水闸除险加固工程设计分析

1、水闸除险加固工程设计分析梁善荣化州市水利规划设计服务中心 广东 化州525100摘要:水闸在灌溉、排涝、防洪、给水方面扮演着极为重要的角色，但由于种 种原因，一些水闸存在着严重的安全隐患，因此，对病险水闸进行除险加固意义 重大。本文结合水闸实例，阐述了水闸存在的问题，对水闸除险加固工程的设计 方案进行了研究，以确保水闸的安全运行，可供参考。关键词:水闸；存在的问题；除险加固；必要性；加固设计1前言水闸是水利工程的重要组成部分，在供水、灌溉、防洪、防潮、排涝等 方面发挥着重要作用。但随着使用年限的增加，以及各种自然因素和人为因素的 影响，有些水闸在运行过程中逐渐产生老化病害现象，导致水闸的安全性

2、、适用 性和耐久性下降，功能得不到正常发挥。因此，有必要针对存在问题的病险水闸 进行实地现状调查，对病险水闸进行除险加固设计，使水闸发挥其作用，保护人 民牛命财产安全。2水闸概况及存在问题某水闸控制流域92km2,是一座以灌溉、排涝、排洪的水闸工程。2008 年12月，水闸工程安全鉴定专家组对该工程进行了全面安全鉴定，鉴定确认该 水闸为四类闸，属病险水闸。主要存在如下工程问题：1）该水闸工程按20a 遇洪水设计，50a-遇洪水校核，过流能力不满 足设计要求。运行中上游淹没频繁，曾诱发多次漫堤、决口事件。上游河道淤塞， 严重影响河道行洪能力。2）经复核，闸门抗滑稳定安全系数较小，闸基防渗长度不足

3、。闸底板强 度不满足要求。溢流坝段存在闸基渗漏问题。混凝土普遍存在老化现象（剥蚀、 碳化、露石、露筋等），最大碳化深度已达0.8cmo节制闸边墩出现大面积混凝土 脱落，底板断裂，启闭柱、梁出现露筋现象。3）溢流坝表层混凝土剥蚀严重，裂缝较多。下游消力池水毁严重，下游 河床及两岸冲刷严重，冲坑深度约2m4m。4）泄洪闸闸门锈损，现已严重变形，不能使用。闸门启闭机容量满足要 求，但设备陈i口，机座断裂，螺杆弯曲。已无法满足工程正常运行要求。5）水闸工程管理、防汛、通讯设施简陋，防汛公路踣差，闸顶交通桥为 人行道，机动车辆无法通行。鉴定结论指出，根据水闸安全鉴定规定（sl214-98）和水闸安全鉴

4、定管理办法的评定标准，该水闸工程属四类闸。建议尽快进行除险加固。3工程地质该水闸工程总体地势西高东低，闸址地面高程23.18m42.63m«场地 内无不良物理地质作用。闸址覆盖层主要为第四系全新统洪冲积层（qpa，下伏 基岩为三迭系上统安源组仃3a）灰灰黑色长石石英砂岩、炭质页岩夹煤线。工程区水文地质条件较简单，地表水系发育，主要为富水河河水，接受 大气降水补给。地下水主要为基岩裂隙水和孔隙潜水。根据环境水对混凝土腐蚀 性评价标准：环境水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。泄洪闸底板基础置于砂卵砾石层上，物理力学性质较好，可满足上部荷载要求; 闸址右侧土坝，堤身填土抗冲性弱，填

5、筑质量较差，具中等透水性。建议坝身按 设计标准进行加高加宽，对堤身进行防渗加固处理，两侧边坡采取护坡处理措施。 堤基为砂卵砾石层，具强透水性，存在渗透变形（或破坏）的隐患，建议对其进行 防渗处理。砂卵砾石层及下伏基岩的物理力学性质均较好，不存在堤基沉降变形 问题。4工程除险加固的必要性该水闸是一座以灌溉、排涝、排洪的水闸工程，主要承担着农田灌溉用 水供水。工程运行几十年以来，由于水闸工程自然老化、水毁严重等原因，工程 效益难以发挥，且威胁下游安全。为确保工程经济效益的正常发挥和人民生命财 产的安全，促进地区繁荣和国民经济的稳步发展，对该水闸闸进行除险加固是非 常必要的。5工程布置及主要建筑物根

6、据水利水电工程等级划分及洪水标准（sl252-2000）.水闸设计规 范（sl265-2001），确定本工程等别为iii等。根据本工程等别，确定泄洪闸建筑 物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物为5级。5.1工程总体布置工程主要建筑物布置从左至右分别为：泄洪闸（开敞式，5孔，单孔净宽 6.0m）. 土坝（坝顶长度52.30m）o另外,还有左岸灌溉进水闸（涵管式，孔口宽度 1.0m）.右岸灌溉进水闸（涵管式，孔口宽度1.0m）下游河道整治。5.2泄洪闸加固设计泄洪闸采用开敞式有坎宽顶堰水闸布置，堰顶高程25.0m,共5孔，每 孔净宽6.0m,中墩厚1.3m,边墩厚l0m,闸室垂直方向长度

7、37.20m,顺水流 方向长度9.0m,闸室基础高程24.0m,闸顶高程31.00m。工作闸门采用平板钢 闸门垂直启闭，三孔闸门顶高程29.10m,两孔闸门顶高程28.60m,启闭机排架 顶高程36.70m,启闭机房建筑面积177m2o交通桥布置在工作闸门下游侧，桥 面高程31.00m,考虑到两岸交通要求，桥面宽采用4.0m。在水闸上游处设置混凝土铺盖，混凝土铺盖顶高程为24.50m，顺水流 方向长15.0m,底板厚0.4rm水闸进口处右侧设置混凝土导墙，导墙总长24.60m, 左侧设置混凝土导墙，导墙总长50mo两侧导墙采用均重力式挡墙，墙顶高程为 29.60m；墙顶宽0.5m,边坡为1:0

8、.5,墙底高程为24.0m。闸室下游连接段主要布置有：斜坡段、消力池、海漫以及排水渠。闸室 与消力池之间的连接段底板边坡为1:4,长3.2m,闸室底板高程25.00m,消力 池底板高程24.20mo消力池底板水平段长10.80m,底板厚度0.7m,池深0.80m, 坎顶高程为25.0mo消力池左右边墙均采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程为 29.60mo排水渠进口消力池后采用格宾护垫、干砌块石海漫护底，长45m,海 漫后设置深2m的防冲槽，边两侧边坡均为2m,长7.6m。两侧护坡采用栓预制 块护坡，护坡顶高程按地面填土高程确定为28.0mo 10a-遇的下游水位高程为 27.95m,所以下游连接段

9、两侧地面的填土高程为28.0m5.3 土坝加固设计原泄洪闸左侧的土坝段严重塌陷，坡脚淘空，下游包头浆砌石护坡严重 倒塌；右侧土坝段坡面严重塌陷，坡脚淘空，最右侧坝段曾3次决口。本次设计中，原泄洪闸左侧土坝处全部到交通桥相同高程31.00m,成 为上闸道路。所以，本次设计土坝位于新建泄洪闸右侧，土坝右侧与原右岸灌溉 渠的右岸田地相接。填平原右岸灌溉渠形成的冲沟，根据现状地形的要求，土坝 上游段填筑高程位29.00m.,下游段的填筑高程为29.60mo土坝为均质黏土坝，沿坝轴线方向，坝段长度为53.2m。土坝坝顶高程 为31.00m,宽为4m的混凝土坝顶路。上游坝坡均为3采用混凝土预制块护 坡，先

10、拆除现状护坡块石表层，整平坝坡，然后铺填10cm厚砂卵石垫层，再于 垫层表面铺设c15混凝土预制块，板厚取10cmo下游坝坡均为1： 2.5；下游采 用草皮护坡，根据需要设置贴坡排水，底脚设1.0m宽排水沟。现状土坝达不到 设计标准，需要对土坝上游坝坡加高培厚，上游坝坡及坝身均用黏土填筑。5.4左右岸灌溉进水闸加固设计右岸灌溉进水渠位于桩号0+049.70处，为坝下灌溉涵管进水方式。涵 管进口设置进水闸，出口与原灌溉渠衔接。进水闸孑l口尺寸1.0m×1.0m, 顺水流方向长6m,宽2.2m。底高程27.0m,底板厚0.6m,闸墩厚0.6m,闸墩 顶高程为29.60mo采用铸

11、铁闸门螺杆启闭机启闭，闸房面积为7m2o进水闸后 采用钢筋混凝土矩形箱涵，孑l口尺寸1.0m×1.0m,涵管长度64.0m。左岸灌溉进水渠位于泄洪闸右侧混凝土导墙桩号0-022.60处，涵管进口 设置进水闸，出口与原灌溉渠衔接。进水闸孑山尺寸l.om×1.0m,顺水流 方向长6m,宽2.2m。底高程为28.0m,底板厚0.6m,闸墩厚0.6m,闸墩顶高 程为29.90mo采用铸铁闸门，启闭机平台板高程32.10m，闸房面积为7m2o进 水闸后采用钢筋混凝土矩形箱涵，孑l口尺寸1.0m×lom,壁厚0.3m,涵管 长 48m o5.5泄

12、洪闸的闸门和启闭设备泄洪闸共布置有5孔，孔净宽为6.0m,底板高程为25.00m，闸顶高程 为31.00m,工作闸门采用平面滑动钢闸门，其中3扇6.0m×14.1m, 2扇 6.0m×13.6m,平时2扇6.0m×13.6m的闸门门顶需要溢流排水,门 顶需要设导排水装置。汛期当上游来水水位超过28.60m吋，工作闸门动水启门， 闸门开启锁定在闸墩顶，选用qpq-2×1100kn固定卷扬式启闭机，容量 2×1100kn,扬程8.0m,每孔1台，共5台。当水位下降到低于28.60m吋， 工作闸门靠自重可动水闭门。6结语总之，水闸在灌溉、防洪、排涝、减灾等方面有着重要地位，