曹店引黃閘除險加固技術(shù)方案應(yīng)用探討

周淑娟，由樹春

（1.山東黃河勘測設(shè)計研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250013；2.煙臺市水文中心，山東 煙臺 264000）

東營市曹店引黃閘位于黃河大堤右岸大堤樁號200+770處，坐落在曹店險工16#壩上，為一兩聯(lián)四孔箱式涵閘結(jié)構(gòu)，設(shè)計引水流量為30 m3/s，加大引水流量為80 m3/s。該閘1984年3月開工，同年10月竣工。洞身斷面為矩形（3 m×3 m），每節(jié)長l0 m，共分9節(jié)，洞身總長90 m。

曹店閘在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)上游連接段進(jìn)口、涵洞、下游連接段消力池等淤積嚴(yán)重，上游進(jìn)水口左側(cè)淤沙已造成陸地，影響取水流路，使水流頂沖進(jìn)水口右側(cè)壩頭，干砌石被沖走，影響壩頭安全以及正常引水，亟需對水流頂沖進(jìn)水口處提出加固方式。曹店閘對護(hù)坡的安全鑒定意見為上游護(hù)坡嚴(yán)重坍塌滑移，翼墻開裂，下游護(hù)坡和翼墻均有開裂塌陷。安全鑒定核查意見為上游翼墻開裂、洞身分縫處明止水橡膠老化，止水鐵壓板銹蝕脫落，遂在后續(xù)曹店閘除險加固設(shè)計中對砌石護(hù)坡及洞身止水系統(tǒng)進(jìn)行了加固。

1 護(hù)坡加固方案

通過現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)，上游右岸進(jìn)口護(hù)坡為干砌石護(hù)坡，水閘引水時，在進(jìn)口左岸嚴(yán)重淤積，水流頂沖進(jìn)口右岸，使之不斷淘刷，造成上游右岸進(jìn)口護(hù)坡塌陷破壞沖失嚴(yán)重。由于引水通道已成形，一側(cè)淤積一側(cè)沖刷的態(tài)勢基本無法改變，只能從護(hù)坡型式入手提出解決辦法。根據(jù)上游右岸干砌石護(hù)坡及防沖槽破壞程度不同分別進(jìn)行加固處理。易被沖毀處不在曹店閘不透水輪廓線范圍內(nèi)，為干砌石護(hù)坡。干砌石護(hù)坡的優(yōu)勢為適應(yīng)變形能力強(qiáng)，護(hù)坡基土被水流淘刷帶出后，護(hù)坡自然塌落，不宜整體滑塌，發(fā)生險情后容易被管理人員發(fā)現(xiàn)，及時補(bǔ)救，但缺點(diǎn)是整體抗沖刷能力弱。考慮曹店閘右岸護(hù)坡一直被沖刷的現(xiàn)狀，提出用分層格賓石籠護(hù)坡進(jìn)行護(hù)砌，一來提升整體抗沖刷能力，二是格賓石籠網(wǎng)箱逐層向壩基后退以便與上下游邊坡向適應(yīng)。

上游右岸進(jìn)口干砌石沖蝕處理是根據(jù)上游右岸干砌石護(hù)坡及防沖槽破壞程度不同，分別進(jìn)行加固處理。

1）從漿砌石護(hù)坡末端向上游12 m范圍內(nèi)，處理方式為面石排整。

2）從第一部分上游起向上游24 m范圍內(nèi)，該部分護(hù)坡坍塌損壞嚴(yán)重，同時石料走失嚴(yán)重，分析其原因主要是大溜頂沖，傳統(tǒng)的護(hù)砌方式不能滿足抗沖要求，需拆除改建，若采用鉛絲籠防護(hù)，水上部分耐久性較差。改建加固方案為：先回填壤土找平，再鋪1 m厚的粘土壩胎，然后填石渣墊層后腹石按原斷面進(jìn)行恢復(fù)，為提高抗沖能力，增加整體穩(wěn)定性和耐久性，防止護(hù)坡石料走失，面層采用格賓石籠網(wǎng)防護(hù)。為保持原護(hù)坡坡度以及維持護(hù)坡的穩(wěn)定性，格賓石籠網(wǎng)應(yīng)平鋪、自下而上逐層后退疊放。

3）為引渠底部，由于護(hù)坡底部沖刷建造成護(hù)坡破壞，原閘在護(hù)坡底部順?biāo)飨蛟O(shè)有3 m寬的拋石槽，由于散拋石的抗沖能力差，石料走失嚴(yán)重。為提高引渠底部的整體抗沖能力，加固處理方案是將原順?biāo)飨? m寬拋石槽挖除50 cm并向河中心方向開挖3 m寬、50 cm深，鋪設(shè)6 m寬、50 cm厚的格賓籠網(wǎng)護(hù)腳。

格賓籠護(hù)坡、護(hù)腳的規(guī)格型號為高×寬×長=0.5 m×1.5 m×3 m，高度允許偏差±3%，寬、高度允許偏差±5%。格賓籠網(wǎng)片采用包覆PVC（灰色）的鋅－10%鋁混合稀土合金鍍層鋼絲。鋼絲的外包為PVC材料：（1）PVC基片初始性能為質(zhì)量磨損率＜12%；比重1.3～1.35 g/m3，拉伸模量≥18.6 MPa，拉伸強(qiáng)度≥20.6 MPa；邵氏硬度D50～60，耐磨性強(qiáng)。（2）PVC材料經(jīng)鹽霧3 000 h后，拉伸強(qiáng)度變化率不大于25%；比重變化率不大于6%。（3）PVC材料經(jīng)耐光3 000 h后，拉伸強(qiáng)度變化率不大于25%，比重變化率不大于6%。

基材線徑?2.7 mm，邊線線徑?3.4 mm，扎線線徑?2.2 mm，網(wǎng)孔尺寸為100 mm×120 mm。

2 洞身止水加固方案

首先拆除原涵洞洞節(jié)間明止水以及上、縫墩明止水全部拆除。涵洞洞節(jié)之間分縫處橡皮明止水改造具體做法是：

1）先將原橋型橡皮拆除，剔除70 mm深的瀝青杉板，鑿除舊止水螺栓周圍20 mm范圍內(nèi)砼保護(hù)層，鑿除深度為20 mm，然后割除舊螺栓焊接新螺栓。

2）將洞節(jié)分縫內(nèi)沖刷干凈，將積水清除，用2 cm厚環(huán)氧樹脂砂漿找平，填塞GBW型遇水膨脹橡膠止水條，厚3 cm，然后再用2 cm厚環(huán)氧樹脂砂漿找平。

3）待新螺栓焊接牢固后用環(huán)氧砂漿抹平鑿除面，最后恢復(fù)橋型橡皮止水，橡膠止水采用SF6674。新更換的的螺栓、螺母、槽鋼和鋼板等鐵件均采用不銹鋼（1Gr18Ni9（302））材料制作。不銹鋼螺栓焊接采用E309型焊條。

4）對發(fā)生不均勻沉降的洞節(jié)，焊接螺栓后先用C30混凝土修復(fù)止水槽，再恢復(fù)橋型橡皮止水，并將沉降大的一側(cè)采用1∶4的坡度與原涵洞平順連接。

5）縫墩明止水改建后，明止水橡皮伸入瀝青井25 cm長后進(jìn)行封閉。將原瀝青井熱熔后重新澆灌瀝青砂，瀝青和砂重量比為2∶1。

3 應(yīng)用效果

東營市曹店引黃閘右岸引水口護(hù)坡加固后，經(jīng)多年運(yùn)用實(shí)踐，防沖效果良好，洞身止水系統(tǒng)工作正常。曹店引黃閘得以正常引水運(yùn)行，保證了東營市及勝利油田工農(nóng)業(yè)用水，其經(jīng)濟(jì)效益及社會效益是巨大的。