【摘要】某節(jié)制閘位于某河干流，集防洪、除澇和灌溉于一體的中型節(jié)制閘。經(jīng)檢測(cè)節(jié)制閘存在嚴(yán)重安全隱患，水閘加固設(shè)計(jì)研究十分必要，除險(xiǎn)加固勢(shì)在必行。根據(jù)工程現(xiàn)狀，結(jié)合環(huán)境條件及規(guī)范、規(guī)程，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)提出加固設(shè)計(jì)研究措施。

【關(guān)鍵詞】節(jié)制閘；除險(xiǎn)加固；設(shè)計(jì)研究

新時(shí)期隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，各級(jí)政府對(duì)水閘安全管理提出了越來(lái)越高的要求，水閘的運(yùn)行安全將直接關(guān)系到當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)秩序和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，一旦結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈，不僅對(duì)人身傷亡造成威脅，而且對(duì)下游城鎮(zhèn)及交通等基礎(chǔ)設(shè)施的毀壞等損失和影響較大。因此，水閘安全日益重要。結(jié)合某節(jié)制閘實(shí)際情況，對(duì)該閘除險(xiǎn)加固實(shí)施設(shè)計(jì)研究。

1、某節(jié)制閘工程概況及存在的主要問(wèn)題

節(jié)制閘位于某河干流，集防洪、除澇和灌溉于一體的中型節(jié)制閘。該閘自上世紀(jì)70年代投入運(yùn)用以來(lái)，經(jīng)過(guò)四十多年的運(yùn)行，工程老化嚴(yán)重。2015年，由某研究院對(duì)節(jié)制閘進(jìn)行了安全鑒定評(píng)估，并形成了安全鑒定安全評(píng)價(jià)總報(bào)告。認(rèn)為水閘存在如下主要問(wèn)題：某蓄水閘在設(shè)計(jì)條件下，水閘過(guò)流能力滿(mǎn)足要求；根據(jù)消能防沖復(fù)核結(jié)果，目前所采用的漿砌石結(jié)構(gòu)抗沖能力較差，無(wú)法滿(mǎn)足消力要求，故建議改為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；海漫長(zhǎng)度不滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求，應(yīng)加長(zhǎng)。閘后拋石防沖槽深度偏淺，應(yīng)加深設(shè)置。機(jī)架橋混凝土碳化嚴(yán)重，裂縫較多，主梁的配筋不滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范強(qiáng)度要求。交通橋主梁的配筋不滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范強(qiáng)度要求，柱子裂縫噠、鋼筋銹蝕嚴(yán)重。某節(jié)制閘運(yùn)用指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程存在嚴(yán)重?fù)p壞，經(jīng)除險(xiǎn)加固后，才能達(dá)到正常運(yùn)行，該閘評(píng)定為三類(lèi)閘。

2、水閘除險(xiǎn)加固的必要性

2.1 工程的老化破損致使水閘帶病帶險(xiǎn)工作，對(duì)防洪帶來(lái)安全隱患。水閘建設(shè)至今，雖經(jīng)上世紀(jì)70年代維修改造，但尚未進(jìn)行大規(guī)模的除險(xiǎn)加固工作，至今水閘帶病帶險(xiǎn)工作，嚴(yán)重影響了水閘工程除害興利功能的發(fā)揮，給防洪帶來(lái)安全隱患，一旦遭遇洪災(zāi)，開(kāi)啟不靈影響泄洪與洪水調(diào)節(jié)將給當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的穩(wěn)定與和諧帶來(lái)不利影響。

2.2 病險(xiǎn)水閘嚴(yán)重影響著水閘興利效益的發(fā)揮。水是國(guó)家的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資源，水資源的調(diào)配顯得十分重要。隨著當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源需求增長(zhǎng)與水資源短缺這一矛盾日益突出。作為保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，水閘在水資源調(diào)配過(guò)程中的興利功能，顯得越來(lái)越重要。由于水閘病險(xiǎn)問(wèn)題的存在，水閘應(yīng)有的興利效益難以發(fā)揮，對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村、城鎮(zhèn)及工廠(chǎng)企業(yè)的生產(chǎn)生活帶來(lái)不利影響。通過(guò)水閘維修加固，加強(qiáng)管理與運(yùn)用，增加地表徑流和灌溉回歸水的攔蓄，從而緩解水閘上游沿岸水資源緊缺矛盾，為解決流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)缺水發(fā)揮重要的作用。

3、除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1 工程任務(wù)。某節(jié)制閘工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型水閘。主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)。橋梁荷載等級(jí)維持原設(shè)計(jì)汽-10，相當(dāng)于公路-Ⅱ級(jí)其車(chē)道荷載的效應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)，車(chē)輛荷載的效應(yīng)乘以0.7的折減系數(shù)。

通過(guò)對(duì)該閘除險(xiǎn)加固結(jié)構(gòu)及設(shè)備維修、改造，使水閘達(dá)到原有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，恢復(fù)原有功能，在滿(mǎn)足使用要求的情況下，保證結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定，確保水閘閘安全正常運(yùn)行。根據(jù)某節(jié)制閘存在的主要問(wèn)題及檢測(cè)結(jié)論，主要維修加固如下工程內(nèi)容：改造上下游護(hù)坡、護(hù)底；更新改造機(jī)架橋、啟閉機(jī)房；更新改造交通橋；對(duì)閘墩、底板及排架柱混凝土表面進(jìn)行鑿毛補(bǔ)強(qiáng)整體防護(hù)。

3.2 上下游護(hù)坡護(hù)底加固設(shè)計(jì)。本次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)對(duì)上、下游護(hù)坡護(hù)底全部拆除重建。重建后斷面尺寸基本保持原設(shè)計(jì)不變，漿砌石砂漿采用M10，上游護(hù)坡下鋪設(shè)土工膜防滲，下游護(hù)坡設(shè)反濾排水孔。

3.3 消能防沖設(shè)計(jì)。某節(jié)制閘消能工現(xiàn)狀為消力坎式消能構(gòu)造，共分兩級(jí)。經(jīng)復(fù)核，第一級(jí)消力坎高不滿(mǎn)足要求，池長(zhǎng)不滿(mǎn)足要求；第二級(jí)消力坎高滿(mǎn)足要求，池長(zhǎng)不滿(mǎn)足要求；海漫長(zhǎng)度不符合要求，拋石防沖槽深度偏淺。根據(jù)復(fù)核結(jié)論，現(xiàn)有消力池不滿(mǎn)足要求，需要拆除重建。

消能防沖采用采用下挖式消力池，池深1.0m。首端寬66m，末端寬74m。消力池總長(zhǎng)20m，其中斜坡段長(zhǎng)5m，水平段長(zhǎng)15m，底板為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.8m，下設(shè)C10素砼墊層，厚10cm。消力池出口設(shè)M10漿砌塊石海漫，寬74m，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)26m，漿砌石護(hù)底厚度為0.5m，下設(shè)碎石墊層厚10cm。兩側(cè)岸坡采用M10漿砌石護(hù)坡，厚0.4m，下設(shè)碎石墊層厚10cm，坡面設(shè)反濾排水孔。

海漫下游為拋石防沖槽，順?biāo)鏖L(zhǎng)17.0m，拋石深2.0m，表面砌干砌石，厚30cm，兩側(cè)岸坡為1：3，采用干砌石護(hù)砌，厚30cm。

3.4 防滲排水設(shè)計(jì)?，F(xiàn)狀防滲系統(tǒng)由上游粘土和鋼筋砼鋪蓋、兩岸漿砌石護(hù)坡下粘土層及閘室兩側(cè)刺墻共同組成。排水通過(guò)設(shè)在消力池底板的排水孔進(jìn)行，下設(shè)四級(jí)反濾。止水型式為混凝土結(jié)構(gòu)之間為塑料止水片，漿砌石與混凝土結(jié)構(gòu)之間為三布四油瀝青布。根據(jù)檢測(cè)，閘室段未發(fā)生明顯異常沉降、傾斜、滑移等情況，閘底板下土基無(wú)滲流異常；岸墻砂漿砌縫大部分脫落，部分有淘空，護(hù)坡排水管淤堵，導(dǎo)致護(hù)坡后土體排水不暢，下游護(hù)坡存在繞滲現(xiàn)象。本次除險(xiǎn)加固結(jié)合上、下游護(hù)坡、護(hù)底的處理，對(duì)防滲排水設(shè)施拆除后進(jìn)行重建。

3.5 混凝土表面破壞及裂縫處理。砼表面的麻面和脫落，屬于凍融剝蝕及碳化老化，采取的修補(bǔ)方法為“鑿舊補(bǔ)新”，即清除受到剝蝕作用損傷的老砼，鑿除厚度至新鮮混凝土面為宜，鑿除平均厚度3cm，然后澆筑或涂抹滿(mǎn)足特定耐久性要求的修補(bǔ)材料。

3.6 機(jī)架橋、啟閉機(jī)房設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)架橋及啟閉機(jī)房現(xiàn)狀情況，及存在問(wèn)題。為消除安全隱患，綜合考慮可采用A方案：機(jī)架橋及啟閉機(jī)房拆除改建，能徹底解決機(jī)架橋及啟閉機(jī)房安全隱患。

4、結(jié)語(yǔ)

魯北平原地區(qū)河道節(jié)制閘，多數(shù)為上世紀(jì)六七十年代建設(shè)的大中型水閘。以某節(jié)制閘為例研究此類(lèi)水閘的共性問(wèn)題，存在共性問(wèn)題主要是消能防沖設(shè)施不滿(mǎn)足規(guī)范要求，混凝土結(jié)構(gòu)碳化嚴(yán)重，裂縫較多，交通橋破損嚴(yán)重且不滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范強(qiáng)度要求。針對(duì)節(jié)制閘存在問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)狀實(shí)際，借鑒國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，滿(mǎn)足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，本著“科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、適用、耐久”的原則提出設(shè)計(jì)研究措施。滿(mǎn)足水閘的消能防沖要求，滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)安全，以使水閘結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)行便利，使水閘更好地發(fā)揮蓄水效益，服務(wù)當(dāng)?shù)孛裆?、發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)。