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摘要:水閘除險加固具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會價值，為提高某病險水閘安全性，通過現(xiàn)場調(diào)查，查明水閘現(xiàn)狀，分析水閘主要存在的問題，準(zhǔn)確獲取水閘控制流域水位線，為水閘除險加固設(shè)計提供參數(shù);通過分析計算文章提出的水閘閘室加固方案滿足水閘高程、過流以及防滲需求，可提高水閘安全性。

關(guān)鍵詞:水閘除險加固;水位線推求;工程設(shè)計;水閘過流能力

0引言

水閘樞紐具有調(diào)蓄洪水、改善灌溉條件的作用，20世紀(jì)以來，修建的水閘在長期使用及維護(hù)不當(dāng)造成水閘安全系數(shù)下降，針對這種水閘則需要進(jìn)行除險加固治理。邵杰等［1］認(rèn)為高壓噴射灌漿在水閘加固工程中，治理效果較好;劉振等［2］以張公橋工程為例，研究泄洪建筑物布置方式，認(rèn)為采用9孔泄洪閘方案除險加固效益突出;徐瑞榮［3］從工程實(shí)例出發(fā)，分析水閘設(shè)計中計算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要點(diǎn);王玉瓊［4］通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，擬合出不同工況條件下，水閘的過閘流量;應(yīng)春婷［5］、李新國［6］認(rèn)為水閘滲漏是影響其性能的一個重要因素，應(yīng)當(dāng)重視水閘防滲設(shè)計。基于以上研究，探討某水閘除險加固工程設(shè)計。

1水閘概況及主要存在的問題

1.1水閘現(xiàn)狀

通過現(xiàn)場調(diào)查，東閘閘底高程－1.0m，共3個凈寬15.6m的閘孔，西閘閘底高程－1.1m，共4個凈寬16.25m的閘孔。東、西兩水閘凈寬111.8m，屬Ⅱ等大(2)型工程。水閘樞紐工程設(shè)計灌溉農(nóng)田面積3533.3hm2，防洪工程保護(hù)人口25萬，工農(nóng)業(yè)總值30.50億元。

1.2主要問題

(1)閘室底板、閘墩等部位混凝土碳化明顯，牛腿碳化深度達(dá)13.0mm。(2)閘墩下游面高度不足，當(dāng)100a一遇洪水時，閘門全開，閘門大部分脫離閘墩。(3)閘底板與閘門接觸處混凝土撞損較為嚴(yán)重，形成不規(guī)則的鋸齒狀，最大空隙高5cm，漏水嚴(yán)重。(4)閘門高程不足，混凝土脫落，鋼筋銹蝕，面板滲漏，閘門支臂均出現(xiàn)不規(guī)則小裂縫。(5)工作橋大梁上游面出現(xiàn)多條不同程度的裂縫，中間孔大梁有貫穿性裂縫。(6)工作橋橋面預(yù)制板混凝土局部脫落、混凝土開裂，鋼筋銹蝕嚴(yán)重。(7)閘墩上螺旋樓梯存在裂縫。(8)右岸上、下游護(hù)岸被洪水沖刷，造成嚴(yán)重塌方。(9)上游鋪蓋、下游消力池和海漫被水沖毀，且下游河床下切深度很大，嚴(yán)重威脅閘室安全。(10)水閘管理房墻體有裂縫，已成危房;(11)閘門啟閉機(jī)破舊，齒輪接觸面傾斜，局部磨損嚴(yán)重，鋼絲繩磨損較為嚴(yán)重。(12)電氣設(shè)備老化，部分接觸器燒灼嚴(yán)重。(14)東泄洪閘由橡膠壩改造而成，現(xiàn)閘室邊墩背水側(cè)原橡膠壩充水泵房未回填，存在安全隱患。

2水位推算

根據(jù)實(shí)測的水深地形圖，從樁號0+000(水閘處)向下游依次取典型斷面，直至樁號23+091處，全長約23.1km，本次共選取68個斷面進(jìn)行計算，以最下游第一個斷面，即樁號23+091)作為水面線推求的起推斷面，河道糙率為0.024進(jìn)行計算。

3水閘工程設(shè)計

3.1閘頂高程設(shè)計

根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)計水閘閘頂高程，計算結(jié)果見表2。

3.2水閘加固設(shè)計

3.2.1東閘加固設(shè)計

本次除險加固設(shè)計閘室下部結(jié)構(gòu)均維持不變，中墩和邊墩上部原工作橋支墩分別拆除到8.00m和7.00m高程，然后原墩頂面鑿毛，采用C25混凝土加高閘墩，閘墩上、下游端均加高到10.10m高程，中部工作橋下閘墩加高到12.70m高程，中后部閘墩最大加高到14.60m高程，并設(shè)踏步做為從工作橋下到下游閘墩頂部的交通道。為方便閘門檢修，下游閘墩頂設(shè)0.2m厚的預(yù)制板平臺，中墩向兩側(cè)、邊墩向內(nèi)側(cè)各飄出1m，并設(shè)鋼爬梯與牛腿連接，預(yù)制平臺周圍和閘墩踏步兩側(cè)均設(shè)不銹鋼欄桿。原閘門側(cè)軌埋件均拆除更換，閘室底板增設(shè)閘門底坎埋件。中墩牛腿受拉區(qū)采用黏貼碳纖維加固，邊墩牛腿受拉區(qū)增設(shè)兩條受拉扁鋼，并統(tǒng)一做除銹防銹處理。原閘墩側(cè)面和閘室底板頂面均做防碳化處理。工作橋?yàn)镃25混凝土連續(xù)梁橋，單跨凈長15.6m，總長度53.9m，右端挑出邊墩0.7m，橋面寬6.3m，橋面頂高程為14.60m，梁高1.8m，梁寬0.3m;啟閉機(jī)室寬6.0m，長53.2m，高4.80，啟機(jī)室樓面高程14.60m。為方便工作橋與右岸連接，在原右側(cè)橋臺頂部新設(shè)C25混凝土橋帽，由橋臺到工作橋大梁懸臂設(shè)C25混凝土人行橋，人行橋頂高程14.60m，寬4.50m。閘室兩側(cè)原充水泵室采用C20埋石混凝土回填，原左側(cè)水池采用石渣回填，兩側(cè)地面均整平到7.50m高程，并采用C20混凝土護(hù)面0.1m厚，護(hù)面下設(shè)粗砂墊層。

3.2.2西閘加固

本次除險加固閘室下部結(jié)構(gòu)保持不變。所有閘墩均拆除到11.20m高程，閘墩上游9m長范圍內(nèi)采用C20混凝土加高，工作橋下部閘墩加高到12.20m高程，2#、3#、4#閘墩其余部分加高到12.7m高程，1#、5#墩后部5.45m長范圍閘墩最大加高到14.20m高程，頂面向后下傾斜做成踏步;閘門側(cè)軌和底坎埋件進(jìn)行更換;工作橋采用2跨一整體的連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，在3#閘墩頂中部分縫，工作橋總長度78.80m，橋面寬6.70m，梁底高程12.20m，梁頂高程14.20m，梁高2m，梁寬0.3m;啟閉機(jī)室樓面高程14.20m，總長度78.8m，寬6.0m，高4.80m。現(xiàn)狀閘墩后部交通橋?yàn)殡p曲拱橋，共4跨，中間兩跨單跨凈寬35.50m，兩邊跨單跨凈寬14.0m，總長度114m，橋面寬6m，橋面高程11.20m，分別以1#、3#、5#閘墩為橋墩和兩側(cè)橋臺連接。本次除險加固下部主拱圈保持不動，橋面高程、長度、寬度保持不變，拆除上部腹拱圈、漿砌石側(cè)墻、路面和部位開裂的腹拱圈支墩重做;側(cè)墻、支墩、腹拱圈均采用C20混凝土;橋上填料采用摻6%水泥粉煤灰，路面結(jié)構(gòu)為C25混凝土，路面厚0.22m，摻6%水泥石粉墊層厚0.2m;橋面兩側(cè)設(shè)C20混凝土防撞墻高0.8m，上設(shè)Φ100mm不銹鋼扶手。主拱圈、閘室混凝土底板和牛腿均做防碳化處理。閘墩進(jìn)行充填灌漿，灌漿材料采用1∶3水泥砂漿，每個閘墩沿中線布置一排孔，孔間距2m，共布置37孔，灌漿壓力不大于49kPa。

3.3水閘水力及滲流驗(yàn)算

3.3.1水閘過流能力驗(yàn)算

根據(jù)規(guī)范公式，計算水閘過流能力見表3。可以看出設(shè)計洪水和校核洪水時，閘上、下游水位差分別為0.24m、0.35m，在水閘常用水位差0.1－0.3m范圍內(nèi)或其附近，說明原水閘總凈寬度是合理的，不會因?yàn)殚l孔寬度太小導(dǎo)致不經(jīng)濟(jì)的增加上游淹沒損失和上游防洪壓力。

3.3.2水閘防滲能力驗(yàn)算

根據(jù)地質(zhì)報告，東泄洪閘地基為中風(fēng)化粉砂巖，西泄洪閘地基2#閘墩以右地基上層為礫石層，再向下為粉質(zhì)黏土和粉砂巖，2#閘墩以左閘墩下有一層人工填筑的黏土防滲層，黏土防滲層下為粉砂巖地層。本次設(shè)計根據(jù)不同的地基類型采用不同的方法，強(qiáng)風(fēng)化巖地基根據(jù)其風(fēng)化土類型(粉質(zhì)黏土)按滲徑系數(shù)法確定其防滲長度，中風(fēng)化巖不計算滲徑長度，滿足穩(wěn)定和上部布置要求即可，礫砂層按改進(jìn)阻力系數(shù)法計算其滲流比降。可以看出，礫砂地基防滲計算不滿足規(guī)范要求，需做防滲處理。本次加固設(shè)計采用高噴墻截斷礫砂層，加固后防滲即可滿足要求。

4結(jié)論

現(xiàn)場調(diào)查水閘現(xiàn)狀，推求水閘控制流域水位線。通過理論計算方法，計算水閘設(shè)計高程，并提出東、西兩處水閘加固方法，通過驗(yàn)算，加固后的水閘滿足過流、防滲要求，文章提出的水閘加固方案可為類似水閘加固工程設(shè)計提供參考。

參考文獻(xiàn):

［1］邵杰，孫承坪，周路寶.大中型病險水閘的成因及除險加固措施分析［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2019(02):112－115.

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［3］徐瑞榮.水閘除險加固設(shè)計結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算注意事項(xiàng)［J］.東北水利水電，2019，37(03):15－17.

［4］王玉瓊，林立峰.胡家岸引黃水閘過閘流量計算分析［J］.山東水利，2019(02):8－10.

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［6］李新國.耿樓樞紐節(jié)制閘滲流場數(shù)值模擬分析［J］.治淮，2018(02):15－16.

作者:楊婷婷 單位:廣東省江門市科禹水利規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司