德州市津期店節(jié)制閘除險加固設(shè)計

杜寶杰，于 芳，吳金磊

（德州市水利局，山東 德州 253014）

津期店節(jié)制閘位于夏津縣雷集鎮(zhèn)津期店村東南馬頰河干流129+022里程處，興建于1971年。設(shè)計防洪流量為607 m3/s，相應(yīng)閘上水位23.72 m（黃海，下同），排澇流量403 m3/s，相應(yīng)閘上水位22.85 m，設(shè)計蓄水量555萬m3，最大蓄水量670萬m3，年調(diào)節(jié)水量 1 665萬m3。

該閘為鋼筋混凝土開敞式河道型平底水閘，閘室總長71.7m，共8孔，平板鋼閘門，閘門尺寸為8 m×5m，閘基為鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)，閘底板高程18.2 m，閘基土主要為砂壤土。閘墩、承臺均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘底板上游設(shè)30 m長黏土鋪蓋，頂部設(shè)20 m長漿砌塊石保護(hù)。上游鋪蓋及護(hù)底段的邊坡采用漿砌塊石護(hù)坡，鋪蓋護(hù)坡下設(shè)黏土防滲層，上游護(hù)坡段總長30 m。閘底板下游設(shè)23.5 m長鋼筋混凝土護(hù)坦，采用二道消力坎消能。護(hù)坦下游設(shè)10 m長的漿砌塊石海漫和5m長的防沖槽。護(hù)坦、海漫、防沖槽段的邊坡均采用漿砌塊石護(hù)坡，下游護(hù)坡總長38.5 m。機(jī)架橋柱為鋼筋混凝土排架式結(jié)構(gòu)，機(jī)架橋采用T型梁型式，橋面寬3.6 m。配有手電兩用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)8臺，其中啟門力2×25 t 2臺，啟門力2×12.5 t 6臺，有外接電源100 kV高壓線，并備有50 kW柴油發(fā)電機(jī)組1部。該閘附設(shè)交通橋1座，載重能力為8 t，橋面寬6 m。

1 存在的主要問題

依據(jù) 《馬頰河夏津縣津期店節(jié)制閘安全檢測評估報告》，津期店節(jié)制閘目前主要存在如下問題：

1.1 混凝土碳化嚴(yán)重

測點的最大碳化深度為39.0 mm，而與之相對應(yīng)構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層設(shè)計厚度為5.0 cm，實際厚度不均勻，最薄處僅1～2 cm，混凝土碳化深度的發(fā)展直接影響結(jié)構(gòu)耐久性，已引起鋼筋銹脹、混凝土產(chǎn)生順筋裂縫，混凝土保護(hù)層脫落等問題，直接影響水閘安全。

1.2 閘墩鋼筋銹蝕，閘基滲透變形

由于歷史和施工的問題，從資料及檢測成果顯示：閘墩、機(jī)架橋墩施工時部分模板立模時加固不牢、密封不嚴(yán)，鋼筋保護(hù)層未采取適當(dāng)措施控制，造成混凝土表面蜂窩、麻面、孔洞嚴(yán)重，鋼筋保護(hù)層厚度亦不均勻，多處主筋表面裸露，鋼筋銹蝕嚴(yán)重。

閘基已產(chǎn)生滲透變形，閘底板斷裂，護(hù)坡塌陷。滲透變形對閘室安全已構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

1.3 其他問題

1）啟閉機(jī)老化，運(yùn)行年限超期，效率低、耗能高，抽檢的多數(shù)指標(biāo)不合格，存在安全問題，已不能安全運(yùn)行。

2）上游連接段護(hù)砌長度不夠，且無翼墻，不能有效地防滲和護(hù)土。交通橋主梁裂縫、混凝土脫落、露筋、鋼筋銹蝕嚴(yán)重，處于頻危狀態(tài)。未裝設(shè)測壓管，缺少長期觀測資料。

2 除險加固設(shè)計

2.1 閘底板高壓噴射灌漿防滲

經(jīng)過多年運(yùn)行，閘底板出現(xiàn)裂縫、傾斜，直接影響閘室的穩(wěn)定性，為增長滲徑，提高地基滲透性，除險加固擬在距閘底板上游齒墻內(nèi)側(cè)20 cm處采取高壓噴射灌漿防滲帷幕，灌漿孔間距1 m，孔深10 m，以增加滲徑，提高滲透穩(wěn)定性；對大小底板采用充填灌漿以提高地基承載力，改善地基抗?jié)B穩(wěn)定性，壓力灌漿采用梅花布置，孔間距2 m，深3 m，每孔順?biāo)鞣较虿荚O(shè)3排。

2.2 改建閘墩，更換鋼閘門及啟閉設(shè)備

津期店閘下游為德州市引黃線路馬頰河段的一部分，對承擔(dān)上游污水起到至關(guān)重要作用，是德州市飲水安全工程的關(guān)鍵，為保證下游飲水安全，擬對閘底板以上部分拆除重建。

1）閘墩。改建閘墩高7 m，墩頂高程25.20 m，厚1.1 m，順?biāo)鞣较蜷L11 m，閘室中部閘墩側(cè)設(shè)70 cm×30 cm閘門槽，置8 m×5.8 m雙吊點平板鋼閘門，其上游側(cè)設(shè)60 cm×25 cm檢修工作門槽，鋼結(jié)構(gòu)疊梁平板門；中墩墩身上下游設(shè)半圓頭。

2）排架、機(jī)架橋。重建鋼筋混凝土排架柱截面尺寸為60 cm×60 cm，橫梁頂高程32.10 m，柱間凈距200 cm；機(jī)架橋為2根T型梁共8孔，每塊橋面板尺寸為 9.08 m×1.72 m×0.15 m，主梁尺寸為 9.08 m×0.85 m×0.85 m。

3）啟閉設(shè)備。共8套2×25 kN卷揚(yáng)啟閉機(jī)，在排架柱上高程28.90 m處設(shè)檢修門吊車梁牛腿，下掛I36c軌道，軌道上設(shè)2×5 t電動葫蘆進(jìn)行啟閉。

4）交通橋。因底板以上部分拆除重建，需重新布設(shè)交通橋，橋面高程25.88 m，凈寬3.5 m。

2.3 重建啟閉機(jī)房及橋頭堡

為更好地提供啟閉機(jī)運(yùn)行環(huán)境，便于集中對啟閉設(shè)備進(jìn)行控制，需重新建設(shè)啟閉機(jī)房和橋頭堡。閘室左側(cè)設(shè)橋頭堡，共3層，啟閉機(jī)房長74 m，寬4.2 m，層高11.62 m，左側(cè)橋頭堡作為啟閉機(jī)集中控制室、滲壓集中觀測室。

2.4 增加弧形翼墻滲徑

為增加繞滲滲徑，提高滲透穩(wěn)定性，除險加固時，在上下游設(shè)C25鋼筋混凝土弧形翼墻。岸墻以閘室邊墩代替，上下游設(shè)圓弧形翼墻與岸坡相連，上游翼墻頂高程為25.20 m，下游翼墻頂高程為24.20 m，翼墻為扶壁式鋼筋混凝土弧形擋土結(jié)構(gòu)，與1∶3的護(hù)坡相連。

2.5 消能防沖布置

經(jīng)多年運(yùn)行，地基發(fā)生滲壓破壞，導(dǎo)致反濾失效，除險加固擬對閘室下游進(jìn)行改建，依次布置1.5 m鋼筋混凝土反濾蓋板、維修鋼筋混凝土消力池，由于第二道消力坎段厚30 mm，不滿足防沖要求，需加厚20 mm；加長至20 m漿砌石海漫；改建拋石防沖槽，長8 m，深2.00 m，底寬5.00 m，頂高程17.2～18.2 m，為一倒梯形?？紤]現(xiàn)有河道洪水位斷面較寬，緩流防沖可不計。

2.6 觀測設(shè)備布置

由于未裝設(shè)測壓管，用于垂直位移和水平位移觀測的各項基點大多已損壞或丟失，故在此除險加固中布設(shè)。

1）滲流觀測。自邊墻起，每隔一墩設(shè)一測壓井，共4組；觀測孔分別設(shè)在邊墩及中孔兩側(cè)閘墩檢修門槽平臺處，通過管路與承臺底部上下游齒坎內(nèi)測壓管進(jìn)水箱相連。

2）沉陷觀測。采用瓷瓶沉陷觀測點，設(shè)在每個閘墩頂部下游平臺上。

3）位移觀測。位移觀測盒設(shè)在邊墩頂部上下游兩端平臺上，并在灘地上設(shè)水平位移觀測平臺各1處。

2.7 配電控制布置

由于原配電設(shè)施老化失修、安全性差，除險加固擬重新布設(shè)配電設(shè)施。津期店閘工程規(guī)模為中型，建筑物級別為3級。根據(jù)本工程的重要性，確定用電負(fù)荷為3級，設(shè)置主、備2個電源供電。主電源采用專用10 kV架空輸電線路供電，節(jié)能變壓器容量10 kVA，備用電源采用柴油發(fā)電機(jī)組。

2.8 管理機(jī)構(gòu)設(shè)置

為減少占地、節(jié)省投資，擬對原閘管所進(jìn)行改造，包括鍋爐房、食堂、倉庫、車庫、油庫、配電間、水塔、機(jī)井、變電站、廁所等附屬設(shè)施；共建筑面積550 m2，對管理所院內(nèi)進(jìn)行綠化，主要內(nèi)容有綠化、院內(nèi)路面鋪設(shè)、圍墻；配備管理人員10人。

3 工程效益

津期店節(jié)制閘除險加固后，通過控制運(yùn)用，利用閘前調(diào)蓄功能，灌溉面積達(dá)2 666.67 hm2，工程控制面積內(nèi)主要種植小麥、玉米、棉花，復(fù)種指數(shù)1.6。若采用缺水損失計算法計算年灌溉損失，50年一遇平均灌溉效益為260萬元?？紤]到隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，今后發(fā)生同等洪水時，其洪災(zāi)損失會更大，因此計算的年平均防洪效益要考慮到一定的洪災(zāi)損失增長率。經(jīng)過調(diào)查分析，本工程在計算期內(nèi)的洪災(zāi)損失增長率采用3%，則本工程正常運(yùn)行期折算多年平均防洪效益為490萬元。