瓦善水庫(kù)溢洪閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

馬開(kāi)彬 王愛(ài)武 姜增文

（煙臺(tái)市水利建筑勘察設(shè)計(jì)院 山東 煙臺(tái) 264001）

1 工程概況

瓦善水庫(kù)位于黃壘河的上游，昆崳山南麓，水庫(kù)溢洪閘始建于2000年，共8孔，單孔凈寬 5.0m，總凈寬 40m，閘室長(zhǎng)10.4m，閘底高程105.67m，閘基為巖石。閘底板為C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.0m，長(zhǎng)10.4m；中墩為C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.2m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)6.2m；邊墩為C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.2m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)10.4m。閘墩上設(shè)預(yù)制C20鋼筋砼排架，排架上設(shè)C25鋼筋混凝土“T”型梁機(jī)架橋，橋面高程118.97m。機(jī)架橋上設(shè)2×125kN卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)8臺(tái)。橋上設(shè)磚混結(jié)構(gòu)啟閉機(jī)房，啟閉機(jī)房頂高程122.76m。

工程自建成以來(lái)，在蓄水、防洪、灌溉、供水等方面發(fā)揮了重要作用。但由于建庫(kù)時(shí)受各方面條件的限制，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差、遺留問(wèn)題多，存在諸多病險(xiǎn)隱患，影響工程安全運(yùn)行，因此2011年被國(guó)家水利部列為“三類(lèi)壩”。

溢洪閘建筑物等級(jí)為3級(jí)，工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)流量654.8m3/s；2000年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，校核流量787.0m3/s；地震設(shè)防烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度值為0.1g。

2 病險(xiǎn)分析及對(duì)策

2.1 溢洪閘病險(xiǎn)分析

根據(jù)安全鑒定結(jié)論及初設(shè)工程總體安全復(fù)核結(jié)論，溢洪閘存在的主要問(wèn)題有：

（1）閘室底板配筋復(fù)核按《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）進(jìn)行，經(jīng)計(jì)算，底板配筋按最小配筋率配筋即可，即As=0.15%×1000×950=1425mm2，查檔案資料，原最小配筋率取0.1%，計(jì)算面積As為950mm2，實(shí)際配筋面積為1005mm2。對(duì)底板進(jìn)行抗裂驗(yàn)算，抗裂彎矩為351.1kN·m，大于標(biāo)準(zhǔn)荷載彎矩值251.6kN·m，抗裂驗(yàn)算滿足規(guī)范要求，無(wú)需再進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。復(fù)核結(jié)果表明，底板承載力和抗裂驗(yàn)算均滿足規(guī)范要求，但最小配筋率不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，且表層砼存在輕微的老化。

（2）中墩結(jié)構(gòu)復(fù)核滿足設(shè)計(jì)要求，但中墩順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)僅為6.2m，無(wú)檢修閘門(mén)。經(jīng)計(jì)算單寬邊墩底部最大彎矩為417.7kN·m。根據(jù)《水工砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008），邊墩縱向受力鋼筋計(jì)算面積為1800mm2，大于實(shí)際配筋1608mm2。邊墩配筋不滿足規(guī)范要求。

（3）排架橫梁配筋偏小，不滿足要求。排架柱控制配筋的截面是柱頂，根據(jù)計(jì)算判斷大偏心受壓構(gòu)件，經(jīng)計(jì)算復(fù)核，計(jì)算縱向受力鋼筋面積為584mm2，計(jì)算配筋率為0.39%，小于規(guī)范規(guī)定的最小配筋率ρmin=0.7%要求，故應(yīng)按最小配筋率進(jìn)行配筋?！端せ炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）中抗震區(qū)的立柱最小配筋率較《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-1996）提高了0.1%，故可判斷排架柱不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

溢洪閘啟閉設(shè)施老化、銹蝕嚴(yán)重，工作閘門(mén)銹蝕，無(wú)檢修閘門(mén)及其啟閉設(shè)備，不滿足運(yùn)用要求。

（4）啟閉機(jī)房較為簡(jiǎn)易，存在裂縫，漏雨。

（5）溢洪閘無(wú)檢修閘門(mén)及啟閉實(shí)施。

2.2 溢洪閘加固對(duì)策與措施

瓦善水庫(kù)溢洪閘建成于2001年，使用年限較短，經(jīng)方案比較，若整體拆除重建費(fèi)用較大，不合算。溢洪閘存在的主要問(wèn)題是底板、邊墩、排架配筋不足，增設(shè)檢修閘門(mén)后中墩需接長(zhǎng)，現(xiàn)針對(duì)不同的部位進(jìn)行逐一分析。

2.2.1 排架

排架及頂部橫梁配筋不足，啟閉機(jī)房為簡(jiǎn)易房屋，加固的方法有混凝土增加截面加固技術(shù)、粘鋼加固技術(shù)、排架拆除重建等?，F(xiàn)狀溢洪閘無(wú)檢修閘門(mén)、排架為預(yù)制結(jié)構(gòu)，增設(shè)檢修閘門(mén)后，現(xiàn)狀排架頂橫梁長(zhǎng)度不足，采用截面加固技術(shù)、粘鋼加固技術(shù)難以解決上述問(wèn)題，綜合分析排架拆除重建最合適。

2.2.2 邊墩

邊墩及底板存在的主要問(wèn)題是配筋率不足，針對(duì)板式結(jié)構(gòu)，解決混凝土配筋率不足的主要加固技術(shù)有增加截面加固技術(shù)、粘鋼加固技術(shù)、粘貼纖維復(fù)合材料加固技術(shù)、植筋加固技術(shù)等。

對(duì)于邊墩，需要在邊墩后增設(shè)刺墻，防止繞滲，故結(jié)合植筋技術(shù)在邊墩后采用加厚邊墩方法，加厚部分采用C30鋼筋混凝土并和刺墻結(jié)合在一起。邊墩加厚部分與原邊墩混凝土接觸處鑿毛鑿除原砼保護(hù)層，鋼筋的錨固采用植筋法深入原邊墩混凝土內(nèi)部，錨固長(zhǎng)度不小于30倍的鋼筋植筋。通過(guò)邊墩加厚和植筋技術(shù)解決邊墩配筋率不足的問(wèn)題。

2.2.3 中墩

中墩加固主要是為了溢洪閘增設(shè)檢修閘門(mén)。

現(xiàn)狀中墩厚1.2m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)6.2m，上、下游均為半圓形。設(shè)計(jì)將中墩上游接長(zhǎng)2.07m，為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，首先對(duì)原中墩上游半圓形進(jìn)行鑿毛，鑿除原混凝土保護(hù)層，植入錨固鋼筋后，對(duì)新老混凝土接觸部位刷界面劑后再澆筑新混凝土；中墩配置HRB335級(jí)φ18@150的豎向鋼筋，分布筋為HRB335級(jí)φ12@200，錨固植筋為HRB335級(jí)φ16@200，一二期混凝土連接鋼筋為HRB335級(jí)φ16@200。加固后中墩上、下游亦為半圓形，頂高程為112.17m不變，中墩上游對(duì)應(yīng)檢修橋段墩頂高程111.72m。

2.2.4 底板

對(duì)于底板加固亦采用相同加固技術(shù)，對(duì)原底板進(jìn)行鑿毛，植入中、邊墩及底板錨筋后，清掃干凈，新老砼表面刷界面劑，然后澆筑砼。底板縱橫縫與原底板一致，縫內(nèi)填L-600閉孔泡沫塑料板，均設(shè)止水，止水材料采用651型遇水膨脹橡膠止水帶，接頭采用硫化連接；底板與邊墩老砼接觸部位止水采用BW制品型遇水膨脹橡膠止水條。底板加厚鋼筋砼配置一層縱橫向HRB335級(jí)φ16@200鋼筋，底板加固新老砼之間增設(shè)錨筋，錨筋采用植筋法植入，順?biāo)鞣矫骈g距為1.5m，垂直水流方面間距為1.25m。

3 混凝土鑿毛、植筋設(shè)計(jì)

閘底板、中邊墩植筋加固前需對(duì)新老砼接觸部位進(jìn)行鑿毛，鑿除原砼保護(hù)層；鑿毛后再進(jìn)行鉆孔植筋，植筋后砼表面刷界面劑、綁扎其他鋼筋、澆筑新砼。

3.1 鑿毛設(shè)計(jì)

為增加溢洪閘底板、中邊墩新老砼之間的粘結(jié)牢固，需對(duì)新老砼接觸部位進(jìn)行鑿毛，由于表層砼存在老化現(xiàn)象，設(shè)計(jì)將原砼保護(hù)層鑿除，并漏出原砼鋼筋，然后用水沖洗干凈。

3.2 刷界面劑

為增強(qiáng)新老混凝土之間的銜接，增加對(duì)基層的粘結(jié)力，防止由于老砼表面過(guò)于光滑致使抹灰層空鼓起殼，在新老混凝土接觸部位刷界面劑。界面劑是一種膠粘劑，一般都是由醋酸乙烯—乙烯制成，通常使用于混凝土表面，通過(guò)使用這個(gè)產(chǎn)品，可以使基層表面變得粗糙。

界面劑采用干粉型界面劑，使用時(shí)按水泥∶砂∶界面劑=1∶2∶0.5比例混合攪拌均勻，直接涂甩于待處理基層表面即可，或者按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.3 植筋加固設(shè)計(jì)

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ145-2013）、《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECS25-2006）、《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）等規(guī)范規(guī)程，溢洪閘底板、中邊墩植筋加固所采用鋼筋采用HRB335級(jí)帶肋鋼筋，鋼筋應(yīng)平直、無(wú)損傷、表面不得有裂紋、油污、顆?；蚱瑺罾箱P。鉆孔直徑根據(jù)植筋直徑的不同根據(jù)規(guī)范選定。植筋膠采用專(zhuān)門(mén)配置的改性環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑，對(duì)本次加固設(shè)計(jì)，植筋膠采用A、B雙組分改性環(huán)氧類(lèi)結(jié)構(gòu)膠，A、B組分配膠比例根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，貯存時(shí)A、B兩組分應(yīng)分開(kāi)存放，避免混雜；植筋膠在進(jìn)入工地前應(yīng)通過(guò)毒性檢驗(yàn)，對(duì)完全固化的植筋膠，其檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合實(shí)際無(wú)毒衛(wèi)生等級(jí)的要求。

施工時(shí)，施工環(huán)境須干燥，相對(duì)濕度應(yīng)小70%，通風(fēng)良好；基面及環(huán)境的溫度不應(yīng)低于+5℃；基面應(yīng)該干凈、不松動(dòng)、無(wú)灰塵，油脂、青苔、地毯膠等應(yīng)清除掉，松動(dòng)及開(kāi)裂部位應(yīng)事先鑿除并修補(bǔ)好。植筋后3天～4天可隨機(jī)抽檢，檢驗(yàn)可用千斤頂、錨具、反力架組成的系統(tǒng)作拉拔試驗(yàn)，一般加載至鋼材的設(shè)計(jì)力值，檢測(cè)結(jié)果直觀、可靠。

植筋施工完成并通過(guò)抽檢試驗(yàn)后，方可綁扎其他鋼筋并澆筑新砼。新澆筑砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)均為C30，水泥采用強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5R級(jí)的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)瓦善水庫(kù)溢洪閘存在的問(wèn)題，采用增加截面加固技術(shù)、植筋加固技術(shù)，很好地解決了溢洪閘存在的許多問(wèn)題。植筋加固技術(shù)加厚鋼筋砼底板、加厚溢洪閘邊墩以解決底板、邊墩配筋不足強(qiáng)度不足的問(wèn)題；植筋技術(shù)接長(zhǎng)溢洪閘中墩、排架拆除重建，解決了溢洪閘增設(shè)檢修閘門(mén)的問(wèn)題。該方案技術(shù)成熟可靠，投資較少，施工易實(shí)施。陜西水利

[1]于桂云,劉祥高,單既連.峽山水庫(kù)溢洪閘加固工程關(guān)鍵技術(shù)探討[J].山東水利，2012（08）.