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摘要:水閘除險加固具有重要的經濟、社會價值，為提高某病險水閘安全性，通過現場調查，查明水閘現狀，分析水閘主要存在的問題，準確獲取水閘控制流域水位線，為水閘除險加固設計提供參數;通過分析計算文章提出的水閘閘室加固方案滿足水閘高程、過流以及防滲需求，可提高水閘安全性。

關鍵詞:水閘除險加固;水位線推求;工程設計;水閘過流能力

0引言

水閘樞紐具有調蓄洪水、改善灌溉條件的作用，20世紀以來，修建的水閘在長期使用及維護不當造成水閘安全系數下降，針對這種水閘則需要進行除險加固治理。邵杰等［1］認為高壓噴射灌漿在水閘加固工程中，治理效果較好;劉振等［2］以張公橋工程為例，研究泄洪建筑物布置方式，認為采用9孔泄洪閘方案除險加固效益突出;徐瑞榮［3］從工程實例出發，分析水閘設計中計算結構穩定性的要點;王玉瓊［4］通過監測數據，擬合出不同工況條件下，水閘的過閘流量;應春婷［5］、李新國［6］認為水閘滲漏是影響其性能的一個重要因素，應當重視水閘防滲設計。基于以上研究，探討某水閘除險加固工程設計。

1水閘概況及主要存在的問題

1.1水閘現狀

通過現場調查，東閘閘底高程－1.0m，共3個凈寬15.6m的閘孔，西閘閘底高程－1.1m，共4個凈寬16.25m的閘孔。東、西兩水閘凈寬111.8m，屬Ⅱ等大(2)型工程。水閘樞紐工程設計灌溉農田面積3533.3hm2，防洪工程保護人口25萬，工農業總值30.50億元。

1.2主要問題

(1)閘室底板、閘墩等部位混凝土碳化明顯，牛腿碳化深度達13.0mm。(2)閘墩下游面高度不足，當100a一遇洪水時，閘門全開，閘門大部分脫離閘墩。(3)閘底板與閘門接觸處混凝土撞損較為嚴重，形成不規則的鋸齒狀，最大空隙高5cm，漏水嚴重。(4)閘門高程不足，混凝土脫落，鋼筋銹蝕，面板滲漏，閘門支臂均出現不規則小裂縫。(5)工作橋大梁上游面出現多條不同程度的裂縫，中間孔大梁有貫穿性裂縫。(6)工作橋橋面預制板混凝土局部脫落、混凝土開裂，鋼筋銹蝕嚴重。(7)閘墩上螺旋樓梯存在裂縫。(8)右岸上、下游護岸被洪水沖刷，造成嚴重塌方。(9)上游鋪蓋、下游消力池和海漫被水沖毀，且下游河床下切深度很大，嚴重威脅閘室安全。(10)水閘管理房墻體有裂縫，已成危房;(11)閘門啟閉機破舊，齒輪接觸面傾斜，局部磨損嚴重，鋼絲繩磨損較為嚴重。(12)電氣設備老化，部分接觸器燒灼嚴重。(14)東泄洪閘由橡膠壩改造而成，現閘室邊墩背水側原橡膠壩充水泵房未回填，存在安全隱患。

2水位推算

根據實測的水深地形圖，從樁號0+000(水閘處)向下游依次取典型斷面，直至樁號23+091處，全長約23.1km，本次共選取68個斷面進行計算，以最下游第一個斷面，即樁號23+091)作為水面線推求的起推斷面，河道糙率為0.024進行計算。

3水閘工程設計

3.1閘頂高程設計

根據規范要求，設計水閘閘頂高程，計算結果見表2。

3.2水閘加固設計

3.2.1東閘加固設計

本次除險加固設計閘室下部結構均維持不變，中墩和邊墩上部原工作橋支墩分別拆除到8.00m和7.00m高程，然后原墩頂面鑿毛，采用C25混凝土加高閘墩，閘墩上、下游端均加高到10.10m高程，中部工作橋下閘墩加高到12.70m高程，中后部閘墩最大加高到14.60m高程，并設踏步做為從工作橋下到下游閘墩頂部的交通道。為方便閘門檢修，下游閘墩頂設0.2m厚的預制板平臺，中墩向兩側、邊墩向內側各飄出1m，并設鋼爬梯與牛腿連接，預制平臺周圍和閘墩踏步兩側均設不銹鋼欄桿。原閘門側軌埋件均拆除更換，閘室底板增設閘門底坎埋件。中墩牛腿受拉區采用黏貼碳纖維加固，邊墩牛腿受拉區增設兩條受拉扁鋼，并統一做除銹防銹處理。原閘墩側面和閘室底板頂面均做防碳化處理。工作橋為C25混凝土連續梁橋，單跨凈長15.6m，總長度53.9m，右端挑出邊墩0.7m，橋面寬6.3m，橋面頂高程為14.60m，梁高1.8m，梁寬0.3m;啟閉機室寬6.0m，長53.2m，高4.80，啟機室樓面高程14.60m。為方便工作橋與右岸連接，在原右側橋臺頂部新設C25混凝土橋帽，由橋臺到工作橋大梁懸臂設C25混凝土人行橋，人行橋頂高程14.60m，寬4.50m。閘室兩側原充水泵室采用C20埋石混凝土回填，原左側水池采用石渣回填，兩側地面均整平到7.50m高程，并采用C20混凝土護面0.1m厚，護面下設粗砂墊層。

3.2.2西閘加固

本次除險加固閘室下部結構保持不變。所有閘墩均拆除到11.20m高程，閘墩上游9m長范圍內采用C20混凝土加高，工作橋下部閘墩加高到12.20m高程，2#、3#、4#閘墩其余部分加高到12.7m高程，1#、5#墩后部5.45m長范圍閘墩最大加高到14.20m高程，頂面向后下傾斜做成踏步;閘門側軌和底坎埋件進行更換;工作橋采用2跨一整體的連續梁橋結構，在3#閘墩頂中部分縫，工作橋總長度78.80m，橋面寬6.70m，梁底高程12.20m，梁頂高程14.20m，梁高2m，梁寬0.3m;啟閉機室樓面高程14.20m，總長度78.8m，寬6.0m，高4.80m。現狀閘墩后部交通橋為雙曲拱橋，共4跨，中間兩跨單跨凈寬35.50m，兩邊跨單跨凈寬14.0m，總長度114m，橋面寬6m，橋面高程11.20m，分別以1#、3#、5#閘墩為橋墩和兩側橋臺連接。本次除險加固下部主拱圈保持不動，橋面高程、長度、寬度保持不變，拆除上部腹拱圈、漿砌石側墻、路面和部位開裂的腹拱圈支墩重做;側墻、支墩、腹拱圈均采用C20混凝土;橋上填料采用摻6%水泥粉煤灰，路面結構為C25混凝土，路面厚0.22m，摻6%水泥石粉墊層厚0.2m;橋面兩側設C20混凝土防撞墻高0.8m，上設Φ100mm不銹鋼扶手。主拱圈、閘室混凝土底板和牛腿均做防碳化處理。閘墩進行充填灌漿，灌漿材料采用1∶3水泥砂漿，每個閘墩沿中線布置一排孔，孔間距2m，共布置37孔，灌漿壓力不大于49kPa。

3.3水閘水力及滲流驗算

3.3.1水閘過流能力驗算

根據規范公式，計算水閘過流能力見表3。可以看出設計洪水和校核洪水時，閘上、下游水位差分別為0.24m、0.35m，在水閘常用水位差0.1－0.3m范圍內或其附近，說明原水閘總凈寬度是合理的，不會因為閘孔寬度太小導致不經濟的增加上游淹沒損失和上游防洪壓力。

3.3.2水閘防滲能力驗算

根據地質報告，東泄洪閘地基為中風化粉砂巖，西泄洪閘地基2#閘墩以右地基上層為礫石層，再向下為粉質黏土和粉砂巖，2#閘墩以左閘墩下有一層人工填筑的黏土防滲層，黏土防滲層下為粉砂巖地層。本次設計根據不同的地基類型采用不同的方法，強風化巖地基根據其風化土類型(粉質黏土)按滲徑系數法確定其防滲長度，中風化巖不計算滲徑長度，滿足穩定和上部布置要求即可，礫砂層按改進阻力系數法計算其滲流比降。可以看出，礫砂地基防滲計算不滿足規范要求，需做防滲處理。本次加固設計采用高噴墻截斷礫砂層，加固后防滲即可滿足要求。

4結論

現場調查水閘現狀，推求水閘控制流域水位線。通過理論計算方法，計算水閘設計高程，并提出東、西兩處水閘加固方法，通過驗算，加固后的水閘滿足過流、防滲要求，文章提出的水閘加固方案可為類似水閘加固工程設計提供參考。

參考文獻:

［1］邵杰，孫承坪，周路寶.大中型病險水閘的成因及除險加固措施分析［J］.水利規劃與設計，2019(02):112－115.

［2］劉振，白斌.張公橋除險加固工程泄洪建筑物布置與設計［J］.水利規劃與設計，2018(11):183－186.

［3］徐瑞榮.水閘除險加固設計結構穩定計算注意事項［J］.東北水利水電，2019，37(03):15－17.

［4］王玉瓊，林立峰.胡家岸引黃水閘過閘流量計算分析［J］.山東水利，2019(02):8－10.

［5］應春婷.水閘滲透及防滲設施分析［J］.治淮，2019(02):41－42.

［6］李新國.耿樓樞紐節制閘滲流場數值模擬分析［J］.治淮，2018(02):15－16.

作者:楊婷婷 單位:廣東省江門市科禹水利規劃設計咨詢有限公司