基于某水闸加固工程设计要点探究?
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发布时间：2023-02-12 18:45
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时间：2024-08-17 11:39
关键词：水闸；除险加固；工程布置；加固设计
1 工程概况
某水闸位于河道边上。1985 年开始建造，1982年完工并发挥效益。枢纽工程主要由翻板闸、左右岸灌溉发电进水闸、船闸、水轮泵站及灌溉渠系等建筑物组成。水闸建成后主要功能是拦蓄水量，提供农业灌溉用水，闸址控制流域面积为1300km2，工程设计灌溉面积 0.52 万亩，发电装机 400kW，水闸最大下泄流量 2790m3/s，是一座以灌溉为主、兼有发电、供水等综合效益的大型水闸工程。
水闸的闸坝坝轴线长110m，闸顶高程为64m，主要由翻板闸、船闸兼冲砂闸、左右岸灌溉发电进水闸、公路桥等建筑物组成，主要建筑物呈“一”字型布置，从左至右分别为：左岸灌溉发电进水闸、翻板闸、右岸灌溉发电进水闸。
2 工程存在的问题
2011年12月对工程进行了全面安全鉴定，鉴定确认该水闸为三类闸，属病险水闸，该水闸主要存在以下几方面的问题。
（1）工程按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，水闸过流能力满足设计要求。但翻板闸支铰锈蚀，启闭不灵，影响泄洪安全。
（2）闸坝均坐落于岩基上，闸基承载力满足要求，闸基扬压力呈无折减的线性分布。经复核，翻板闸溢流堰抗滑稳定满足要求，闸基抗渗稳定满足规范要求。下游岸坡挡墙抗滑稳定满足要求，但挡墙抗倾稳定不满足规范要求，现状浆砌石边墙存在多处裂缝、错位，挡墙基础局部已淘空。
（3）下游未设消能设施，现已冲刷成坑，任其发展，易淘刷闸基，影响闸坝稳定。
（4）进水闸钢闸门锈蚀严重，泄洪闸及进水闸因闸门槽变形，启闭困难，且采用临时架设葫芦启闭，泄洪安全难以得到保证；翻板闸支铰锈蚀，启闭不灵。
综上分析，现状的水闸存在诸多的安全隐患，及时对水闸建筑物进行除险加固，以保证工程运行的安全。
3 工程地质
水闸建筑物及其上游河床宽 100～130m，两岸发育一级阶地，阶面高程一般为 64～67m，宽百余米。闸下游河床略窄，两岸为岩质岸坡，坡度较陡，岸坡稳定性尚好。闸址区出露地层主要为三叠系灰岩及第四系全新统冲积粘土、砂、砾（卵）石。三叠系灰岩（T）一般弱～微风化，岩石致密坚硬，物理力学性质较好，弱透水性，闸址两岸及河床均有出露，岩层产状为 NE30°～40°/NW∠45°～55°。第四系全新统冲积层（alQ4）广泛分布于河床及两岸阶地。阶地冲积层具二元结构，一般上部为低液限粘性土，弱透水性，下部为砂、砾（卵）石，厚度 5～7m，透水性强。河床基本分布为砂、砾（卵）石，厚度 1～3m，含透水性好。
4 工程布置及主要建筑物
水闸是一座以灌溉为主、兼有发电、供水等综合效益的水闸工程。工程灌溉农田 0.52 万亩，发电装机 400kW，水闸最大下泄流量为 2790 m3/s。根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水闸设计规范》（SL265-2001）确定，本工程等别为Ⅱ等大型工程。根据本工程等别，确定泄水闸、左右岸灌溉闸为 2 级建筑物，次要建筑物级别为3级，临时建筑物为4级。校核洪水位（P =1%）为 69.26m；设计洪水位（P =3.3%）为67.76m；正常蓄水位为 64.00m；校核洪水位时最大下泄流量（P =1%）为2790m3/s；设计洪水位时最大下泄流量（P =3.3%）为2170m3/s。
工程主要建筑物布置从左至右依次为：左岸灌溉发电进水闸（胸墙式，单孔，净宽 4m，总长6.4m）、8孔泄水闸（驼峰堰堰型，每孔净宽 12.0m，共8孔，总长 113.0m）、右岸灌溉发电进水闸（胸墙式，单孔，净宽4m，总长6.4m）等，设计闸顶高程71.0m。
5 水闸加固工程设计
5.1 泄水闸加固设计
泄水闸布置在原公路桥上游侧，按原桥孔对应布置水闸，每桥孔上游布置水闸两孔，从右岸至左岸分别为 1 号～8 号孔，其中 4 号孔对应原船闸位置。考虑到水闸两岸均有灌溉发电进水闸，通航船闸仍按原船闸位置布置比较合适，并结合施工导流的布置，确定 4 号孔为预留船闸孔。
水闸闸室布置采用开敞式水闸，共8孔，其中4号孔为预留船闸孔，闸室结构布置均相同。闸室每孔净宽 12m，中墩厚 2.0m，边墩厚1.5m，闸墩顶高程 71.00m，闸室总宽度 113m，顺水流方向长度18m，闸室基础高程 58.50m。
水闸上游进口段护底高程 60.0m，护底顺水流方向长 25m。闸室下游设消力池，消力池底板高程60.0m，消力池段长度 9.30m，闸室段长度 4.0m，总长度 13.30m，原堰体 61.0m 高程以上部分拆除，剩余部分用作消力坎，消力池深 1m。
消力池下游海漫主要依据河道各种工况下的河道流速所确定。工程河道设计洪峰流量为2170m3/s，流速为 2.52m/s，相应下游水位 67.50m；校核洪峰流量为 2790m3/s，流速为 2.74m/s，相应下游水位68.97m；干砌块石海漫抗冲流速为3～4m/s，设计采用格宾块石笼海漫，抗冲流速可达到7m/s 左右，海漫末端坐落在原基岩上，故不设防冲槽。
5.2 灌溉进水闸加固设计
左右两岸灌溉发电进水闸，均分别易址改建在其所在地的公路桥上游侧，进水闸结构尺寸相同，故不分别阐述。进水闸均采用单孔胸墙式水闸布置，进水闸孔净宽 4m，孔底高程 61.50m，胸墙底高程 64.50m，边墩厚 1.2m。工作闸门布置在胸墙上游，采用平板钢闸门卷扬机启闭，启闭机安装高程76.50m，启闭机房建筑面积31m2。 拦污栅与检修闸门布置在工作闸门上游，清污平台布置拦污栅下游侧，清污平台及胸墙上游挡墙顶高程 65.0m，胸墙下游边墙顶高程 71.0m。进水闸引水渠靠水侧设拦砂坎，坎顶高程 61.50m，基础高程 59.0m。引水渠靠岸侧设导水边墙，墙顶高程65.0m，为混凝土重力式挡墙。
5.3 泄水闸的闸门设计和启闭设备
新建泄水闸共 8 孔，每孔净宽为 12.0m，闸底板高程 61.50m，闸墩顶高程 71.0m。泄水闸每孔设一扇工作闸门，结构型式为平面滑动钢闸门。采用工程塑料合金材料滑道支承，下游止水下游面板。闸门挡水高度为 3.5m，门高为 2.5m，门顶溢流。门体与埋件主要材料为 Q235，门体含加重共约 18t/扇，埋件重约 6t/孔，闸门运行条件为动水启闭。
启闭设备选择 QP-2×250kN 固定卷扬式启闭机，扬程 12m，共8台，重量为 5.4t/台，启闭平台高程为 76.50m。工作闸门上游侧设检修门槽，8孔共用一扇检修闸门，检修闸门静水关门，动水启门。
5.4 灌溉进水闸的闸门设计及启闭设备
灌溉进水闸为拆除重建，布置在泄水闸的两侧，共2孔，顺水流方向依次设置检修闸门、拦污栅、工作闸门。
检修闸门孔口尺寸为 4m×2.8m，底板高程 61.50m，闸墩顶高程 65.00m。每孔设一扇检修闸门，结构型式为平面滑动钢闸门，闸门及埋件主要材料为 HS 型手拉葫芦，门体重 3t/扇，埋件重 1.0t/孔。闸门静水关门，动水启门，启闭设备为临时设备。
拦污栅孔口尺寸为 4m×3.5m，底板高程 61.50m，闸墩顶高程 65.00m。每孔设一扇倾斜式拦污栅，拦污栅为平面滑动式钢栅，栅体及埋件主要材料为 Q235，栅重 3.0t/扇，埋件重1.0t/孔。拦污栅静水启闭，启闭设备为 HS 型手拉葫芦。
工作闸门孔口尺寸为 4m×2.5m，底板高程 61.50m，闸墩顶高程 71.00m。每孔设一扇工作闸门，结构型式为平面滑动钢闸门，闸门及埋件主要材料为 Q235，门体重 5t/扇，埋件重 3.0t/孔。闸门动水启闭，启闭设备为 QP-2×100KN 固定卷扬式启闭机，容量 2×100KN，扬程12.0m，自重2.5t/台，共2台，启闭平台高程为 76.50m。
6 结语
综上所述，通过对本水闸存在的问题分析，采取了有效的除险加固设计策略，经使用后得知，其设计取得了良好的效果，获得了一些的经济效益和社会效益。到目前为止，一些水闸工程仍存在许多安全隐患，将直接影响到当地居民的生产和生活，造成的经济损失和社会影响。所以为了确保工程的运行安全，发挥其正常的作用，必须对水闸进行了除险加固处理。
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