石壁水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程排淤泄洪閘撐桿梁優(yōu)化設(shè)計(jì)

許志亮

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 廣州 510635)

1 工程概況

石壁水庫(kù)位于興寧市東北部的龍?zhí)镦?zhèn)石壁村，寧江流域石馬河中游，距離興寧城約17km，是一座以防洪為主，保障灌溉、結(jié)合發(fā)電的中型水庫(kù)，2005年被列為全國(guó)重點(diǎn)防洪水庫(kù)之一。水庫(kù)主要建筑物包括大壩、排淤泄洪閘、輸水涵管及電站廠房等。

其中，排淤泄洪閘為胸墻式陡槽泄洪閘，由進(jìn)口段(長(zhǎng)17.75m)、溢流堰段(長(zhǎng)32.5m)、泄槽陡坡段(長(zhǎng)29.2m)和消力池段(長(zhǎng)37.12m)等組成，全長(zhǎng)約116.57m。堰型為寬頂堰，分兩孔，單孔凈寬8m，堰頂高程143.0m，閘墩頂高程161.5m，閘前正常蓄水位155m，閘前汛限水位153.5m，閘前校核洪水位160.38m，水庫(kù)要求最大泄洪量為865.48m3/s。

2 排淤泄洪閘撐桿梁設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

2.1 排淤泄洪閘撐桿梁原設(shè)計(jì)方案

石壁水庫(kù)排淤泄洪閘左、右岸連接土質(zhì)山坡，山坡較高，排淤泄洪閘邊墩外側(cè)填土高達(dá)18.5m，邊墩所受側(cè)向土壓力很大，為減小邊墩側(cè)向彎矩，減小邊墩截面面積，設(shè)計(jì)時(shí)考慮在排淤泄洪閘邊墩與中墩之間布置20 根撐桿梁，單根撐桿梁高1m，寬0.5m，凈跨長(zhǎng)8m，撐桿梁梁頂高程161.5m，與閘墩頂齊平。撐桿梁為C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與閘墩一起現(xiàn)澆。

2.2 撐桿梁設(shè)計(jì)方案優(yōu)化原因

由于排淤泄洪閘閘室撐桿梁施工需等閘室下部結(jié)構(gòu)施工完畢后才可以實(shí)施，因此，在施工進(jìn)度計(jì)劃表所排的施工時(shí)間比較靠后，臨近第二年汛期。如按原設(shè)計(jì)方案將排淤泄洪閘閘室撐桿梁與閘墩一起現(xiàn)澆，為方便閘室撐桿梁施工，需要臨時(shí)搭設(shè)520m2、高18.5m的施工排架用于撐桿梁的澆筑，而且需要在汛期前完成拆模、拆排架的任務(wù)，這些需要花費(fèi)大量的時(shí)間，工期上安排不過(guò)來(lái)，如果在汛期即將來(lái)臨前冒險(xiǎn)臨時(shí)搭設(shè)、拆除施工排架澆筑撐桿梁，待上游洪水襲來(lái)，此時(shí)排淤泄洪閘上游圍堰已經(jīng)拆除，臨時(shí)搭設(shè)的施工排架將完全暴露在洪水之中，容易造成人員傷亡和生產(chǎn)安全事故。為了加快排淤泄洪閘澆筑的進(jìn)度，解決施工工期安排不過(guò)來(lái)的問(wèn)題，業(yè)主要求設(shè)計(jì)部門對(duì)排淤泄洪閘閘室的撐桿梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化處理。

2.3 撐桿梁設(shè)計(jì)方案優(yōu)化內(nèi)容

應(yīng)業(yè)主要求，設(shè)計(jì)人員對(duì)排淤泄洪閘閘室結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行了結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算，經(jīng)計(jì)算，撐桿梁對(duì)整個(gè)排淤泄洪閘閘室的穩(wěn)定起到了至關(guān)重要的作用，因此不能取消或減少排淤泄洪閘閘室的撐桿梁，但是，排淤泄洪閘施工工期緊迫，又不能在汛期即將來(lái)臨之際冒險(xiǎn)臨時(shí)搭設(shè)施工排架澆筑撐桿梁，經(jīng)設(shè)計(jì)人員研究，決定對(duì)閘室的撐桿梁采取先預(yù)制、后吊裝、再與閘墩一起現(xiàn)澆固結(jié)的方案，具體措施如下:

a.開始澆筑排淤泄洪閘閘墩時(shí)，提前在附近工地場(chǎng)區(qū)內(nèi)預(yù)制C25 混凝土撐桿梁，在預(yù)制撐桿梁的過(guò)程中，為了撐桿梁更好地與閘墩銜接，撐桿梁兩端縱向鋼筋需加長(zhǎng)并伸出梁端，此外，為了今后預(yù)制撐桿梁吊裝方便，分別在距撐桿梁兩端頭1/4 處設(shè)φ25 吊鉤，每端兩個(gè)，共4個(gè)。

b.為了更好地將撐桿梁和閘室閘墩固結(jié)在一起，把撐桿梁梁頂高程降低0.2m，由原設(shè)計(jì)高程161.5m改為161.3m，并在排淤泄洪閘閘墩快要澆筑到撐桿梁梁底高程的時(shí)侯，預(yù)先把撐桿梁與閘墩的連接處不澆筑，在閘墩上留下一個(gè)一個(gè)的凹槽，凹槽用來(lái)做以后撐桿梁吊裝時(shí)的支座槽，支座槽布設(shè)時(shí)需比撐桿梁截面尺寸稍大一些，以便支座槽與撐桿梁之間有足夠空間填充C30 二期混凝土，且在澆筑閘墩時(shí)，對(duì)于靠近支座槽的閘墩位置預(yù)埋φ16的插筋，并把插筋伸出到支座槽內(nèi)，插筋長(zhǎng)1.1m，伸入支座槽內(nèi)長(zhǎng)0.5m，縱橫間距300mm。

c.吊裝預(yù)制好的C25 鋼筋混凝土撐桿梁，每根撐桿梁重約12t，可用吊裝能力大于12t的汽車起重機(jī)吊裝，吊裝時(shí)用鋼索牽住撐桿梁兩端的φ25 吊鉤，將撐桿梁吊至平板車上，再由平板車轉(zhuǎn)運(yùn)至排淤泄洪閘處，待汽車起重機(jī)就位后由其慢慢將撐桿梁兩端放入支座槽內(nèi)。

d.對(duì)支座槽內(nèi)壁進(jìn)行鑿毛處理，將表面浮渣清洗干凈，把預(yù)埋的φ16 插筋與撐桿梁兩端伸出的縱向鋼筋焊接在一起，鋼筋采用搭接雙面焊，焊接長(zhǎng)度≥7d，并設(shè)置φ10的箍筋，間距100mm，待鋼筋焊接完畢后，立木模在支座槽內(nèi)澆筑C30 二期混凝土。

撐桿梁與閘室閘墩的銜接方式詳見(jiàn)下圖。

撐桿梁與閘室閘墩的銜接詳圖

2.4 撐桿梁設(shè)計(jì)方案優(yōu)化后發(fā)揮的作用

對(duì)上述撐桿梁設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化起到了兩個(gè)方面的效果:首先，可以使閘室撐桿梁施工不受汛期及圍堰拆除的影響，改善了排淤泄洪閘閘室撐桿梁施工工期緊張的局面，保證了施工人員的安全生產(chǎn)。其次，節(jié)省了臨時(shí)搭設(shè)施工排架的費(fèi)用，縮小了工程建造成本。通過(guò)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，在工程實(shí)施過(guò)程中取得了既不影響防洪度汛要求，又能節(jié)約成本的良好效果。工程完工后已運(yùn)行兩年有余，排淤泄洪閘閘室撐桿梁結(jié)構(gòu)完好，無(wú)任何破損跡象。

3 結(jié) 語(yǔ)

石壁水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程通過(guò)改進(jìn)排淤泄洪閘閘室撐桿梁設(shè)計(jì)方案，改善了施工條件，緩解了施工工期緊張的問(wèn)題，達(dá)到了優(yōu)化工程設(shè)計(jì)以及為相關(guān)設(shè)計(jì)積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的目的。