小型水利設(shè)備維修施工設(shè)計(jì)探討

鄭緒霞，李煥煥，卜凡靜

（德州市水利局，山東 德州 253000）

德州市是農(nóng)業(yè)大市，小型水利設(shè)施在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，但小型水利設(shè)施普遍存在年久失修的問(wèn)題，怎樣維修管護(hù)這些小型水利設(shè)施，使其繼續(xù)發(fā)揮效能，是擺在我們面前的一項(xiàng)難題，下面根據(jù)對(duì)齊河劉連閘的維修設(shè)計(jì)，論述一下小型水利設(shè)施的維修設(shè)計(jì)。

劉連閘自1979 年6 月開(kāi)始蓄水，在蓄水灌溉中發(fā)揮了巨大的作用，效益顯著。但是由于運(yùn)行時(shí)間久遠(yuǎn)，目前該閘存在較多嚴(yán)重問(wèn)題。

1 主要問(wèn)題

（1）混凝土碳化嚴(yán)重，測(cè)點(diǎn)最大碳化深度54mm，而之相對(duì)應(yīng)構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度較小，混凝土碳化已造成內(nèi)部鋼筋銹蝕，混凝土開(kāi)裂、裂縫明顯，嚴(yán)重影響水閘安全運(yùn)行。

（2）啟閉機(jī)型式老化，運(yùn)行年限超期，效率低，耗能高，存在較多安全問(wèn)題，已不能安全運(yùn)行。

（3）閘底板為漿砌石結(jié)構(gòu)，防滲性能差，不滿足規(guī)范要求。

（4）交通橋欄桿簡(jiǎn)陋，渡槽混凝土剝蝕，鋼筋裸露嚴(yán)重。

（5）混凝土閘門(mén)碳化、剝落嚴(yán)重，閘門(mén)滾輪與閘槽導(dǎo)軌銹蝕也較嚴(yán)重，閘門(mén)止水橡皮老化，不能正常運(yùn)行。

（6）觀測(cè)設(shè)施老化失效；電氣設(shè)備老化，安全性能差，危及人身安全，給工程安全進(jìn)行帶來(lái)隱患。

（7）啟閉機(jī)房簡(jiǎn)陋，兩側(cè)無(wú)橋頭堡，不利于工程管理安全。

（8）水閘上下游淤積較嚴(yán)重，影響閘室過(guò)流能力。

2 工程設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)劉連閘除險(xiǎn)加固工程進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。結(jié)合劉連閘河流的水文氣象資料，設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用采用“64 雨型”排澇流量為148.5m3/s，“61 雨型”防洪流量為232.7m3/s。五十年一遇校核洪水流量為270m3/s。通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)勘察，依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB 50487—2008）附錄L 判定，該場(chǎng)地地下水對(duì)及河水普通水泥有中等腐蝕性；對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有中等腐蝕性；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有中等腐蝕性。該場(chǎng)地應(yīng)用抗硫酸鹽水泥。擬建節(jié)制閘采用水泥土攪拌樁法進(jìn)行處理?；炷恋装迮c層砂壤土層的接觸摩擦系數(shù)建議采用0.25；層壤土層接觸摩擦系數(shù)采用0.20。場(chǎng)地水位埋深在3.00m 左右，水位埋藏淺，基坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)采取降水措施，可采用截水明排的方式進(jìn)行降水。邊坡開(kāi)挖比例建議采用1:3.0。根據(jù)交通橋荷載標(biāo)準(zhǔn)水閘附近公路為生產(chǎn)路，據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004)，確定交通橋設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為參照公路—Ⅱ級(jí)。

其中主體工程建設(shè)包括：改建閘室、上下游連接段，更換閘門(mén)、啟閉機(jī)，增設(shè)檢修閘門(mén)及其起吊設(shè)備，更換電氣設(shè)備及觀測(cè)設(shè)施；改建閘上交通橋；改建閘后渡槽；改建啟閉機(jī)房、增設(shè)橋頭堡等管理設(shè)施，管理道路路面硬化；修管理所外墻及院內(nèi)路面；維修水閘上游兩個(gè)涵閘。

3 工程布置

閘室軸線與河道中泓線正交，主要由閘室段、上下游連接段、交通橋、渡槽、橋頭堡、水閘管理設(shè)施等部分組成。

改建新閘為三聯(lián)七孔開(kāi)敞式水閘，底板為整體式底板。中間為三孔一聯(lián)，兩側(cè)為兩孔一聯(lián)，每孔凈寬6.0m。閘墩為C25 鋼筋砼結(jié)構(gòu)，中墩厚1.0m，縫墩厚0.8m，邊墩厚1m，墩高6.30m。底板為C25 鋼筋砼整體式底板，厚1.20m，順?biāo)蜷L(zhǎng)15m，總寬51.24m，閘底板高程為14.15m。

閘室中部閘墩側(cè)設(shè)閘門(mén)槽，置6×4.2m 雙吊點(diǎn)平板鋼閘門(mén)，其上游側(cè)設(shè)檢修工作門(mén)槽，置6m×1.3m×3 節(jié)鋼結(jié)構(gòu)疊梁平板門(mén)。閘墩頂高程20.45m，中部相對(duì)閘門(mén)槽兩側(cè)設(shè)二根鋼筋混凝土排架柱；其頂設(shè)寬3.76mC30 鋼筋砼機(jī)架橋，厚35cm 的啟閉機(jī)墻梁，上設(shè)啟閉機(jī)房，房高4m，寬4m，啟閉機(jī)房?jī)?nèi)有7 套2×100KN 卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)，在排架柱上高程24.80m 處設(shè)檢修門(mén)吊車(chē)梁牛腿，下掛I32a 軌道，移動(dòng)式電動(dòng)葫蘆進(jìn)行啟閉。墩頂上游附設(shè)凈寬5m 交通橋一座，采用裝配式C30 鋼筋混凝土空心板結(jié)構(gòu)。

岸墻以閘室邊墩代替，邊墩頂高程為20.45m。左右兩岸設(shè)平臺(tái)，平臺(tái)頂高程20.45m，兩側(cè)平臺(tái)頂設(shè)橋頭堡，由此上啟閉機(jī)房。閘室段、圓弧翼墻及橋頭堡下地基采用水泥土攪拌樁進(jìn)行處理，樁直徑50cm，樁中心距1.5m，正三角形布置，樁深8m。

閘上游為C25 鋼筋砼圓弧翼墻連接閘室與上游砌石護(hù)坡，圓弧翼墻長(zhǎng)10m，頂高程為19.15m。左岸圓弧翼墻前接M10 漿砌石平面護(hù)坡長(zhǎng)22m，厚30cm；在砌石平面護(hù)坡前接砌石扭坡。上游砌石護(hù)坡頂高程為19.15m，平面護(hù)坡坡度1:2。閘室上游右岸圓弧翼墻前有一個(gè)底寬2m 的引水渠，對(duì)引水渠入口處進(jìn)行護(hù)砌。閘室底板前接兩段順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)15m、17m 的C25 鋼筋砼鋪蓋，寬39 ～49.69m，厚0.5m。

閘下游為C25 鋼筋砼圓弧翼墻連接閘室與下游護(hù)坡，圓弧翼墻長(zhǎng)10m，頂高程為19.15m；圓弧翼墻后接長(zhǎng)8m 的M10漿砌石平面護(hù)坡，厚30cm，坡度1:2；其后接20m 的M10 漿砌石平面護(hù)坡，坡度為1:2；漿砌石護(hù)坡后再接長(zhǎng)8m 的漿砌石平面護(hù)坡，厚30cm。下游砌石護(hù)坡頂高程為19.15m。

閘后設(shè)C25 鋼筋砼消力池、M10 漿砌石海漫及拋亂石防沖槽。C25 鋼筋砼消力池始端為1:4 變坡，池深1.0m，長(zhǎng)18m，凈寬48.24m，底板厚0.5m；消力池后新建長(zhǎng)20m 的M10 漿砌石海漫，厚0.4m，寬49.24m；漿砌石海漫下游接拋亂石防沖槽，倒置等腰梯形，順?biāo)鏖L(zhǎng)度為8m，槽深2m。

原渡槽位置改建渡槽，槽身置于閘墩墩頂下游處，C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，連接李家岸引黃灌區(qū)大黃干渠。渡槽上游槽底底高程為19.49m，渡槽底板厚30cm。改建渡槽部分總長(zhǎng)76.2m，左岸出渡槽后設(shè)長(zhǎng)4.7 m M10 漿砌石擋土墻和M10 漿砌石護(hù)坡與原渠道銜接。右岸出渡槽后設(shè)長(zhǎng)10m M10漿砌石擋土墻與原渠道銜接。

對(duì)管理道路路面進(jìn)行硬化整修，路面凈寬4m，沿劉連閘閘室左岸向西鋪設(shè)至相鄰村莊，長(zhǎng)500m，采用水泥砼路面，厚20cm，下設(shè)30cm 三七灰土墊層，墊層寬度較面層每邊寬出30cm。

4 金屬結(jié)構(gòu)及電氣

4.1 金屬結(jié)構(gòu)

本工程工作閘門(mén)設(shè)計(jì)為6.0×4.2-3.88m 平面鋼閘門(mén)，閘門(mén)高度4.2m，孔口凈寬6.0m，吊點(diǎn)距3.2m，前止水，閘門(mén)重量6.74t(單扇)，共7 扇，設(shè)計(jì)水頭3.88m，動(dòng)水啟閉。

根據(jù)啟閉力計(jì)算結(jié)果，工作閘門(mén)采用QP2×100kN 卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，共7 臺(tái)。啟門(mén)速度為2.38m/min，電機(jī)功率為7.5kW。啟閉機(jī)具有對(duì)閘門(mén)啟閉高度的現(xiàn)場(chǎng)顯示及遠(yuǎn)傳數(shù)字顯示和自動(dòng)控制功能，并能預(yù)定閘門(mén)開(kāi)度上下限和開(kāi)度值；啟閉機(jī)配有手搖機(jī)構(gòu)。

檢修閘門(mén)采用6.0×1.3m 露頂式平面疊梁式鋼閘門(mén)，布置于閘室內(nèi)工作閘門(mén)的上游側(cè)?？卓趦魧?.0m，單節(jié)高度1.6m，分3 節(jié)，閘門(mén)共1 套，前止水，靜水啟閉，滑塊支承，單節(jié)閘門(mén)重量2.08t。

檢修閘門(mén)啟閉設(shè)備選用2×50kN 電動(dòng)葫蘆與自動(dòng)掛托梁配合啟閉閘門(mén)，啟閉運(yùn)行軌道為I32b 工字鋼，電機(jī)功率2×7.5kW。

4.2 電氣

本工程設(shè)計(jì)范圍為劉連閘管所戶外進(jìn)線終端桿以下變配電設(shè)計(jì)。劉連閘工程規(guī)模為中型，建筑物等別為3 級(jí)。根據(jù)本工程的重要性，確定用電負(fù)荷為二級(jí)，采用主備兩個(gè)電源供電。主電源采用專用10kV 架空輸電線路供電，備用電源采用柴油發(fā)電機(jī)組。

通過(guò)復(fù)核計(jì)算及工程安全鑒定結(jié)論，劉連閘除險(xiǎn)加固工程是十分必要而迫切的。通過(guò)國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，本工程項(xiàng)目具有一定的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。從國(guó)民經(jīng)濟(jì)盈利能力分析來(lái)看，工程在經(jīng)濟(jì)上是合理可行的。加強(qiáng)水利設(shè)施的除險(xiǎn)加固，使其能夠長(zhǎng)期使用，為德州市農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更好的保障。

依據(jù)條例：

（1)山東省水利廳魯水建字〔2015〕3 號(hào)文關(guān)于發(fā)布《山東省水利水利工程預(yù)算定額及設(shè)計(jì)概（估）算編制辦法》的通知。

（2)水利部〔2005〕515 號(hào)文“關(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布《水利水電工程設(shè)計(jì)工程量計(jì)算規(guī)定》SL328-2005 的通知。

（3)國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)、建設(shè)部計(jì)價(jià)格〔2002〕10號(hào)文頒發(fā)的《工程勘察設(shè)計(jì)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)》。

（4)國(guó)家發(fā)展改革委、建設(shè)部計(jì)價(jià)格〔2007〕670 號(hào)文發(fā)布的“關(guān)于印發(fā)《建設(shè)工程監(jiān)理與相關(guān)服務(wù)收費(fèi)管理規(guī)定》的通知”。

（5）山東省水利廳魯水建字〔2015〕5 號(hào)文關(guān)于發(fā)布《山東省水利水電工程營(yíng)業(yè)稅改征增值稅計(jì)價(jià)依據(jù)調(diào)整辦法》的通知。

（6)山東省水利廳魯水建字〔2009〕38 號(hào)文發(fā)布的“關(guān)于貫徹水利部《水利工程質(zhì)量檢測(cè)管理規(guī)定》有關(guān)工作的通知”。