瓦善水庫溢洪閘除險加固設計

馬開彬 王愛武 姜增文

（煙臺市水利建筑勘察設計院 山東 煙臺 264001）

1 工程概況

瓦善水庫位于黃壘河的上游，昆崳山南麓，水庫溢洪閘始建于2000年，共8孔，單孔凈寬 5.0m，總凈寬 40m，閘室長10.4m，閘底高程105.67m，閘基為巖石。閘底板為C20鋼筋混凝土結構，厚1.0m，長10.4m；中墩為C20鋼筋混凝土結構，厚1.2m，順水流方向長6.2m；邊墩為C20鋼筋混凝土結構，厚1.2m，順水流方向長10.4m。閘墩上設預制C20鋼筋砼排架，排架上設C25鋼筋混凝土“T”型梁機架橋，橋面高程118.97m。機架橋上設2×125kN卷揚式啟閉機8臺。橋上設磚混結構啟閉機房，啟閉機房頂高程122.76m。

工程自建成以來，在蓄水、防洪、灌溉、供水等方面發揮了重要作用。但由于建庫時受各方面條件的限制，工程建設標準低、質量差、遺留問題多，存在諸多病險隱患，影響工程安全運行，因此2011年被國家水利部列為“三類壩”。

溢洪閘建筑物等級為3級，工程防洪標準為100年一遇洪水標準設計，設計流量654.8m3/s；2000年一遇洪水標準校核，校核流量787.0m3/s；地震設防烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度值為0.1g。

2 病險分析及對策

2.1 溢洪閘病險分析

根據安全鑒定結論及初設工程總體安全復核結論，溢洪閘存在的主要問題有：

（1）閘室底板配筋復核按《水工混凝土結構設計規范》（SL191-2008）進行，經計算，底板配筋按最小配筋率配筋即可，即As=0.15%×1000×950=1425mm2，查檔案資料，原最小配筋率取0.1%，計算面積As為950mm2，實際配筋面積為1005mm2。對底板進行抗裂驗算，抗裂彎矩為351.1kN·m，大于標準荷載彎矩值251.6kN·m，抗裂驗算滿足規范要求，無需再進行裂縫寬度驗算。復核結果表明，底板承載力和抗裂驗算均滿足規范要求，但最小配筋率不滿足現行規范要求，且表層砼存在輕微的老化。

（2）中墩結構復核滿足設計要求，但中墩順水流方向長僅為6.2m，無檢修閘門。經計算單寬邊墩底部最大彎矩為417.7kN·m。根據《水工砼結構設計規范》（SL191-2008），邊墩縱向受力鋼筋計算面積為1800mm2，大于實際配筋1608mm2。邊墩配筋不滿足規范要求。

（3）排架橫梁配筋偏小，不滿足要求。排架柱控制配筋的截面是柱頂，根據計算判斷大偏心受壓構件，經計算復核，計算縱向受力鋼筋面積為584mm2，計算配筋率為0.39%，小于規范規定的最小配筋率ρmin=0.7%要求，故應按最小配筋率進行配筋?！端せ炷两Y構設計規范》（SL191-2008）中抗震區的立柱最小配筋率較《水工混凝土結構設計規范》（SL191-1996）提高了0.1%，故可判斷排架柱不滿足現行規范要求。

溢洪閘啟閉設施老化、銹蝕嚴重，工作閘門銹蝕，無檢修閘門及其啟閉設備，不滿足運用要求。

（4）啟閉機房較為簡易，存在裂縫，漏雨。

（5）溢洪閘無檢修閘門及啟閉實施。

2.2 溢洪閘加固對策與措施

瓦善水庫溢洪閘建成于2001年，使用年限較短，經方案比較，若整體拆除重建費用較大，不合算。溢洪閘存在的主要問題是底板、邊墩、排架配筋不足，增設檢修閘門后中墩需接長，現針對不同的部位進行逐一分析。

2.2.1 排架

排架及頂部橫梁配筋不足，啟閉機房為簡易房屋，加固的方法有混凝土增加截面加固技術、粘鋼加固技術、排架拆除重建等。現狀溢洪閘無檢修閘門、排架為預制結構，增設檢修閘門后，現狀排架頂橫梁長度不足，采用截面加固技術、粘鋼加固技術難以解決上述問題，綜合分析排架拆除重建最合適。

2.2.2 邊墩

邊墩及底板存在的主要問題是配筋率不足，針對板式結構，解決混凝土配筋率不足的主要加固技術有增加截面加固技術、粘鋼加固技術、粘貼纖維復合材料加固技術、植筋加固技術等。

對于邊墩，需要在邊墩后增設刺墻，防止繞滲，故結合植筋技術在邊墩后采用加厚邊墩方法，加厚部分采用C30鋼筋混凝土并和刺墻結合在一起。邊墩加厚部分與原邊墩混凝土接觸處鑿毛鑿除原砼保護層，鋼筋的錨固采用植筋法深入原邊墩混凝土內部，錨固長度不小于30倍的鋼筋植筋。通過邊墩加厚和植筋技術解決邊墩配筋率不足的問題。

2.2.3 中墩

中墩加固主要是為了溢洪閘增設檢修閘門。

現狀中墩厚1.2m，順水流方向長6.2m，上、下游均為半圓形。設計將中墩上游接長2.07m，為C30鋼筋混凝土結構，首先對原中墩上游半圓形進行鑿毛，鑿除原混凝土保護層，植入錨固鋼筋后，對新老混凝土接觸部位刷界面劑后再澆筑新混凝土；中墩配置HRB335級φ18@150的豎向鋼筋，分布筋為HRB335級φ12@200，錨固植筋為HRB335級φ16@200，一二期混凝土連接鋼筋為HRB335級φ16@200。加固后中墩上、下游亦為半圓形，頂高程為112.17m不變，中墩上游對應檢修橋段墩頂高程111.72m。

2.2.4 底板

對于底板加固亦采用相同加固技術，對原底板進行鑿毛，植入中、邊墩及底板錨筋后，清掃干凈，新老砼表面刷界面劑，然后澆筑砼。底板縱橫縫與原底板一致，縫內填L-600閉孔泡沫塑料板，均設止水，止水材料采用651型遇水膨脹橡膠止水帶，接頭采用硫化連接；底板與邊墩老砼接觸部位止水采用BW制品型遇水膨脹橡膠止水條。底板加厚鋼筋砼配置一層縱橫向HRB335級φ16@200鋼筋，底板加固新老砼之間增設錨筋，錨筋采用植筋法植入，順水流方面間距為1.5m，垂直水流方面間距為1.25m。

3 混凝土鑿毛、植筋設計

閘底板、中邊墩植筋加固前需對新老砼接觸部位進行鑿毛，鑿除原砼保護層；鑿毛后再進行鉆孔植筋，植筋后砼表面刷界面劑、綁扎其他鋼筋、澆筑新砼。

3.1 鑿毛設計

為增加溢洪閘底板、中邊墩新老砼之間的粘結牢固，需對新老砼接觸部位進行鑿毛，由于表層砼存在老化現象，設計將原砼保護層鑿除，并漏出原砼鋼筋，然后用水沖洗干凈。

3.2 刷界面劑

為增強新老混凝土之間的銜接，增加對基層的粘結力，防止由于老砼表面過于光滑致使抹灰層空鼓起殼，在新老混凝土接觸部位刷界面劑。界面劑是一種膠粘劑，一般都是由醋酸乙烯—乙烯制成，通常使用于混凝土表面，通過使用這個產品，可以使基層表面變得粗糙。

界面劑采用干粉型界面劑，使用時按水泥∶砂∶界面劑=1∶2∶0.5比例混合攪拌均勻，直接涂甩于待處理基層表面即可，或者按照相關規定執行。

3.3 植筋加固設計

根據《混凝土結構后錨固技術規程》（JGJ145-2013）、《混凝土結構加固技術規范》（CECS25-2006）、《水工混凝土結構設計規范》（SL191-2008）等規范規程，溢洪閘底板、中邊墩植筋加固所采用鋼筋采用HRB335級帶肋鋼筋，鋼筋應平直、無損傷、表面不得有裂紋、油污、顆?；蚱瑺罾箱P。鉆孔直徑根據植筋直徑的不同根據規范選定。植筋膠采用專門配置的改性環氧樹脂膠黏劑，對本次加固設計，植筋膠采用A、B雙組分改性環氧類結構膠，A、B組分配膠比例根據現場試驗確定，貯存時A、B兩組分應分開存放，避免混雜；植筋膠在進入工地前應通過毒性檢驗，對完全固化的植筋膠，其檢驗結果應符合實際無毒衛生等級的要求。

施工時，施工環境須干燥，相對濕度應小70%，通風良好；基面及環境的溫度不應低于+5℃；基面應該干凈、不松動、無灰塵，油脂、青苔、地毯膠等應清除掉，松動及開裂部位應事先鑿除并修補好。植筋后3天～4天可隨機抽檢，檢驗可用千斤頂、錨具、反力架組成的系統作拉拔試驗，一般加載至鋼材的設計力值，檢測結果直觀、可靠。

植筋施工完成并通過抽檢試驗后，方可綁扎其他鋼筋并澆筑新砼。新澆筑砼設計標號均為C30，水泥采用強度等級不低于32.5R級的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。

4 結語

本文針對瓦善水庫溢洪閘存在的問題，采用增加截面加固技術、植筋加固技術，很好地解決了溢洪閘存在的許多問題。植筋加固技術加厚鋼筋砼底板、加厚溢洪閘邊墩以解決底板、邊墩配筋不足強度不足的問題；植筋技術接長溢洪閘中墩、排架拆除重建，解決了溢洪閘增設檢修閘門的問題。該方案技術成熟可靠，投資較少，施工易實施。陜西水利

[1]于桂云,劉祥高,單既連.峽山水庫溢洪閘加固工程關鍵技術探討[J].山東水利，2012（08）.