呂望節制閘除險加固工程設計

王 楊

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽合肥 230000)

1 工程概況

呂望節制閘位于安徽省亳州市蒙城縣蒙義公路與芡河交叉點的呂望鎮南側，是芡河干流上的重要節制閘，也是芡河灌溉工程最上游的控制工程，是一座以蓄水灌溉、防洪排澇為主要目的、兼顧方便當地交通的中型水閘。老閘為5孔閘，主體建筑為鋼筋混凝土結構。亳州市水務局于2008年6月對呂望閘進行了安全鑒定，主要結論為:主體結構的防滲長度與水力坡降不滿足規范要求;閘門老化損傷，漏水嚴重，啟閉困難，難以保證安全運行;工作橋梁、檢修橋、機墩梁、排架與公路橋梁混凝土碳化嚴重，蜂窩空洞普遍，鋼筋外露銹蝕;消力池底板厚度、海漫長度不能滿足規范要求;上、下游翼墻填土不密實，存在繞滲;啟閉機電設備破損老化嚴重、整體運行狀況差;管理房已成危房。評定呂望閘為三類閘。隨著地方經濟快速發展，呂望閘的防洪保安和水源地位越來越重要。呂望節制閘運行管理中出現的問題，已嚴重影響到芡河流域的防洪保安和流域內的糧食安全，不能適應經濟社會發展的要求，對呂望閘進行除險加固顯得尤為迫切而且十分必要。

2 主要建筑物設計

2.1 建筑物級別及設計條件

本次除險加固工程的主要任務是在不改變原設計排洪及蓄水灌溉等功能要求的前提下，采取必要的工程措施，解決節制閘安全鑒定中提出的問題及存在的安全隱患，以確保主體工程的安全運行。

依據GB 50201-94防洪標準、SL 265-2001水閘設計規范的規定，呂望閘為中型水閘，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時建筑物級別為5級。

依據水文計算成果，主要設計水位及流量特征值見表1。

表1 呂望節制閘規劃設計條件表

2.2 除險加固方案比選

本次除險加固設計選用以下兩個方案進行比選。

方案一:拆除閘室及上部結構，重建5孔節制閘，閘孔總凈寬22.5 m，采用平底寬頂堰，底檻高程為20.6m，閘頂高程為26.0m，分離式大小底板結構，兩孔一聯的筏式基礎。閘墩為實體結構，墩頂依次布置有檢修便橋、檢修門槽、工作門槽、啟閉機排架、公路橋等。公路橋按公路Ⅱ級標準設計，橋面高程26.0 m，凈寬7.0 m。啟閉機臺高程為33.0 m，上設啟閉機房。閘室兩側采用空箱岸墻與閘室連接，岸墻與邊墩分開布置，上游側布置橋頭堡，下游側布置公路橋。上、下游翼墻均拆除重建，采用漿砌塊石結構。上游鋪蓋以及下游消力池拆除重建，采用挖深式底流消能形式，鋼筋混凝土結構。對現狀上、下游砌石護坡，及下游干、漿砌石護底進行整修加固，損壞部分按原結構恢復。

方案二:閘室底板及邊墩保留，中墩拆除重建，加固5孔節制閘，加固后閘孔總凈寬20.4m，底檻高程為21.0m，閘頂高程加高至26.0 m，閘室底板共分兩塊，分縫在第3孔中部，為折線型結構。啟閉機臺高程為33.0 m，上設啟閉機房。公路橋拆除重建，按公路Ⅱ級標準設計，橋面高程26.0m，凈寬7.0m。上游鋪蓋拆除重建，閘室下游水平段及消力池底板襯砌加固，邊墩進行防碳化處理，下游海漫及護坡接長，更換閘門、啟閉機和電氣設備，重建啟閉機房和橋頭堡。對原翼墻局部破損部位進行修補，翼墻后回填土進行錐探灌漿防滲。

方案一與方案二總體布置相近，閘室主體結構尺寸相差不大。方案一需增加基坑開挖、降排水等措施，臨時工程量加大。方案二加固時新老混凝土連接、鑿毛、植筋工程量較大，施工難度增加。方案一閘上公路橋布置在上游側，汛期清理河道水草雜物較方便。方案二投資較小，比方案一經濟。

根據呂望節制閘結構現狀、結構物本身損壞程度較小，為充分利用現有結構，節省投資，經綜合比選，選擇方案二進行除險加固。即本節制閘加固維持現有主體結構不變，對破損部位進行維修補強和局部拆除重建。

2.3 主要建筑物加固設計

加固的主要內容包括:閘室底板下游水平段、消力池底板鋼筋網混凝土襯砌加固，老閘室混凝土結構采用CET203混合砂漿防碳化處理，局部破損處修復;閘室中墩、上游鋪蓋拆除重建;拆除重建公路橋、檢修橋;拆除重建排架、啟閉機臺，新建啟閉機房、橋頭堡;更換閘門、啟閉機以及相應電氣設備;翼墻勾縫處理，墻后填土進行粘土灌漿處理;下游海漫、護坡接長;上、下游連接段原有砌石護坡加固或維修;適當進行調整和補充管理設施。

2.3.1 閘室底板、閘墩加固設計

閘室底板上游水平段以及下游斜坡段面層適度鑿毛約0.02 m后，用C25混凝土修補，再用CT203進行防碳化處理。閘室底板下游水平段鑿除老混凝土外表面碳化層，澆筑厚0.15 m的C30鋼筋混凝土補強，底板高程抬高至20.15 m，閘室與消力池間分縫止水拆除重建。

原閘室邊墩面層適度鑿毛約0.02 m后，用C25混凝土修補，再用CT203進行防碳化處理。原邊墩加高至26.0 m，加高部分采用C25鋼筋混凝土結構。對原邊墩檢修門槽、工作閘門部位的閘墩混凝土進行局部鑿除、重新澆筑。工作門槽寬0.46 m，門槽上下游二期混凝土寬0.3 m、深0.3 m，由高程21.0 m布置至高程26.0 m，底檻二期混凝土厚 0.3 m，寬 1.06 m。檢修門門槽寬0.46 m，深0.25 m，門槽上下游二期混凝土寬 0.3 m，深 0.25 m，底檻二期混凝土厚0.25 m，寬1.06 m。為保證門槽、底檻二期混凝土與老混凝土面的結合，應設錨筋加強連接，門槽二期混凝土采用C30鋼筋混凝土。

原中墩拆除，重新澆筑鋼筋混凝土中墩，其長度與閘室底板等長，采用C25鋼筋混凝土實心結構，中墩厚度為0.9 m，閘孔上游側布置檢修閘門及工作門門槽，下游側布置公路橋，中墩上、下游做成圓弧形墩頭，墩頂高程26.0 m。原閘室上游側墩間撐梁全部拆除后改建為檢修便橋板。

2.3.2 公路橋及檢修便橋加固設計

原公路橋拆除重建，新建公路橋面總寬8.0 m，行車道寬7.0 m，橋面高程26.0 m，兩側設鋼筋混凝土防撞護欄，共5跨。為加強閘室整體剛度，公路橋采用現澆C30鋼筋混凝土實心板結構，厚0.3 m。由于閘室結構為兩孔一聯，分縫在中孔底板中間位置，中孔采用簡支C30預制鋼筋混凝土實心板結構，板厚0.3 m。橋面設C40鋼筋混凝土鋪裝層，橫向排水坡度為2%。

檢修便橋橋面高程26.0，檢修門槽上游側板寬0.93 m，檢修門槽與工作門槽間板寬0.98 m，工作門槽下游側板寬1.48 m，全橋共5跨，采用C25預制鋼筋混凝土實心板，板厚0.2 m。

2.3.3 排架、啟閉機臺加固方案

原墩頂排架、啟閉機臺及簡易啟閉機房屋全部拆除重建。新建啟閉機臺頂面高程33.0 m，排架柱頂高程31.50 m，在柱頂現澆排架橫梁。啟閉機大梁選用雙“π”形梁，梁高0.8 m。受施工場地限制，啟閉機大梁采用整體現澆結構，共5跨，分別長2×5.2 m，3×5.0 m，頂面高程33.0 m，啟閉機臺上設啟閉機房。

2.3.4 上游連接段加固設計

上游鋪蓋拆除重建為C25鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.4 m，沿垂直

水流方向設伸縮縫，縫間設置止水。新建鋪蓋輪廓線范圍內與閘底板及翼墻底板的縫間重新設置止水。在原干砌石護底上游側新增10.0 m長干砌石護底，并且對兩側護坡和干砌石護底進行全面檢查，對損壞部分按原結構修整恢復。對原翼墻局部破損部位進行修補，為防止翼墻滲水，翼墻后回填土錐探灌漿防滲，孔距0.8 m，孔深6.0 m。

2.3.5 下游連接段加固設計

原消力池頂面均鑿毛0.05 m后，再澆厚0.15 m的C30鋼筋混凝土，分縫同原結構，分縫處設橡皮止水。加固后水平段范圍內設置5排φ50 mm排水孔，新老混凝土相接處均設置錨筋。對下游翼墻局部破損部位進行修補，墻后回填土進行錐探灌漿防滲，孔距0.8 m，孔深6.0 m。拆除原拋石防沖槽，在原海漫后增設10.0 m長干砌石護底，后接新建拋石防沖槽。

2.3.6 工程觀測設施設計

新設永久位移沉降標點20組，布置在閘墩的上下游墩頭頂部位，以及上下游翼墻分縫處;設測壓管4組，共8根，其中每兩孔閘室布置一組測壓管，用來觀測閘底板的揚壓力;兩岸翼墻各布置一組測壓管，用來觀測側向繞滲情況;上下游翼墻各布置2個水尺。

3 施工特點

呂望閘為芡河攔河建筑物，施工期內需考慮施工導流。本工程的建筑物在一個枯水期內完成，受河道水位影響的中下部施工工程量較小，施工期在上下游填筑施工圍堰進行擋水，上游堰溝和泥溝來水可通過與溝相連的渠系直接排入芡河下游，其他支流溝渠來水通過蒙芡河口進入蒙芡河直接導入芡淮新河。蒙芡河為水系溝通的人工河，過流能力滿足導流要求。

處理底板、閘墩混凝土外表面碳化層，須采用輕型機械或人工施工鑿除其表面碳化層，以避免對老結構層的不利影響。

在閘室加固施工過程中，須對閘室底板進行全面檢查，制定必要的應急方案和配備防汛器材，加強對閘室不均勻沉降的監測，制定必要的應急措施，以確保工程安全。

4 結語

本次除險加固工程的實施，解決了呂望閘自興建以來存在的種種弊端和安全隱患，為水閘的正常運行提供保障。工程實施后，可更穩定的發揮工程作用，大大改善了呂望閘以上地區的灌溉用水條件，為灌區糧食安全提供強有力的保障。此外，防洪、灌溉條件的改善，對芡河流域社會經濟發展和居民生產、生活的改善也具有明顯的社會和環境效益。

在加固方案的選擇上，充分考慮利用現有閘室結構，體現了節約工程量，節省投資的理念，值得類似水閘的除險加固設計借鑒參考。

［1］談松曦.水閘設計［M］.北京:水利電力出版社，1986.

［2］SL 265-2001，水閘設計規范［S］.