漢川閘除險加固設(shè)計

李雙霞 熊 毅 祝 浩 宋紅梅（孝感市水利勘測設(shè)計院，湖北 孝感 432300）

漢川閘除險加固設(shè)計

李雙霞 熊 毅 祝 浩 宋紅梅
（孝感市水利勘測設(shè)計院，湖北 孝感 432300）

摘 要：漢江穿堤水閘除險加固設(shè)計方案，老閘閘體結(jié)構(gòu)已遭到嚴(yán)重?fù)p壞，閘體的防洪能力已基本喪失，結(jié)合工程實(shí)際，封堵老閘兩邊孔，接長中孔涵洞，新建進(jìn)口閘室，在確保工期和工程安全的前提下，完成了工程加固。

關(guān)鍵詞：水閘；涵洞；除險加固；基礎(chǔ)處理；混凝土灌筑樁

1 工程概況

漢川閘位于漢江干堤左岸樁號65+050處。該閘為排澇防洪節(jié)制閘，于1951年開工，1953年竣工。該閘為鋼筋混凝土開敞空箱式結(jié)構(gòu)，底板高程18.30m，閘頂部高程31.30m，三孔，每孔凈寬4.0m，凈高6.0m，閘室寬16.50m長33.8m，設(shè)計流量474m3/s。

原規(guī)劃設(shè)計的水位組合：

防洪工況：內(nèi)湖水位23.00m，外江水位30.50m；

排澇工況：內(nèi)湖水位23.00m～27.00m，外江水位18.68m～30.24m。

該閘建成后，為刁汊湖區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。由于該閘建設(shè)年代早，在防洪安全方面逐漸暴露出諸多問題：

（1）實(shí)際發(fā)生洪水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原設(shè)計水位。涵閘抗滑抗?jié)B穩(wěn)定不夠。1998年8月，漢江漢川洪峰水位達(dá)32.09m，高出原設(shè)計1.59m。（2）水工建筑物間的止水老化，部分失效。（3）下游消能防沖設(shè)施沖毀。（4）鋼閘門支撐鏈軌嚴(yán)重?fù)p壞，門葉銹蝕嚴(yán)重。（5）啟閉設(shè)施老化損壞。（6）閘頂高程欠高，比實(shí)際發(fā)生洪水低0.79m。

為了更進(jìn)一步了解裂縫的成因，業(yè)主委托長江科學(xué)院材料結(jié)構(gòu)所對水閘閘墩、底板的混凝土及鋼筋情況進(jìn)行取樣試驗，檢測報告結(jié)論為：

（1）閘墩裂縫表面寬，向閘墩內(nèi)逐漸變小。（2）混凝土碳化深度最大為6.0mm。（3）未碳化的混凝土抗壓強(qiáng)度為37.6MPa～53.7 MPa。（4）混凝土堿骨料反應(yīng)特征不明顯。（5）混凝土裂縫以外的鋼筋無銹蝕現(xiàn)象。

2 工程加固方案

通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，采用閘后建閘的方案。經(jīng)論證分析，新建閘的規(guī)模可將原老閘兩邊孔封閉，只保留中間一孔。

3 工程地質(zhì)

新建涵閘地質(zhì)勘探揭示，工程區(qū)為漢江一級階地。從上往下依次為：

18.2m～17.40m，為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰黑色，呈軟塑狀。該層在新閘洞身以下，建老閘時進(jìn)口鋪蓋時已完全挖除。

17.40m～16.20m，為黃褐色粘土，含錳鐵斑點(diǎn)，呈可塑狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)承載力fk=150kPa，壓縮模量Es=5.63MPa，鉆孔樁樁周摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=25 kPa。

16.20m～14.60m，為含淤泥質(zhì)粘土，灰黑色，云母片比較多，呈塑狀，標(biāo)準(zhǔn)貫數(shù)5擊，標(biāo)準(zhǔn)承載力fk=110kPa，壓縮模量Es=1.8MPa，鉆孔樁樁周摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=20 kPa。

14.60m～5.40m，為粉砂層，灰黑色，飽和，稍～中密實(shí)，質(zhì)地均一，上部夾薄層粉質(zhì)粘土，下部時見細(xì)礫石，標(biāo)貫數(shù)8～25擊，標(biāo)準(zhǔn)承載力0.00m高程以上fk=180kPa，0.00m高程以下fk=200kPa，鉆孔樁樁周摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=30kPa。鉆孔樁樁端承載力標(biāo)準(zhǔn)值qp=750 MPa。

4 工程設(shè)計

4.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計水位組合情況：

設(shè)計防洪工況：內(nèi)湖水位23.50m，外江水位31.69m；

校核防洪工況：內(nèi)湖水位23.50m，外江水位32.19m；

排澇工況：內(nèi)湖水位25.14m，外江水位18.97m。

4.2 設(shè)計指導(dǎo)思想

（1）新建涵閘所有部分獨(dú)立受力擋水，緊挨老閘但與老閘斷開。（2）工程布置充分考慮閘區(qū)環(huán)境建設(shè)。（3）充分利用現(xiàn)有消力池及海漫的消能防沖功能。（4）充分利用原有建筑物的防滲功能。

4.3 工程布置及設(shè)計

（1）洞身布置。新建涵閘為涵洞型式，洞身中心軸線與老閘中心線一致，孔口尺寸為5.5m×4.8m，底板高程由于受到現(xiàn)有內(nèi)湖側(cè)鋪蓋的限制，最低只能定為19.50m。與老閘底板18.30m的聯(lián)接采用1：3.5的坡度銜接。洞頂高程25.00m，頂板上部高程26.00m。洞身長度根據(jù)城區(qū)建設(shè)及防滲要求，為36.00m，防洪工作門設(shè)在靠外江側(cè)。洞上部填土至31.30m與老閘閘頂高程一致，以便于配合城市建設(shè)。31.30m以上采用鋼筋混凝土防水墻，防水墻頂部高程為33.00m，高于校核洪水位0.81m。新閘啟閉室與老閘啟閉室一起組成新閘生活管理設(shè)施。堤頂由公路面14.00m寬及兩邊1.50m人行道組成，公路面暫采用瀝青路面，人行道采用混凝土預(yù)制塊鋪設(shè)，堤坡與環(huán)境綠化建設(shè)一致。

（2）老閘兩邊孔的封堵工程布置。由于對于老閘樁基礎(chǔ)的實(shí)際承載力不盡詳細(xì)，故對于兩邊孔的封堵建筑物的布置基本原則仍然同洞身布置一樣，在老閘內(nèi)湖側(cè)采用扶壁式擋土墻型式。

（3）內(nèi)湖側(cè)聯(lián)接建筑物。內(nèi)湖側(cè)進(jìn)口聯(lián)接建筑物采用R=10.00m的圓弧型扶壁式擋土墻型式。擋土墻頂高程與涵頂板上部高程一致，為26.00m。

（4）基礎(chǔ)處理。在進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計時，天然地基承載力較低，只有110 kPa，根據(jù)其他同類工程設(shè)計經(jīng)驗，及相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，為了節(jié)約工程量，應(yīng)合理利用天然地基承載能力。所以在設(shè)計中我們采用了樁土共同受力的設(shè)計方法。即天然地基在不超過允許承載力的前提下，讓天然地基承受40%的上部荷載，60%由樁基承擔(dān)。樁基布置型式為：①洞身部分：在順?biāo)鞣较颍囟瓷韮蛇厜Ω鞑贾靡慌艠?，樁距在順?biāo)鞣较蛴?.50m逐漸變?yōu)?.00m，垂直水流方向間距6.00m。樁直徑800mm，樁長隨受力大小，由24.00m逐漸變?yōu)?0.00m。②擋土墻部分：樁基布置主要解決天然地基承載力不夠，及控制不均勻沉降問題。樁基直徑仍采用800mm，由于封堵老閘口處的兩個擋土墻，前齒處地基應(yīng)力比較大，且又受到地質(zhì)層的限制，樁基長度不能超過24.00m，（超過24.00 m則進(jìn)入砂卵石層，施工非常困難。）故樁距離比較近，最小2.00m（相當(dāng)于2.5倍樁徑，達(dá)到規(guī)范允許最小值）。

（5）現(xiàn)有建筑物的修復(fù)與補(bǔ)強(qiáng)。新老閘之間設(shè)兩道止水，第一道采用傳統(tǒng)的紫銅片止水，第二道在紫銅片外部灌注止水聚氨酯；消力池裂縫補(bǔ)強(qiáng)；外江海漫段漿砌塊石修補(bǔ)；老閘兩側(cè)刺墻頂修建防水墻，防水墻頂高程定為33.00m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。新建了啟閉室、設(shè)平板鋼閘門并配套相應(yīng)機(jī)電設(shè)備。2000年該閘完成加固后，險情基本解除，安全運(yùn)行至今。

參考文獻(xiàn)

[1]SL191-2008，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]SL265-2001，水閘設(shè)計規(guī)范[S].

[3]張世儒，夏維城.水閘（第2版）[M].北京：中國水利電力出版社，1989.

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