水閘除險加固的“軸線下移”方法及應用
——以新邵縣紅星水閘為例

陳歷鵬　呂敬軍　王　俊　范陸娥

（湖南省水利水電勘測設計研究總院　長沙市　410007）

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水閘除險加固的“軸線下移”方法及應用
——以新邵縣紅星水閘為例

陳歷鵬呂敬軍王俊范陸娥

（湖南省水利水電勘測設計研究總院長沙市410007）

【摘要】按照水閘安全鑒定的要求，三類水閘只能原址進行除險加固［1］，但部分水閘因歷史原因基礎較差，閘底板滲漏嚴重，對原閘進行除險加固施工難度大，臨時工程費用高，且難以根除閘底板滲漏問題。文章根據新邵縣紅星水閘除險加固的實踐，提出“軸線下移”的方法，并充分利用原閘的堰體作為圍堰，有效地解決了閘基基礎及底板滲漏嚴重的問題，可供類似工程參考。

【關鍵詞】水閘設計除險加固紅星水閘水閘軸線

1　工程概況

紅星水閘位于資江一級支流石馬江中下游，控制流域面積719km2，地處邵陽市新邵縣小塘鎮紅星村，距縣城26km，是一座以灌溉、防洪為主，結合發電等綜合利用的大（Ⅱ）型水閘。樞紐工程由攔河壩、左右岸水輪泵站、引水渠等組成，軸線長126.0m。紅星水閘1965年7月開始施工。1966～1967年冬，先后完成攔河壩，兩岸水輪泵站、進水閘、引水渠等樞紐工程，1968年初，水輪泵開始運行。1965年始建時施工是人海戰術、主要建筑物溢流堰為三合土漿砌石砌筑，是一個比較典型的“三邊”工程。因壩址清基不徹底，施工方法簡單，基礎巖石破碎，整體性差，工程建成蓄水后閘體與閘基接觸界面滲漏嚴重，再加之工程配套不健全，故對工程除險加固十分必要。

2　工程主要存在問題及難點

紅星水閘由于受當時歷史條件所限制、工程未完全按工程基本建設程序進行，在基礎勘測時由于沒有鉆探設備，僅用鋼釬作了初步鉆探，只能根據露出巖層和粗略探明覆蓋厚度，作為壩址的初步選擇條件，經過40余年運行，工程存在不同程度的問題：

（1）溢流堰堰體為三合泥砌塊石結構，存在空洞和滲漏通道，加之上游面無可靠防滲設施，目前堰體滲漏問題嚴重。

（2）上游岸坡無任何防護，因水流沖刷，已多處坍塌，危及水閘安全，下游部分干砌石護坡，坍塌多處。

（3）閘頂無行人橋，因壩頂是行人經常行走的通道，已發生多起生命安全事故。

（4）水閘下游沖刷嚴重，下游已形成較大范圍沖刷坑。

綜合以上考慮，鑒定紅星水閘為Ⅲ類水閘。

通過分析紅星水閘存在的問題，其除險加固的難點有：①因地基主要為砂礫石層，除險加固填筑圍堰工程量大，且圍堰的防滲處理工程量大；②原閘基為三合泥填充物，若采用傳統的充填灌漿，水泥漿與三合泥結合較差，閘體防滲處理難度大；③原水閘存在若干缺陷，如原溢流堰挑流效果差，下游消能工破損，下游流態紊亂，岸坡沖刷嚴重，亟需進行系統優化設計。圖1為水閘現狀圖。

圖1　紅星水閘現狀圖

圖2　紅星水閘剖面圖

3　關鍵技術問題及解決途徑

鑒于傳統的手段難以解決本水閘存在的上述難題，根據新邵縣紅星水閘除險加固的實踐，本文提出“軸線下移”的方法，并充分利用原閘的堰體作為上游圍堰，這樣既可避免閘體滲漏問題，又可節省圍堰填筑工程量，減少臨時工程費用，縮短施工工期。工程優化方案布置圖詳見圖2。

具體工程措施描述如下：由于紅星水閘為固定壩型，不滿足過流要求，本次設計擬拆除原堰體至215.90m高程，閘軸線下移5.9m，閘室上游面緊鄰原堰體下游邊線，新建9孔溢流堰閘，消能方式由原來的面流消能改為消能效果更好的底流消能。同時為穩定上下游河勢，保證水閘行洪能力，平灘減糙，疏通主洪道，使水流順暢，對水閘下游河道300m范圍進行堆積體平整，控制河床高程在214.0m左右。原固定壩拆除前作為上游圍堰的一部分擋水（見圖3），主體工程完工后，拆除至215.90m高程，保留部分作為上游防沖鋪蓋。原堰體與新修閘室間三角形缺口采用C15混凝土回填至堰頂高程215.90m。經以上方案優化后，既有效避開了原三合泥的閘體基礎不利地質條件，有效解決了閘體滲漏問題，又節省了圍堰工程量，經消能計算，下游流態良好，水閘穩定性、安全性更佳。

圖3　圍堰示意圖（一期圍堰平面圖、一期上游圍堰典型斷面圖）

4　結　語

病險水閘除險加固是一項復雜的系統工程，涉及水工、水文、地質、施工等諸多專業［2～3］。總結紅星水閘除險加固工程具備以下特征：

（1）溢流堰為三合土漿砌石砌筑，經多年運行，膠凝材料已經被沖刷完畢，砌體等同于干砌塊石體，而且閘體內部存在滲流通道。

（2）原閘基為三合泥填充物，閘基面存在接觸滲漏通道，難以通過傳統充填灌漿工藝，解決閘基面滲漏問題。

（3）地基主要為砂礫石層，除險加固填筑圍堰工程量大，臨時工程費用高。

針對以上問題，本文提出了“軸線下移”的方法，同時充分利用原堰體作為上游圍堰，這樣既有效避開了閘體不利地質條件，又節省了圍堰的工程量，減少了臨時工程費用，縮短了施工工期，徹底解決了閘體滲流問題，并通過一系列的方案優化，徹底解決了原水閘存在的諸多問題，可供類似工程參考。

參考文獻

［1］水利部水利建設與管理總站.水閘安全鑒定技術指南［M］.鄭州：黃河水利出版社，2009.

［2］SL 265-2001.水閘設計規范［S］.北京：中華人民共和國水利部，2001.

［3］鐘國鋒.當前病險水閘形成原因分析及除險加固思路［J］.黑龍江水利科技，2014，（10）.

作者簡介：陳歷鵬（1982-），男，工程師，主要從事水利工程設計工作，E-mai1：18316726@qq.com。

收稿日期：（2016-02-21）