溝村節(jié)制閘除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

梁美霞

摘? 要：溝村節(jié)制閘除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)是基于實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行的分析和計(jì)算。文章以《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)，基于工程水文地質(zhì)條件，對(duì)水閘拆除重建后的水閘布置、防滲排水，以及閘室結(jié)構(gòu)等進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，并對(duì)水閘的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算分析。文章研究成果旨在為類似工程設(shè)計(jì)提供方法參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)制閘;除險(xiǎn)加固;計(jì)算;閘室結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TV698.23? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）26-0090-02

Abstract： The control design of the restraint and reinforcement project of Goucun is based on the analysis and calculation of actual engineering problems. With Design Specification for Sluice as the standard and based on the engineering hydrogeological conditions， this paper calculates and designs the sluice arrangement， anti-seepage and drainage， and the structure of the lock chamber after the sluice demolition and reconstruction， and the stability of the sluice is calculated and analyzed. The study of this paper is intended to provide a methodological reference for similar engineering design.

Keywords： check gate; danger control and reinforcement; calculation; lock chamber structure

1 工程概況

溝村節(jié)制閘位于祥符區(qū)羅王鄉(xiāng)溝村圈章河上，建于1977年6月，控制流域面積108km2，該閘為開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)，其主要部位閘室按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，其余次要建筑物也為3級(jí)建筑物，防洪標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。全閘總長(zhǎng)36m，上游連接段長(zhǎng)9m，閘橋面寬2m，下游消能防沖段長(zhǎng)23m，閘孔總凈寬15m，每孔凈寬2.5m，共6孔，順?biāo)鞣较?m，底板厚0.5m，200#素混凝土。現(xiàn)狀閘底板高程為59.75m，閘門為框架混凝土閘門，門高3.47m，手搖啟閉系統(tǒng)，現(xiàn)狀正常蓄水位為62.95m。經(jīng)過(guò)對(duì)水閘現(xiàn)狀安全重新進(jìn)行監(jiān)測(cè)和復(fù)核，原有水閘存在損毀嚴(yán)重、設(shè)備陳舊、無(wú)觀測(cè)設(shè)施、無(wú)啟閉機(jī)房等，已經(jīng)不滿足安全運(yùn)行要求，必須進(jìn)行拆除重建工程。

2 工程存在的問(wèn)題

2.1 土石方工程

溝村節(jié)制閘建于1977年，水閘的上下游連接段均為漿砌石砌筑，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查可以得知，漿砌石結(jié)構(gòu)均存在勾縫砂漿剝落，部分漿砌塊石松動(dòng)，上部漿砌塊石表面部分風(fēng)化，上下游護(hù)坡、海漫、防沖槽，裂縫塌陷等問(wèn)題。管理房為磚砌體結(jié)構(gòu)，房頂塌陷，漏雨嚴(yán)重，門窗損壞，墻壁裂陷。

2.2 混凝土工程

溝村節(jié)制閘的混凝土工程主要是閘門、閘墩、底板、機(jī)架橋以及交通橋。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查，混凝土碳化、風(fēng)化裂陷嚴(yán)重，鋼筋銹蝕。初步推測(cè)因混凝土強(qiáng)度等級(jí)偏低，鋼筋保護(hù)層偏小，不滿足規(guī)范要求所致。

2.3 金屬結(jié)構(gòu)

由于年代久遠(yuǎn)，閘板與螺桿連接金屬結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重，左1孔盡毀，啟閉困難，該閘不僅不能正常發(fā)揮灌溉效益，而且阻礙了汛期行洪，已失去了節(jié)制閘應(yīng)有功效。

2.4 啟閉機(jī)、電氣設(shè)備

啟閉機(jī)于1977年建成后，一直運(yùn)行現(xiàn)在，已有30多年，5噸6臺(tái)啟閉設(shè)備，左第一孔啟閉機(jī)及鑼桿無(wú)，其余5臺(tái)啟閉設(shè)備及連接部件，銹蝕嚴(yán)重，啟閉困難。

2.5 管理及觀測(cè)設(shè)施

水閘無(wú)專用防汛用電線路，且設(shè)備老化，存在安全隱患，不利于汛期安全運(yùn)行。水閘缺少工程維修管理。水閘上下游無(wú)任何沉降、變形觀測(cè)設(shè)施，無(wú)法掌握水閘的沉降、變形情況，不利于水閘的運(yùn)行管理。

3 水閘拆除重建設(shè)計(jì)

3.1 拆除后的水閘布置

本水閘設(shè)計(jì)采用開(kāi)敞式C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。底板采用平底板設(shè)計(jì)，采用上、下游墩頭均為半圓形的閘墩設(shè)計(jì)，露頂式平板鋼閘門設(shè)計(jì)。鋪蓋采用現(xiàn)澆混凝土，護(hù)坡段與鋪蓋段以圓弧翼墻相連接，圓弧翼墻初步采用鋼筋混凝土懸臂式擋土墻，與閘室連接處翼墻頂高程從63.43m加高至63.63m，采用斜坡相連。采用底流消能防沖，消力池布置在閘室后面，池底與閘底板之間以斜坡相連（本設(shè)計(jì)斜坡坡率取為1：5），斜坡頂端緊靠閘底板的下游端。按照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)計(jì)閘孔凈寬為15m，閘墩厚度為中墩1.0m，邊墩0.8m。按照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，消力池深度為0.9m，長(zhǎng)度為15m，護(hù)坦厚度為0.6m，消力池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。重建后海漫長(zhǎng)20m，底板采用0.3m厚的C20現(xiàn)澆混凝土，兩岸以圓弧翼墻與下游護(hù)坡連接，護(hù)坡為0.15m厚C20現(xiàn)澆混凝土，邊坡坡率1：2.5。防沖槽采用寬淺式以便施工，其深度為1.2m，設(shè)計(jì)底寬b取3m，順河流方向長(zhǎng)6m，上、下游坡率都取為m=2.5，兩岸邊坡與河岸相同。

3.2 防滲排水設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)為輕粉質(zhì)壤土，均采用平底式地基輪廓，其防滲設(shè)備為平鋪蓋，淺齒墻。鋪蓋長(zhǎng)度11.28m，鋪蓋厚度為1m，鋪蓋上下游均設(shè)齒墻增加閘室的抗滑穩(wěn)定性并延長(zhǎng)滲徑，齒墻深一般為（0.5-1.5）m，本設(shè)計(jì)采用0.8m，底板尺寸設(shè)計(jì)為3H（H為上下游最大水位差）8.46m，底板厚度與地基土質(zhì)，水閘荷載，單孔凈寬等因素有關(guān)，初擬時(shí)取閘孔凈寬的（0.2-0.125）倍，本設(shè)計(jì)取0.2倍的凈寬，取為0.6m，齒墻高取0.7m，混凝土墊層厚取0.1m。按滲透穩(wěn)定最不利條件考慮，閘上游為正常蓄水位，下游無(wú)水，上游蓄水位62.95m，上、下游最大水位差為2.82m，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，閘基應(yīng)建在輕粉質(zhì)壤土層上，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，取滲徑系數(shù)為4，由此計(jì)算水閘防滲長(zhǎng)度為4×2.82=11.28m。

3.3 水閘穩(wěn)定計(jì)算

閘頂高程=最高水位+波浪高度+安全超高，3級(jí)水閘正常蓄水位時(shí)安全超高為0.4m，最高擋水位時(shí)安全超高0.3m，區(qū)域波高為0.2m，故閘頂高程為63.73m，取值64m，閘頂高位3.4m，閘門高度為3.2m，門寬為3.5m，露頂式平面閘門重估算結(jié)果為14.33kN。閘底板是閘室的基礎(chǔ)部分，必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)底板厚度取1.0m，底板內(nèi)配筋，對(duì)于輕砂質(zhì)壤土地基偏安全的閘底板長(zhǎng)度取12m閘墩順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度取與底板相同，為10m。閘墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。中墩厚為1.0m，邊墩厚為0.8m，閘墩型式采用上、下游為半圓型，由《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，上游檢修門槽槽深0.3m，寬0.3m。工作門槽一般由閘門尺寸及支承方式確定，槽深先設(shè)為0.3m，寬為0.6m。經(jīng)過(guò)計(jì)算，啟門力為78.13kN，閉門力為48.05kN，啟閉機(jī)選擇QL-160-SD手電兩用螺桿式啟閉機(jī)，檢修閘門啟閉設(shè)備選用160kN-4.5m電動(dòng)葫蘆較為合理，最大啟閉力160kN，工作閘門選用螺桿式啟閉機(jī)，在緊急情況既無(wú)電力保證的情況下，采用人力手動(dòng)方式進(jìn)行啟閉閘門。

4 閘室結(jié)構(gòu)計(jì)算

4.1 工作橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到方便起吊，設(shè)計(jì)每跨由兩根倒L型縱梁及兩根橫梁組成，人后再在兩縱梁之間加活動(dòng)鋪蓋。設(shè)計(jì)縱梁梁高800mm，梁寬300mm，梁緣厚度端部100mm，根部200mm，挑出長(zhǎng)度600mm。設(shè)計(jì)橫梁截面為矩形，梁高480mm，梁寬200mm。鋪板厚度80mm，活動(dòng)鋪板預(yù)制長(zhǎng)度2160mm，寬度500mm。懸臂板取1.0m寬板帶，自重設(shè)計(jì)為3.859kN/m，故按構(gòu)造配筋，由于梁高較大，箍筋不宜太細(xì)，采用?8@200，全梁設(shè)置箍筋，用?12@200為受力鋼筋。活動(dòng)鋪板自重設(shè)計(jì)值4.54kN/m，人群荷載設(shè)計(jì)3kN/m，繩鼓荷載設(shè)計(jì)7.1kN/m，故選配3?10（236mm2），均布鋼筋配?6@200。

4.2 交通橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本次交通橋按公路-Ⅱ級(jí)設(shè)計(jì)，采用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土橋板，板長(zhǎng)4000mm，板寬1000mm。已知凈跨徑為L(zhǎng)0=3000mm，計(jì)算跨徑為L(zhǎng)=3000+500×2=4000mm，橋面凈寬5m，橋面寬5+1=6m，欄桿0.15×2=0.3m，預(yù)制板材料混凝土C20，鋼筋采用HRB335鋼筋。

5 結(jié)束語(yǔ)

上游鋪蓋長(zhǎng)10m，厚0.6m。閘室底板長(zhǎng)12m，厚1m。下游鋪蓋與消力池長(zhǎng)度為15m，鋪蓋與消力池以坡率為1：5斜坡相連。上、下游翼墻采用八字形翼墻，翼墻與邊墩連接段有高程差，以斜坡過(guò)渡。海漫長(zhǎng)為20m。本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了水力學(xué)計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定了斷面尺寸，最后確定其配筋，保證了除險(xiǎn)加固工程的穩(wěn)定性和合理性。

參考文獻(xiàn)：

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