某水庫灌溉閘工程現狀及維修設計

雷明琴

(洛寧縣洛北渠道管理所，河南 洛寧 471700)

1 水庫主要建筑物現狀分析

水庫主要建筑物有大壩、溢洪道、分水閘和灌溉閘各1座。水庫大壩南北向布置，在平面上呈直線形，為均質土壩，壩頂現有高程為56.80 m，最大壩高 3.80 m，大壩全長 760 m，壩頂寬5 m，壩基最寬40 m，大壩上、下游均為草皮護坡，坡比分別為1∶5、1∶4。大壩上游護坡塌陷，壩腳有部分沖坑，下游沖溝較多，無排水設施。左壩肩為溢洪道，堰頂寬3.50 m、堰頂長 230 m，堰頂高程 55.35 m，堰面為砌磚護面，堰體為均質土壩，經多年過水沖刷，溢洪道已沖毀。左壩肩上游50 m處的大堤上布置有灌溉閘，2孔涵洞式砌石混凝土結構，孔徑1.50 m、閘門高度1.65 m、閘底板高程 53 m；閘門結構型式為鋼筋混凝土平板閘門，啟閉設備為5 t單吊點手搖螺桿啟閉機，灌溉閘閘墩局部風化，閘門碳化嚴重，止水橡皮老化、漏水，滾輪銹蝕嚴重，啟閉機螺桿彎曲變形，閘門啟閉困難，啟閉機房門窗破損，屋面漏水嚴重，上下游八字墻局部裂縫，下游沖刷嚴重。距右壩肩 290 m處布置有2孔分水閘，孔徑3 m、閘門高度3.20 m、閘底板高程53 m，閘門結構型式為木閘門，分水閘已沖毀。

2 灌溉閘工程基本情況分析

2.1 灌溉閘地質條件分析

灌溉閘位于水庫大壩左壩肩上游50 m處的大堤上，2孔涵洞式砌石混凝土結構，孔徑1.50 m、閘門高度1.65 m、閘底板高程 53 m，閘門結構形式為鋼筋混凝土平板閘門，啟閉設備為5 t單吊點手搖螺桿啟閉機。現灌溉閘多處部位損壞，閘門碳化嚴重，止水橡皮老化，啟閉機螺桿彎曲變形，上下游翼墻局部裂縫，下游沖刷嚴重等。灌溉閘基礎持力層土質為壓密人工填土(古黃河堤壩)，為中壓縮性人工填土，其強度較高，中等透水性，因此該閘基為工程條件良好、水文地質差的天然地基。

2.2 灌溉閘現狀分析

灌溉閘同大壩一起修建，共 2孔。閘孔凈寬1.50 m，閘門高1.65 m，鋼筋混凝土平板閘門，5 t手搖螺桿啟閉機，涵洞式砌石混凝土閘室結構，閘總長 59.50 m。其中：①上游連接段長16.50 m，護底為M7.5漿砌石結構，厚 0.30 m，八字墻為漿砌石結構；②閘室段長9 m，閘底板長9 m、厚 0.50 m，150#鋼筋混凝土結構；閘墩高1.65 m，M7.5 漿砌石結構；排架墩高 4.75 m，M7.5 漿砌石結構；機架橋板為鋼筋混凝土平板，上設啟閉機房；③堤下涵洞洞身長 24 m，鋼筋混凝土圓管M7.5 漿砌石墩結構；④下游連接段長10 m，八字墻為漿砌石結構。

2.3 灌溉閘存在的問題

灌溉閘為砌石混凝土結構，經過多年運行，局部毀壞嚴重：①閘墩局部風化；②鋼筋混凝土平板閘門碳化嚴重，止水橡皮老化，失去止水能力，滾輪銹蝕嚴重，啟閉機螺桿彎曲變形，閘門啟閉困難；③上、下游八字墻為漿砌石結構，局部出現裂縫現象；④上游連接段底板局部毀壞；⑤消能防沖設施不規范，致使下游河道沖刷嚴重；⑥啟閉機房門窗毀壞，房頂漏水嚴重。

3 灌溉閘工程維修設計

3.1 灌溉閘設計維修內容

灌溉閘設計維修內容：①閘墩風化部位采用環氧樹脂1∶2 砂漿涂刷1 cm厚維護。②上游連接段翼墻局部水泥砂漿勾縫，底板拆除重建 2 m長，采用M7.5 漿砌塊石，厚 0.30 m。③下游連接段拆除重建長 31.10 m，底寬3.80 m，其中消力池段長9 m，海漫長段16 m，防沖槽段長 6.10 m。消力池底板采用C20混凝土結構，厚 0.50 m，池深0.50 m；海漫段前 6 m采用M7.5 漿砌塊石，后10 m采用干砌塊石，厚 0.30 m，下鋪 0.10 m厚碎石墊層；防沖槽深1.50 m，采用人工拋石；擋土墻長25 m，墻體材料為M10 漿砌塊石，墻頂高程56.00～53.50 m。④更換平面鑄鐵閘門 2扇，寬×高為1.50 m×1.65 m；更換 5 t單吊點螺桿式啟閉機 2 臺。⑤更換啟閉機房門1扇，寬×高為1.20 m×2.10 m；窗戶3扇，寬×高為1.50 m×1.50 m，維修房頂22.80 m2。

3.2 灌溉閘閘門及啟閉機現狀

灌溉閘鋼筋混凝土平板門碳化嚴重，止水橡皮老化，失去止水能力，滾輪銹蝕嚴重，啟閉機螺桿彎曲變形，閘門啟閉困難。

3.3 灌溉閘閘門及啟閉機結構設計

3.3.1 灌溉閘閘門設計

根據復核結果，灌溉閘應更換閘門、啟閉機，閘門設計采用平面鑄鐵閘門。優點：布置簡單、結構緊湊、節省空間，耐腐蝕性強。門體和門框的材料采用鑄鐵，止水面采用鑲銅合金或不銹鋼等耐腐蝕性材料，防腐能力強、止水效果好、使用壽命長。灌溉閘閘門數量為2扇，閘門孔口尺寸(寬×高)1.50 m×1.65 m，閘門形式采用PZM系列平面鑄鐵閘門。止水采用雙向止水，頂、底止水采用P型止水橡皮。

3.3.2 灌溉閘閘門啟門力設計

在水壓作用下，啟閉閘門由于摩擦阻力大，有時在動水中僅靠閘門自重尚不能關閉閘門。因此，應分別計算閘門的啟門力和閉門力，當需要把閘門停留在孔口中的不同位置時，也必須計算此項懸掛閘門的力即持住力的計算。

啟閉機是啟閉閘門的機械，而啟閉機容量的選擇即按啟門力、閉門力和持住力 3 種情況計算求得的最大值來確定。其計算過程如下：

閉門力計算：

Fw=nT(Tzd+Tzs)-nGG+Pt

(1)

持住力計算：

(2)

啟門力計算：

(3)

經計算，灌溉閘閉門力Fw=-2.10，持住力FT=13.60 kN，啟門力FQ=31.50 kN，則啟閉設備選定QL-5t手電兩用螺桿式啟閉機。灌溉閘金屬結構技術特性詳見表1。

表1 灌溉閘金屬結構技術特性表

4 結語

項目重新對水庫主要建筑物特別是灌溉閘進行維修設計，并對水庫實施除險加固，使水庫水資源得到充分利用，以緩解項目地區水資源緊缺的狀況，促進社會經濟的可持續發展，農業灌溉用水和工業供水效益也有會有較大的提高，同時帶動項目地區群眾脫貧致富，改善生活環境，有利于維護社會秩序穩定。