(唐山市水利規(guī)劃設(shè)計研究院,河北 唐山 063000)
簡析豐潤區(qū)白官屯節(jié)制閘除險加固工程設(shè)計
梁曉丹
(唐山市水利規(guī)劃設(shè)計研究院,河北 唐山 063000)
本文以唐山市白官屯節(jié)制閘為研究案例,對工程概況進行了介紹,研究了節(jié)制閘除險加固工程的設(shè)計,探討了水閘存在的問題及其解決方案。
白官屯節(jié)制閘;問題;影響;除險加固
白官屯節(jié)制閘位于唐山市豐潤區(qū)白官屯村東還鄉(xiāng)河上,包括新、舊兩座節(jié)制閘。舊閘位于還鄉(xiāng)河故道,興建于1970年,現(xiàn)狀設(shè)9孔,閘孔凈寬4.0米。 1976年唐山大地震使該閘嚴重受損,不能正常運用,1978年對其進行了加固維修;1986年該閘閘基被局部淘空,且部分排水失效,1987年對該閘進行了除險加固,加長上游鋪蓋、下游加強排水、并采取防沖措施。
(一)土建工程
1 閘墩中下部混凝土剝蝕較重。
2 機架橋排架柱多處順筋豎向脹裂、剝落、露筋,鋼筋銹蝕嚴重。T梁混凝土多處剝落、露筋。
3 上游鋪蓋混凝土多處開裂。
4 漿砌石翼墻基本完整,局部砂漿脫落,多處豎向、斜向開裂。
5 陡槽段堰面混凝土5處縱向開裂,消力池下游側(cè)漿砌石翼墻自頂至底豎向開裂16處。
(二)閘門及啟閉設(shè)備
混凝土閘門下游面混凝土破損嚴重,止水壓板、吊耳、螺栓銹蝕嚴重,螺栓多處銹損。止水橡皮破損,部分缺失。止水墊木大多腐朽。啟閉設(shè)備陳舊老化,金屬結(jié)構(gòu)銹蝕嚴重,個別齒輪斷齒,變速箱漏油。
(三)水閘加固處理措施和設(shè)計
1 閘底板、閘墩加固設(shè)計
經(jīng)分析、比較,對閘底板、閘墩加固采用丙乳砂漿抹面補強進行處理,對閘墩常水位以上部位采用TB-Ⅱ砼寶進行翻新和防碳化處理。
(1)丙乳砂漿抹面補強處理
①首先徹底清除受到剝蝕作用的疏松混凝土,然后鑿除至內(nèi)部新鮮完好混凝土面,以保證修補材料能與原混凝土基面獲得良好結(jié)合。②為使丙乳砂漿與原混凝土表面粘結(jié)牢固,防止砂漿層出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象,修補前需用高壓水沖洗原混凝土表面,將混凝土碎屑、雜物等清除干凈。③待表面風干無明顯積水后分兩層修補,底層為丙乳凈漿,面層為丙乳砂漿。④丙乳砂漿修補完成后,于表面涂丙乳漿液封閉層。
(2)閘墩常水上部位混凝土翻新與防碳化處理
①閘墩常水以上部位所有保留的老混凝土基面進行徹底清除,露出堅實新基面,干凈無塵,無明水,無疏松混凝土;②將閘墩混凝土表面涂刮2遍TB-Ⅱ砼寶底料,再涂刷2遍TB-Ⅱ砼寶面料,使混凝土表面光滑,翻舊如新,增強老混凝土的耐久性。
2 鋪蓋加固設(shè)計
對舊閘陡槽段堰面混凝土采用“丙乳砂漿修補”方案進行加固處理。具體做法是沿裂縫處鑿“V”形槽,槽頂寬約10cm,用壓縮空氣清掃槽內(nèi)殘渣,然后涂刷界面劑,在槽中填入丙乳砂漿。
3 防滲帷幕設(shè)計及布置
根據(jù)白官屯舊閘地質(zhì)資料分析,水閘地基土質(zhì)為細砂。由于管涌造成舊閘閘基局部掏空,部分排水時效。1987年對舊閘進行維修加固,采取加長鋪蓋的措施,但效果并不理想,經(jīng)閘基抗?jié)B穩(wěn)定復核計算,在閘上正常蓄水位,閘下無水時,閘基水平段滲流坡降為0.11>[J]=0.07,出口段水力坡降為0.21<[J]= 0.30,故不滿足抗?jié)B要求。故本次加固設(shè)計采取鋪蓋與垂直防滲相結(jié)合的措施,延長滲徑,阻斷側(cè)向繞流。舊閘垂直防滲帷幕距鋪蓋上游端2m,垂直水流方向延伸至邊墩以外10m,長63.2m,順水流方向到下游消力池斜坡段末端,長26.5m,采取高壓噴射灌漿法,漿體材料選用純水泥漿,形成寬1.0m,頂高程9.9m,底高程-5.1m的U字形防滲帷幕,帷幕滲透系數(shù)≤1.0×10-8m/s。
4 排架、機架橋以及交通橋重建與修復設(shè)計
機架橋主要功能為啟閉機提供工作平臺,將閘墩頂15.5m高程以上原結(jié)構(gòu)全部拆除重建。新建機架橋為T型梁結(jié)構(gòu),長43.2m,由兩個T型梁組成,單個T型梁梁高50cm,梁寬20cm,上翼緣寬度110cm?;炷恋燃墳镃30,鋼筋采用HPB235及HRB335。排架座落于閘墩墩頂,起止高程為15.5m至20m,為平面框架結(jié)構(gòu),排架柱斷面尺寸為400×400mm,橫系梁尺寸為400×400mm,排架混凝土等級為C30,鋼筋采用HPB235及HRB335。交通橋結(jié)構(gòu)破損嚴重,欄桿嚴重銹蝕,影響通行安全,因此擬對交通橋拆除重建。改建交通橋采用鋼筋混凝土板梁結(jié)構(gòu),橋面板厚30cm,總寬5.5m。行車道兩側(cè)設(shè)護輪帶,護輪帶上設(shè)置防撞欄桿。滿足行人通行安全要求。
5 海漫、防沖槽改建與加固設(shè)計
經(jīng)復核舊閘海漫設(shè)計長度39.30m,原海漫長20m,海漫長度不滿足要求。根據(jù)復核計算結(jié)果,改建海漫長度取40m。舊閘坡度1∶33,干砌石結(jié)構(gòu)厚40cm,碎石砂墊層20cm。參照工程經(jīng)驗,本工程設(shè)計防沖槽斷面為梯形槽,槽內(nèi)用塊石填充。上、下游邊坡取1:2,槽深2.5m,防沖槽底寬為5.0m,防沖槽斷面面積為16m2。
6 翼墻重建與加固設(shè)計
本次對舊閘漿砌石翼墻予以拆除重建,采用鋼筋混凝土懸臂式擋土墻。混凝土采用C25F150鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),墻頂高程14.0~15.5m,墻底高程10.5~9.3m,擋土墻每隔10m設(shè)置一道結(jié)構(gòu)縫,接縫處設(shè)止水,止水采用651橡膠止水帶,兩側(cè)填充2cm厚聚乙烯閉孔泡沫板。
7 止水設(shè)計
更換新舊閘閘底板與消力池、防滲鋪蓋連接處以及防滲鋪蓋、消力池、縫墩分縫處的止水。具體做法是鑿除止水連接處砼,鑿除矩形槽深40cm,寬60cm。拆除上述原止水,更換651橡膠止水帶,縫里填充2cm厚聚乙烯閉孔泡沫板,并重新澆筑C30砼。
(四)工程投資及效益
本項目實施后,白官屯節(jié)制閘將充分發(fā)揮其蓄水供給灌溉的功能,將恢復其正常蓄水水位,對緩解白官屯灌區(qū)水資源供需矛盾起到一定的作用。估算年平均灌溉效益為150萬元。白官屯節(jié)制閘的除險加固,可以提高工程的安全性,避免因為較大洪水破壞工程安全造成的損失。白官屯節(jié)制閘一旦失事,將影響到白官屯灌區(qū)的灌溉取水,同時也將對兩岸堤防的安全造成影響。估算因避免工程失事帶來的效益為174萬元。
[1]李繼業(yè),等.水閘工程出險加固技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2013(03).
[2]宋萬增,等.水閘安全鑒定技術(shù)指南[M].鄭州:黃河水利出版社,2009.
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