攔河閘除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)論文

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1除險(xiǎn)加固工程的必要性

依據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)定》(LS214—98)，遼寧省水利水電科學(xué)研究院對(duì)西五官攔河閘進(jìn)行安全鑒定，并形成了《凌源市西五官攔河閘進(jìn)行安全鑒定報(bào)告書(shū)》，將西五官攔河閘安全類別評(píng)定為四類，具體鑒定結(jié)論如下:

1)工程過(guò)流能力不足，無(wú)法滿足本河段防洪要求。

2)翻板閘閘門、底板、支墩、翼墻等構(gòu)造物嚴(yán)重?fù)p壞，無(wú)法正常運(yùn)行。

3)進(jìn)水閘閘門全部丟失，無(wú)機(jī)電設(shè)備、無(wú)啟閉機(jī)、無(wú)觀測(cè)設(shè)施。

4)閘室滲透穩(wěn)定未能滿足相關(guān)要求，消能防沖設(shè)施完全損壞。

5)混凝土強(qiáng)度、凍融、炭化、剝蝕局部未能滿足相關(guān)要求。

6)閘前淤積深度超過(guò)1.5m，大部分位置與閘門頂部齊平。總的來(lái)說(shuō)，沉陷變形問(wèn)題、穩(wěn)定問(wèn)題、滲漏問(wèn)題、閘前淤積問(wèn)題是西五官攔河閘的主要病險(xiǎn)問(wèn)題，不僅對(duì)其使用功能的發(fā)揮造成嚴(yán)重的影響，而且對(duì)下游地區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成一定威脅，急需進(jìn)行治理。

2工程布置及主要建筑物加固設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)原則與依據(jù)

根據(jù)西五官攔河閘的實(shí)際情況，本次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)采用以下原則:

1)嚴(yán)格根據(jù)工程規(guī)劃及相關(guān)文件的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2)設(shè)計(jì)成果需滿足國(guó)家和水利水電行業(yè)現(xiàn)行的規(guī)范與規(guī)程。

3)水閘防洪設(shè)計(jì):水閘泄洪能力設(shè)計(jì)以河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù);由于早年河道防洪規(guī)劃已經(jīng)考慮水閘的影響，因此除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，水閘泄洪能力不低于原水閘標(biāo)準(zhǔn);需進(jìn)行河道清灘(淤)。

4)引水閘設(shè)計(jì):引水閘規(guī)模沿用原有設(shè)計(jì)，在滿足引水灌溉流量要求的同時(shí)，確保泄流、過(guò)流能力不小于原閘;引水閘閘室、閘門、上部結(jié)構(gòu)、啟閉設(shè)備重新設(shè)計(jì)，閘底板上部混凝土需鑿除置換，效能防沖設(shè)施整體拆除重建。

5)引水閘啟閉設(shè)備選擇手電兩用螺桿啟閉機(jī)。

6)水利自動(dòng)翻板閘設(shè)計(jì):結(jié)合翻板閘實(shí)際情況，處理原則為拆除新建，并于下游增設(shè)消能防沖設(shè)施;考慮原水力自動(dòng)翻板閘依靠水力開(kāi)閉閘門，無(wú)需人為開(kāi)閉，因此新建翻板閘選用液壓自動(dòng)翻板閘。

7)溢流壩設(shè)計(jì):結(jié)合溢流壩實(shí)際情況，處理原則為拆除原有土石結(jié)構(gòu)，增設(shè)消能防沖設(shè)施，與右岸翻板閘統(tǒng)一新建液壓自動(dòng)翻板閘。

2.2閘型與軸線的選擇

2.2.1攔河閘軸線本次設(shè)計(jì)是將原閘拆除后新建攔河閘，因此攔河閘軸線沿用原有軸線。

2.2.2攔河建筑物形式本攔河閘原有壩型為水力自動(dòng)翻板閘，因此備選壩型包括水力自動(dòng)翻板閘、液壓翻板閘和橡膠壩。水力自動(dòng)翻板閘具有成本低、操作簡(jiǎn)單、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但本河道泥沙含量較大，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，淤積問(wèn)題將會(huì)使部分閘門無(wú)法正常開(kāi)啟，因此予以排除。橡膠壩具有成本低、安裝簡(jiǎn)易、塌壩后阻水建筑物少等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在使用年限較短、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高、泵房投資較大等缺陷，為確保運(yùn)行可靠性予以排除。液壓翻板閘具有使用年限長(zhǎng)、可靠性高、便于管理維護(hù)、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)勢(shì)，但初期投資較高，金屬結(jié)構(gòu)安裝工作量較大。經(jīng)過(guò)綜合考慮并參考業(yè)主意見(jiàn)，本攔河閘最終選用液壓翻版閘型式。

2.3引水閘

引水閘設(shè)計(jì)原則為加固后過(guò)流能力不低于原有水平，孔口底高程為原設(shè)計(jì)高程376.20m，仍采用單孔，孔口凈高1.00m、凈寬1.20m。引水閘閘址位于左右岸，基礎(chǔ)為砂礫石，閘室結(jié)構(gòu)需同時(shí)滿足自身穩(wěn)定性與應(yīng)力要求。為方便工程管理與操作，引水閘型式為穿堤涵型式、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用手電兩用的螺桿啟閉方式，閘門選用平板鋼閘門。

2.4工程總體布置

西五官攔河閘閘室段總長(zhǎng)156.80m，共有17孔，閘門凈寬8m，每2孔閘墩設(shè)置一沉降縫，分縫處閘墩寬1.5m，不分縫處閘墩寬0.8m;左右邊墩寬1.2m，分別于兩岸堤防、擋土墻形成平臺(tái)，控制泵房設(shè)置于右岸下游側(cè)擋土墻回填平臺(tái)處。

2.5閘室結(jié)構(gòu)布置

2.5.1閘室形式為滿足汛期泄洪要求，采用開(kāi)敞式閘室，堰型采用寬頂堰。

2.5.2閘底板頂高程為兼顧基礎(chǔ)抗凍以及減少淤積的要求，確定閘底板頂高程為375.50m。

2.5.3閘門尺寸根據(jù)引用灌溉流量時(shí)對(duì)上游水頭的實(shí)際要求，攔河閘設(shè)計(jì)擋水高度確定為1.60m，閘門向上游傾斜擋水(傾斜角45°)，垂直擋水高度1.60m，閘門凈寬8m。

2.5.4閘墩布置閘墩包括三種尺寸，左、右邊墩厚1.20m，底板每?jī)煽滓环挚p，分縫位置在中墩上，分縫中墩厚1.5m共8個(gè)，不分縫中墩厚0.8m共8個(gè)。由于閘墩上部需設(shè)置人行橋，所有中墩與底板長(zhǎng)8.00m，上游端頭采用半圓形，半徑隨墩厚而變化;下游端頭半圓形。分縫中墩上、下游連接處設(shè)置651型橡膠止水帶，閘墩頂高程378.10m。

2.6人行橋設(shè)計(jì)

為滿足液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作和檢修的實(shí)際要求以及方便兩岸交通，于閘墩上設(shè)置人行橋一座。橋面高程381.22m，與兩岸防護(hù)堤平順連接。人行橋采用混凝土槽型板橋，橋面凈寬3m，鋪裝層采用C30小石混凝土，最小厚度0.07m，橋面橫向坡比1%，以利于橋面排水。梁板高0.70m，寬0.8m，單跨布設(shè)4道梁。人行橋單跨長(zhǎng)度9.10m，共計(jì)17跨，全場(chǎng)155.60m(包括縫寬)，橋面欄桿采用金屬欄桿。

2.7擋土墻設(shè)計(jì)

左右岸擋土墻分別位于左右岸邊墩上、下游，采用懸臂式鋼筋混凝土擋土墻，混凝土標(biāo)號(hào)C20W4F200。左岸擋土墻上、下游段長(zhǎng)度分別為17.89m、23.44m，墻頂設(shè)計(jì)高程380.28m，最大墻高7.58m，墻后回填與墻頂?shù)雀?。下設(shè)素混凝土墊層10cm，墻后設(shè)置豎向、橫向排水盲溝。右岸擋土墻上、下游段長(zhǎng)度分別為14.94m、24.54m，墻頂設(shè)計(jì)高程380.28m，最大墻高7.58m，墻后回填與墻頂?shù)雀?。下設(shè)素混凝土墊層10cm，墻后設(shè)置豎向、橫向排水盲溝。

2.8引水閘設(shè)計(jì)

為滿足灌溉需求，在攔河閘左右岸設(shè)置流量為1m3/s的引水閘，由于設(shè)計(jì)流量相同，因此左右岸引水閘的閘門尺寸、涵洞尺寸以及進(jìn)口底高程均采用相同設(shè)計(jì)。引水閘進(jìn)、出口底板高程分別為376.20m、376.05m，涵洞底坡為1%，閘室段與涵洞總長(zhǎng)15m，進(jìn)出口均為鋼筋混凝土鋪砌，鋪砌厚度為0.2m。

2.9河道清灘設(shè)計(jì)

河閘附近河床淤積問(wèn)題較為嚴(yán)重，不僅減少了進(jìn)水閘取水量，同時(shí)也會(huì)削弱行洪能力，因此需進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖杩Ｇ逵?。根?jù)本工程實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合除險(xiǎn)加固工程布置，確定閘0－160m～0+160m樁范圍內(nèi)除建筑物外的河道需要清灘。其中，上游閘0－160m～閘0－010m樁號(hào)需清灘至375.50m高程;下游閘0+056m～閘0+160m樁號(hào)需清灘至375.20m高程，河床兩側(cè)清灘開(kāi)挖邊坡為1∶2。

2.10護(hù)岸設(shè)計(jì)

為確保兩岸邊坡在清灘后的穩(wěn)定性，需對(duì)攔河閘0－160m～閘0+160m的河岸邊坡采取防護(hù)措施(攔河閘范圍內(nèi)除外)。護(hù)坡采用厚度為0.3m的格賓石籠，下設(shè)厚度為0.2m的砂礫石墊層，下格賓石籠與河道內(nèi)海漫相接。

3結(jié)語(yǔ)

西五官攔河閘除險(xiǎn)加固工程施工結(jié)束后，工程設(shè)計(jì)的各項(xiàng)目標(biāo)與要求均得到實(shí)現(xiàn)，施工質(zhì)量良好，長(zhǎng)期以來(lái)影響攔河閘使用效能正常發(fā)揮的各類問(wèn)題得到了有效解決，工程取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

作者：張顯龍 單位：朝陽(yáng)縣河道管理所