小型水利設備維修施工設計探討

鄭緒霞，李煥煥，卜凡靜

（德州市水利局，山東 德州 253000）

德州市是農業大市，小型水利設施在農業生產中發揮著重要作用，但小型水利設施普遍存在年久失修的問題，怎樣維修管護這些小型水利設施，使其繼續發揮效能，是擺在我們面前的一項難題，下面根據對齊河劉連閘的維修設計，論述一下小型水利設施的維修設計。

劉連閘自1979 年6 月開始蓄水，在蓄水灌溉中發揮了巨大的作用，效益顯著。但是由于運行時間久遠，目前該閘存在較多嚴重問題。

1 主要問題

（1）混凝土碳化嚴重，測點最大碳化深度54mm，而之相對應構件的鋼筋保護層設計厚度較小，混凝土碳化已造成內部鋼筋銹蝕，混凝土開裂、裂縫明顯，嚴重影響水閘安全運行。

（2）啟閉機型式老化，運行年限超期，效率低，耗能高，存在較多安全問題，已不能安全運行。

（3）閘底板為漿砌石結構，防滲性能差，不滿足規范要求。

（4）交通橋欄桿簡陋，渡槽混凝土剝蝕，鋼筋裸露嚴重。

（5）混凝土閘門碳化、剝落嚴重，閘門滾輪與閘槽導軌銹蝕也較嚴重，閘門止水橡皮老化，不能正常運行。

（6）觀測設施老化失效；電氣設備老化，安全性能差，危及人身安全，給工程安全進行帶來隱患。

（7）啟閉機房簡陋，兩側無橋頭堡，不利于工程管理安全。

（8）水閘上下游淤積較嚴重，影響閘室過流能力。

2 工程設計

針對以上問題，對劉連閘除險加固工程進行了初步設計。結合劉連閘河流的水文氣象資料，設計洪水計算采用采用“64 雨型”排澇流量為148.5m3/s，“61 雨型”防洪流量為232.7m3/s。五十年一遇校核洪水流量為270m3/s。通過對當地地質勘察，依據《水利水電工程地質勘察規范》（GB 50487—2008）附錄L 判定，該場地地下水對及河水普通水泥有中等腐蝕性；對混凝土結構中的鋼筋有中等腐蝕性；對鋼結構有中等腐蝕性。該場地應用抗硫酸鹽水泥。擬建節制閘采用水泥土攪拌樁法進行處理。混凝土底板與層砂壤土層的接觸摩擦系數建議采用0.25；層壤土層接觸摩擦系數采用0.20。場地水位埋深在3.00m 左右，水位埋藏淺，基坑開挖時應采取降水措施，可采用截水明排的方式進行降水。邊坡開挖比例建議采用1:3.0。根據交通橋荷載標準水閘附近公路為生產路，據《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)，確定交通橋設計荷載標準為參照公路—Ⅱ級。

其中主體工程建設包括：改建閘室、上下游連接段，更換閘門、啟閉機，增設檢修閘門及其起吊設備，更換電氣設備及觀測設施；改建閘上交通橋；改建閘后渡槽；改建啟閉機房、增設橋頭堡等管理設施，管理道路路面硬化；修管理所外墻及院內路面；維修水閘上游兩個涵閘。

3 工程布置

閘室軸線與河道中泓線正交，主要由閘室段、上下游連接段、交通橋、渡槽、橋頭堡、水閘管理設施等部分組成。

改建新閘為三聯七孔開敞式水閘，底板為整體式底板。中間為三孔一聯，兩側為兩孔一聯，每孔凈寬6.0m。閘墩為C25 鋼筋砼結構，中墩厚1.0m，縫墩厚0.8m，邊墩厚1m，墩高6.30m。底板為C25 鋼筋砼整體式底板，厚1.20m，順水向長15m，總寬51.24m，閘底板高程為14.15m。

閘室中部閘墩側設閘門槽，置6×4.2m 雙吊點平板鋼閘門，其上游側設檢修工作門槽，置6m×1.3m×3 節鋼結構疊梁平板門。閘墩頂高程20.45m，中部相對閘門槽兩側設二根鋼筋混凝土排架柱；其頂設寬3.76mC30 鋼筋砼機架橋，厚35cm 的啟閉機墻梁，上設啟閉機房，房高4m，寬4m，啟閉機房內有7 套2×100KN 卷揚啟閉機，在排架柱上高程24.80m 處設檢修門吊車梁牛腿，下掛I32a 軌道，移動式電動葫蘆進行啟閉。墩頂上游附設凈寬5m 交通橋一座，采用裝配式C30 鋼筋混凝土空心板結構。

岸墻以閘室邊墩代替，邊墩頂高程為20.45m。左右兩岸設平臺，平臺頂高程20.45m，兩側平臺頂設橋頭堡，由此上啟閉機房。閘室段、圓弧翼墻及橋頭堡下地基采用水泥土攪拌樁進行處理，樁直徑50cm，樁中心距1.5m，正三角形布置，樁深8m。

閘上游為C25 鋼筋砼圓弧翼墻連接閘室與上游砌石護坡，圓弧翼墻長10m，頂高程為19.15m。左岸圓弧翼墻前接M10 漿砌石平面護坡長22m，厚30cm；在砌石平面護坡前接砌石扭坡。上游砌石護坡頂高程為19.15m，平面護坡坡度1:2。閘室上游右岸圓弧翼墻前有一個底寬2m 的引水渠，對引水渠入口處進行護砌。閘室底板前接兩段順水流方向長15m、17m 的C25 鋼筋砼鋪蓋，寬39 ～49.69m，厚0.5m。

閘下游為C25 鋼筋砼圓弧翼墻連接閘室與下游護坡，圓弧翼墻長10m，頂高程為19.15m；圓弧翼墻后接長8m 的M10漿砌石平面護坡，厚30cm，坡度1:2；其后接20m 的M10 漿砌石平面護坡，坡度為1:2；漿砌石護坡后再接長8m 的漿砌石平面護坡，厚30cm。下游砌石護坡頂高程為19.15m。

閘后設C25 鋼筋砼消力池、M10 漿砌石海漫及拋亂石防沖槽。C25 鋼筋砼消力池始端為1:4 變坡，池深1.0m，長18m，凈寬48.24m，底板厚0.5m；消力池后新建長20m 的M10 漿砌石海漫，厚0.4m，寬49.24m；漿砌石海漫下游接拋亂石防沖槽，倒置等腰梯形，順水流長度為8m，槽深2m。

原渡槽位置改建渡槽，槽身置于閘墩墩頂下游處，C25鋼筋混凝土結構，連接李家岸引黃灌區大黃干渠。渡槽上游槽底底高程為19.49m，渡槽底板厚30cm。改建渡槽部分總長76.2m，左岸出渡槽后設長4.7 m M10 漿砌石擋土墻和M10 漿砌石護坡與原渠道銜接。右岸出渡槽后設長10m M10漿砌石擋土墻與原渠道銜接。

對管理道路路面進行硬化整修，路面凈寬4m，沿劉連閘閘室左岸向西鋪設至相鄰村莊，長500m，采用水泥砼路面，厚20cm，下設30cm 三七灰土墊層，墊層寬度較面層每邊寬出30cm。

4 金屬結構及電氣

4.1 金屬結構

本工程工作閘門設計為6.0×4.2-3.88m 平面鋼閘門，閘門高度4.2m，孔口凈寬6.0m，吊點距3.2m，前止水，閘門重量6.74t(單扇)，共7 扇，設計水頭3.88m，動水啟閉。

根據啟閉力計算結果，工作閘門采用QP2×100kN 卷揚式啟閉機，共7 臺。啟門速度為2.38m/min，電機功率為7.5kW。啟閉機具有對閘門啟閉高度的現場顯示及遠傳數字顯示和自動控制功能，并能預定閘門開度上下限和開度值；啟閉機配有手搖機構。

檢修閘門采用6.0×1.3m 露頂式平面疊梁式鋼閘門，布置于閘室內工作閘門的上游側。孔口凈寬6.0m，單節高度1.6m，分3 節，閘門共1 套，前止水，靜水啟閉，滑塊支承，單節閘門重量2.08t。

檢修閘門啟閉設備選用2×50kN 電動葫蘆與自動掛托梁配合啟閉閘門，啟閉運行軌道為I32b 工字鋼，電機功率2×7.5kW。

4.2 電氣

本工程設計范圍為劉連閘管所戶外進線終端桿以下變配電設計。劉連閘工程規模為中型，建筑物等別為3 級。根據本工程的重要性，確定用電負荷為二級，采用主備兩個電源供電。主電源采用專用10kV 架空輸電線路供電，備用電源采用柴油發電機組。

通過復核計算及工程安全鑒定結論，劉連閘除險加固工程是十分必要而迫切的。通過國民經濟評價，本工程項目具有一定的抗風險能力。從國民經濟盈利能力分析來看，工程在經濟上是合理可行的。加強水利設施的除險加固，使其能夠長期使用，為德州市農業發展提供更好的保障。

依據條例：

（1)山東省水利廳魯水建字〔2015〕3 號文關于發布《山東省水利水利工程預算定額及設計概（估）算編制辦法》的通知。

（2)水利部〔2005〕515 號文“關于批準發布《水利水電工程設計工程量計算規定》SL328-2005 的通知。

（3)國家發展計劃委員會、建設部計價格〔2002〕10號文頒發的《工程勘察設計收費標準》。

（4)國家發展改革委、建設部計價格〔2007〕670 號文發布的“關于印發《建設工程監理與相關服務收費管理規定》的通知”。

（5）山東省水利廳魯水建字〔2015〕5 號文關于發布《山東省水利水電工程營業稅改征增值稅計價依據調整辦法》的通知。

（6)山東省水利廳魯水建字〔2009〕38 號文發布的“關于貫徹水利部《水利工程質量檢測管理規定》有關工作的通知”。