的流速和流量，减轻下游底流的水流能量。

第三，水闸底流消能的工作原理之三是通过改变底流的流态来减少其水流能量。

底流的流态改变包括流态控制和漫流消能。

流态控制是指通过合理设计流道的形状和尺寸，使底流由迅速流态逐渐变为缓慢流态，从而减少其流速和水流能量。

漫流消能是指在水闸下游设置适当的漫流水工建筑物，如漫坝、漫床等，通过改变底流的流态，将其能量转化为水体的势能和动能，从而消耗底流的水流能量。

最后，水闸底流消能的工作原理之四是通过合理的堆石排列来减少底流的水流能量。

合理的堆石排列可以增加摩擦阻力，使底流的流速降低，从而减少其水流能量。

此外，堆石排列还可以使底流的水流分散，减轻水流对下游工程的冲击。

因此，在水闸底流消能工程中，堆石排列是一种经济有效的工程措施。

综上所述，水闸底流消能通过底流控制设施的设置、导流建筑物的设置、改变底流的流态和合理的堆石排列等工程措施，减少底流的流速和流量，改变底流的流向和流态，从而降低底流的水流能量，防止其对下游底部和工程的冲击，保护水闸和下游工程的安全。