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        德州市津期店節(jié)制閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

        2013-08-15 00:42:15杜寶杰吳金磊
        山東水利 2013年5期
        關(guān)鍵詞:翼墻閘墩閘室

        杜寶杰,于 芳,吳金磊

        (德州市水利局,山東 德州 253014)

        津期店節(jié)制閘位于夏津縣雷集鎮(zhèn)津期店村東南馬頰河干流129+022里程處,興建于1971年。設(shè)計(jì)防洪流量為607 m3/s,相應(yīng)閘上水位23.72 m(黃海,下同),排澇流量403 m3/s,相應(yīng)閘上水位22.85 m,設(shè)計(jì)蓄水量555萬(wàn)m3,最大蓄水量670萬(wàn)m3,年調(diào)節(jié)水量 1 665萬(wàn)m3。

        該閘為鋼筋混凝土開(kāi)敞式河道型平底水閘,閘室總長(zhǎng)71.7m,共8孔,平板鋼閘門(mén),閘門(mén)尺寸為8 m×5m,閘基為鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ),閘底板高程18.2 m,閘基土主要為砂壤土。閘墩、承臺(tái)均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),閘底板上游設(shè)30 m長(zhǎng)黏土鋪蓋,頂部設(shè)20 m長(zhǎng)漿砌塊石保護(hù)。上游鋪蓋及護(hù)底段的邊坡采用漿砌塊石護(hù)坡,鋪蓋護(hù)坡下設(shè)黏土防滲層,上游護(hù)坡段總長(zhǎng)30 m。閘底板下游設(shè)23.5 m長(zhǎng)鋼筋混凝土護(hù)坦,采用二道消力坎消能。護(hù)坦下游設(shè)10 m長(zhǎng)的漿砌塊石海漫和5m長(zhǎng)的防沖槽。護(hù)坦、海漫、防沖槽段的邊坡均采用漿砌塊石護(hù)坡,下游護(hù)坡總長(zhǎng)38.5 m。機(jī)架橋柱為鋼筋混凝土排架式結(jié)構(gòu),機(jī)架橋采用T型梁型式,橋面寬3.6 m。配有手電兩用卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)8臺(tái),其中啟門(mén)力2×25 t 2臺(tái),啟門(mén)力2×12.5 t 6臺(tái),有外接電源100 kV高壓線,并備有50 kW柴油發(fā)電機(jī)組1部。該閘附設(shè)交通橋1座,載重能力為8 t,橋面寬6 m。

        1 存在的主要問(wèn)題

        依據(jù) 《馬頰河夏津縣津期店節(jié)制閘安全檢測(cè)評(píng)估報(bào)告》,津期店節(jié)制閘目前主要存在如下問(wèn)題:

        1.1 混凝土碳化嚴(yán)重

        測(cè)點(diǎn)的最大碳化深度為39.0 mm,而與之相對(duì)應(yīng)構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度為5.0 cm,實(shí)際厚度不均勻,最薄處僅1~2 cm,混凝土碳化深度的發(fā)展直接影響結(jié)構(gòu)耐久性,已引起鋼筋銹脹、混凝土產(chǎn)生順筋裂縫,混凝土保護(hù)層脫落等問(wèn)題,直接影響水閘安全。

        1.2 閘墩鋼筋銹蝕,閘基滲透變形

        由于歷史和施工的問(wèn)題,從資料及檢測(cè)成果顯示:閘墩、機(jī)架橋墩施工時(shí)部分模板立模時(shí)加固不牢、密封不嚴(yán),鋼筋保護(hù)層未采取適當(dāng)措施控制,造成混凝土表面蜂窩、麻面、孔洞嚴(yán)重,鋼筋保護(hù)層厚度亦不均勻,多處主筋表面裸露,鋼筋銹蝕嚴(yán)重。

        閘基已產(chǎn)生滲透變形,閘底板斷裂,護(hù)坡塌陷。滲透變形對(duì)閘室安全已構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

        1.3 其他問(wèn)題

        1)啟閉機(jī)老化,運(yùn)行年限超期,效率低、耗能高,抽檢的多數(shù)指標(biāo)不合格,存在安全問(wèn)題,已不能安全運(yùn)行。

        2)上游連接段護(hù)砌長(zhǎng)度不夠,且無(wú)翼墻,不能有效地防滲和護(hù)土。交通橋主梁裂縫、混凝土脫落、露筋、鋼筋銹蝕嚴(yán)重,處于頻危狀態(tài)。未裝設(shè)測(cè)壓管,缺少長(zhǎng)期觀測(cè)資料。

        2 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

        2.1 閘底板高壓噴射灌漿防滲

        經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行,閘底板出現(xiàn)裂縫、傾斜,直接影響閘室的穩(wěn)定性,為增長(zhǎng)滲徑,提高地基滲透性,除險(xiǎn)加固擬在距閘底板上游齒墻內(nèi)側(cè)20 cm處采取高壓噴射灌漿防滲帷幕,灌漿孔間距1 m,孔深10 m,以增加滲徑,提高滲透穩(wěn)定性;對(duì)大小底板采用充填灌漿以提高地基承載力,改善地基抗?jié)B穩(wěn)定性,壓力灌漿采用梅花布置,孔間距2 m,深3 m,每孔順?biāo)鞣较虿荚O(shè)3排。

        2.2 改建閘墩,更換鋼閘門(mén)及啟閉設(shè)備

        津期店閘下游為德州市引黃線路馬頰河段的一部分,對(duì)承擔(dān)上游污水起到至關(guān)重要作用,是德州市飲水安全工程的關(guān)鍵,為保證下游飲水安全,擬對(duì)閘底板以上部分拆除重建。

        1)閘墩。改建閘墩高7 m,墩頂高程25.20 m,厚1.1 m,順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)11 m,閘室中部閘墩側(cè)設(shè)70 cm×30 cm閘門(mén)槽,置8 m×5.8 m雙吊點(diǎn)平板鋼閘門(mén),其上游側(cè)設(shè)60 cm×25 cm檢修工作門(mén)槽,鋼結(jié)構(gòu)疊梁平板門(mén);中墩墩身上下游設(shè)半圓頭。

        2)排架、機(jī)架橋。重建鋼筋混凝土排架柱截面尺寸為60 cm×60 cm,橫梁頂高程32.10 m,柱間凈距200 cm;機(jī)架橋?yàn)?根T型梁共8孔,每塊橋面板尺寸為 9.08 m×1.72 m×0.15 m,主梁尺寸為 9.08 m×0.85 m×0.85 m。

        3)啟閉設(shè)備。共8套2×25 kN卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī),在排架柱上高程28.90 m處設(shè)檢修門(mén)吊車梁牛腿,下掛I36c軌道,軌道上設(shè)2×5 t電動(dòng)葫蘆進(jìn)行啟閉。

        4)交通橋。因底板以上部分拆除重建,需重新布設(shè)交通橋,橋面高程25.88 m,凈寬3.5 m。

        2.3 重建啟閉機(jī)房及橋頭堡

        為更好地提供啟閉機(jī)運(yùn)行環(huán)境,便于集中對(duì)啟閉設(shè)備進(jìn)行控制,需重新建設(shè)啟閉機(jī)房和橋頭堡。閘室左側(cè)設(shè)橋頭堡,共3層,啟閉機(jī)房長(zhǎng)74 m,寬4.2 m,層高11.62 m,左側(cè)橋頭堡作為啟閉機(jī)集中控制室、滲壓集中觀測(cè)室。

        2.4 增加弧形翼墻滲徑

        為增加繞滲滲徑,提高滲透穩(wěn)定性,除險(xiǎn)加固時(shí),在上下游設(shè)C25鋼筋混凝土弧形翼墻。岸墻以閘室邊墩代替,上下游設(shè)圓弧形翼墻與岸坡相連,上游翼墻頂高程為25.20 m,下游翼墻頂高程為24.20 m,翼墻為扶壁式鋼筋混凝土弧形擋土結(jié)構(gòu),與1∶3的護(hù)坡相連。

        2.5 消能防沖布置

        經(jīng)多年運(yùn)行,地基發(fā)生滲壓破壞,導(dǎo)致反濾失效,除險(xiǎn)加固擬對(duì)閘室下游進(jìn)行改建,依次布置1.5 m鋼筋混凝土反濾蓋板、維修鋼筋混凝土消力池,由于第二道消力坎段厚30 mm,不滿足防沖要求,需加厚20 mm;加長(zhǎng)至20 m漿砌石海漫;改建拋石防沖槽,長(zhǎng)8 m,深2.00 m,底寬5.00 m,頂高程17.2~18.2 m,為一倒梯形??紤]現(xiàn)有河道洪水位斷面較寬,緩流防沖可不計(jì)。

        2.6 觀測(cè)設(shè)備布置

        由于未裝設(shè)測(cè)壓管,用于垂直位移和水平位移觀測(cè)的各項(xiàng)基點(diǎn)大多已損壞或丟失,故在此除險(xiǎn)加固中布設(shè)。

        1)滲流觀測(cè)。自邊墻起,每隔一墩設(shè)一測(cè)壓井,共4組;觀測(cè)孔分別設(shè)在邊墩及中孔兩側(cè)閘墩檢修門(mén)槽平臺(tái)處,通過(guò)管路與承臺(tái)底部上下游齒坎內(nèi)測(cè)壓管進(jìn)水箱相連。

        2)沉陷觀測(cè)。采用瓷瓶沉陷觀測(cè)點(diǎn),設(shè)在每個(gè)閘墩頂部下游平臺(tái)上。

        3)位移觀測(cè)。位移觀測(cè)盒設(shè)在邊墩頂部上下游兩端平臺(tái)上,并在灘地上設(shè)水平位移觀測(cè)平臺(tái)各1處。

        2.7 配電控制布置

        由于原配電設(shè)施老化失修、安全性差,除險(xiǎn)加固擬重新布設(shè)配電設(shè)施。津期店閘工程規(guī)模為中型,建筑物級(jí)別為3級(jí)。根據(jù)本工程的重要性,確定用電負(fù)荷為3級(jí),設(shè)置主、備2個(gè)電源供電。主電源采用專用10 kV架空輸電線路供電,節(jié)能變壓器容量10 kVA,備用電源采用柴油發(fā)電機(jī)組。

        2.8 管理機(jī)構(gòu)設(shè)置

        為減少占地、節(jié)省投資,擬對(duì)原閘管所進(jìn)行改造,包括鍋爐房、食堂、倉(cāng)庫(kù)、車庫(kù)、油庫(kù)、配電間、水塔、機(jī)井、變電站、廁所等附屬設(shè)施;共建筑面積550 m2,對(duì)管理所院內(nèi)進(jìn)行綠化,主要內(nèi)容有綠化、院內(nèi)路面鋪設(shè)、圍墻;配備管理人員10人。

        3 工程效益

        津期店節(jié)制閘除險(xiǎn)加固后,通過(guò)控制運(yùn)用,利用閘前調(diào)蓄功能,灌溉面積達(dá)2 666.67 hm2,工程控制面積內(nèi)主要種植小麥、玉米、棉花,復(fù)種指數(shù)1.6。若采用缺水損失計(jì)算法計(jì)算年灌溉損失,50年一遇平均灌溉效益為260萬(wàn)元。考慮到隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平不斷提高,今后發(fā)生同等洪水時(shí),其洪災(zāi)損失會(huì)更大,因此計(jì)算的年平均防洪效益要考慮到一定的洪災(zāi)損失增長(zhǎng)率。經(jīng)過(guò)調(diào)查分析,本工程在計(jì)算期內(nèi)的洪災(zāi)損失增長(zhǎng)率采用3%,則本工程正常運(yùn)行期折算多年平均防洪效益為490萬(wàn)元。

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