新疆阿克蘇河艾里西引水樞紐除險加固工程設計
——以進水閘工程為例

翟福春，虞曉東，劉在飛

(1.新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000； 2.阿克蘇正信工程質(zhì)量檢測有限責任公司，新疆 阿克蘇 843100)

1 工程概況

艾里西引水樞紐能起到控制作用，它所處的位置為阿克蘇市城區(qū)西北約12 km處，對阿克蘇河流域老大河灌區(qū)尤為重要。艾里西引水樞紐也是庫瑪拉克河與托什干河匯合后所形成的首座阿克蘇河上的引水樞紐，該引水樞紐工程主要作用是灌溉，同時也能起到防洪的作用，大約能控制的灌溉面積可以達到14.533 3×104hm2。艾里西引水樞紐工程的閘址位于原閘址上游580 m左右，在布置上大致是呈一字形，其涉及的建筑物主要有上游整治段、下游導流堤、泄洪沖沙閘、進水閘、溢流堰及下游整治段。將進水閘布置在河道的右側(cè)，一共有5孔，都保持著7 m的單孔凈寬，進水閘則不會改變原設計流量。進水閘左側(cè)是泄洪沖沙閘，它與進水閘之間呈35°，有11個孔，它們同樣都是10 m的單孔凈寬；在河道的左側(cè)布置溢流堰，布置時按垂直水流的方向進行，堰長205 m。將新的導流堤建設在進水閘下游彎道內(nèi)，使其連接起下游原進水閘。

2 工程建設內(nèi)容及主要工程量

2.1 工程建設內(nèi)容

總的來說，以下的各部分都是工程的主要組成部分：閘室上部結(jié)構(gòu)、閘室段、上游鋪蓋、消力池、交通工程、扭面、金屬結(jié)構(gòu)安裝、下游引水渠等。在布置進水閘時，采取的形式仍是原布置格局，不改變閘室中心線，并將高1.8 m的懸臂式鋼筋混凝土擋沙坎合理設置于進口處。

閘室段的結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，該段為18 m，進水閘有5個孔，孔寬均為7 m。邊墩厚度1.0 m，中墩厚度為1.4 m，并且還有厚2.0 m的縫墩，底板厚度為1.0 m。以平面閘門作為工作門，同時也利用卷揚式啟閉機，并且將一道檢修平板門設置于上游，使用的是單向門機，同時下游設寬5.0 m的交通橋。

閘后設消力池，用1∶4的陡坡與閘室進行連接，總長18 m，其中有4 m的陡坡段，還有14.0 m的水平段，寬41.2 m，消力池深1.0 m。在該工程中，邊墻所選用的是混凝土半重力式擋土墻。除此之外，底板利用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為0.6 m，最大邊墻高度為5.62 m，池底高為1 104.30 m，扭面連接在消力池的末端，同時要連接起下游引水干渠與扭面末端這兩大部分，漸變段底高為1 105.3 m，邊坡為1.5 m，底寬41.2 m。

2.2 主要工程量

見表1。

表1 主要工程量

續(xù)表1

3 工程存在的具體問題

由水閘安全鑒定結(jié)果可知，“東岸總進水閘墩頂高程與安全規(guī)范的要求相差甚遠；樞紐的整體過水能力與實際的運用要求還有一些差距；西岸進水沖砂閘與泄洪閘還不具備足夠的防沖能力；閘墩局部有縱橫向裂縫，而且裂縫還非常明顯,混凝土結(jié)構(gòu)胸墻也有裂縫,是豎向的，混凝土強度并不具有較好的均勻性,閘底板和各閘墩都受到了磨損，程度比較嚴重，在這種情況下，進水閘的底板受到的破損也是非常嚴重的；由于閘門的主要構(gòu)件銹蝕嚴重,結(jié)果導致無法嚴密的止水,漏水現(xiàn)象不斷產(chǎn)生,局部面板有超標變形問題產(chǎn)生，焊縫沒有得到正確焊接；啟閉機設備運行不靈活，陳舊落后；老化的電氣設備、線路等；不夠完善的水閘觀測設施?！币陨线@些問題的存在對樞紐的運行產(chǎn)生了不利影響。因此,為了樞紐的運行能處于安全的狀態(tài),必須采取科學有效的除險加固措施。

4 水閘除險加固應采取的措施

4.1 做好施工前的準備工作

施工前的首要任務是熟悉圖紙,同時對于設計意圖完全領(lǐng)會，并分析施工特點,這樣就有利于各道工序?qū)崿F(xiàn)平行施工。在對設計圖紙完全熟悉的前提下,仔細進行現(xiàn)場核對,一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時改進有關(guān)程序。與此同時,還應該對圖紙加強研究,將圖紙上的問題進行標明,并將其記錄下來,重視施工圖紙會審。

4.2 加固東岸總進水閘閘墩及其裹頭

根據(jù)施工的實際要求，如果東岸總進水閘閘墩頂高程達不到要求,設計時就應該以原閘墩頂為前提，并且利用C25鋼筋混凝土來加高墩頂高程,在閘頂還要設置板式欄桿。由于東岸總進水閘左岸裹頭的表面受到損壞,所以裹頭的表面可以設置25 cm的C25混凝土,其作用是貼坡襯護。此外,還要使裹頭頂面高程不斷提高,將高1.0 m的混凝土防浪墻設置于裹頭的頂部。

4.3 東岸引水干渠、東岸沖砂道以及西岸引水彎道的加固

凍融、沖刷等都會嚴重破壞底板表面及坡腳部位。為此，在設計初期，在原漿砌石底板上要澆筑12 cm的C30F200混凝土板,為了對高1.5 m內(nèi)邊坡加強防護,可以向其澆筑12 cm的C25F200的混凝土板。在開始實施的階段,用厚15 cm的混凝土板代替厚12 cm的混凝土板。此外，為提高混凝土板的抗沖穩(wěn)定性,可以按照水流的方向,設置鋼筋混凝土隔墻,每25 m設置兩道隔墻,隔墻內(nèi)伸入底板鋼筋,連成一體。

4.4 土方回填加固

具體方法：①在填筑壩體之前,碾壓試驗是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，此時可以利用《水利工程堤防施工規(guī)范》(SL 260-1998)的方法,驗證砂、土料、礫料的壓實情況。②在鋪填作業(yè)的進行中,最低處作為起始點,不順坡鋪填。③填筑時注意避免亂倒亂鋪的現(xiàn)象產(chǎn)生,將作業(yè)面分層,分層結(jié)束后的任務就是統(tǒng)一進行鋪土、碾壓。④對鋪土厚度的要求，必須小于等于40 cm。⑤壓實度>0.92。

4.5 加固自潰壩和溢流堰

潰壩的基礎(chǔ)就是原始河床,在原址拆除后,要重新來建自潰壩,壩基是C20混凝土護底,壩體是由沙礫石填筑而成,同時上游側(cè)設置干砌石及防滲土工膜。溢流堰頂面和下游面混凝土受到一定程度的磨蝕,再加上防滲和防沖墻深度都與工程要求相差較大，因此需要拆除表層C20混凝土,拆除后再重新澆筑，使用C30混凝土即可，堰后增設混凝土護坦與鋼筋石籠防沖槽兩個部分。

4.6 對建筑物過流面抗磨的加固

先加固閘室底板,因閘室底板遭受到不同程度的沖磨?；诖?應該與各閘沖磨破壞的情況緊密結(jié)合，再利用不同等級和強度的混凝土加強防護,采取的是以下措施:鑿除原底板20 cm沖磨破壞層,底層一般使用15 cm的C30混凝土去澆筑,從根本上避免沖磨到表層,采取的主要方法就是向其澆筑5 cm高強混凝土。在工程實施階段，最為復雜的是混凝土分層施工，5 cm高強混凝土缺少足夠厚的抗磨層,抗沖磨能力不夠,也很難保證工程質(zhì)量。根據(jù)各閘泄流及沖磨破損情況,抗磨加固可以利用泄洪閘和東岸總進水閘,東西岸沖沙閘底板可以使用50 cm的C50F200硅粉混凝土砌卵石,東西岸進水閘底板用20 cm的C40F200硅粉混凝土。此外，要加固閘墩、側(cè)墻過流面，增強抗磨性。因消力池側(cè)墻底部、閘室側(cè)墻、閘墩均有沖磨破壞現(xiàn)象普遍存在，所以有必要對閘墩、側(cè)墻及消力池側(cè)墻的高度進行加固，使用3 cm常態(tài)環(huán)氧沙漿為宜。

4.7 泄洪閘、西岸沖砂閘防沖加固

泄洪閘閘后缺少具有足夠深度的防沖墻,所以設計初期對其加固就要利用增補混凝土防沖墻。在開始實施之后,要考慮到大面積深開挖在很大程度上影響著原閘室基礎(chǔ)的穩(wěn)定性,再加上有豐富的地下水,施工期不易排水。因此，加固方案需要改進,具體做法是:先在泄洪閘原防沖齒墻鋪設混凝土柔性軟排,之后就具有很強的防護性能。設計初期還沒掌握足夠的資料和基礎(chǔ)情況,而且西岸沖砂閘閘后防沖墻的深度還遠遠不夠,所以用新增混凝土防沖墻就是當前擬采用的加固對策。

在實施時,對比原有的西岸沖砂閘設計圖,進行基礎(chǔ)開挖,以此來確定西岸沖砂閘原防沖墻深度已達到計算埋深,將漿砌石護底鋪設好,達到基本的沖刷要求,基于這種情況,就可以取消西岸沖砂閘防沖加固這一環(huán)節(jié),加固處理也無需開展。

4.8 混凝土工程

1)施工順序:先下后上的順序,達到混凝土澆筑施工一次成型的目的。

2)拌和混凝土:不同的骨料應該堆放在不同的位置,并設置隔離設施,堆放水泥及外加劑時要做好防潮、防雨措施；混凝土拌和過程中使用的是1.5 m3/盤強制攪拌機,拌和前要將各項準備工作做好；認真計量混凝土拌和所需的材料,每次開工前必須校驗電腦稱重系統(tǒng),對用水量加強控制,確?；炷潦┕づ浜媳鹊暮侠硇浴?/p>

3)混凝土澆筑:一般在混凝土澆筑前,需要說明澆筑強度并將具體方案提交給監(jiān)理工程師,只有在監(jiān)理驗收同意的情況下才能開倉澆筑；混凝土澆筑前要做足準備工作,為了保持澆筑的基礎(chǔ)面濕潤，要向上面灑入適量的水,使其表面保持濕潤,驗收記錄也要做好；要注意新老混凝土

的結(jié)合面,用鑿毛處理的方式來應對老混凝土,之后用清水沖洗,結(jié)合層利用的高標號砂漿厚2～3 cm,分層澆筑混凝土；入倉混凝土不得在外面堆積起來,最好的辦法是隨澆隨平倉,向傾斜面澆筑時,遵循的原則是先從低處進行,再持續(xù)上升；質(zhì)量不合格的混凝土不得入倉,并且混凝土澆筑不可以隨意間斷,確保能連續(xù)澆筑。此外,混凝土澆筑時，還要注意對振搗器的正確使用,使混凝土的最大密度得到根本保證,這對于工程加固具有重要意義。

4.9 上下游護岸工程

在工程設計初期，混凝土護坡的設置尤為重要，一般是將其設置于西岸引水彎道上游左岸、東岸總進水閘上游右岸各100 m范圍內(nèi),向沖刷深度以下深入護坡基礎(chǔ)。在實施階段,應該全面考慮施工期不易排水的問題,施工中所選用的加固方案必須要合理。可以利用現(xiàn)狀護坡,現(xiàn)有的護坡基礎(chǔ)河床面需要鋪設混凝土軟排柔性護底。

5 結(jié) 語

綜上所述,新疆阿克蘇河艾里西引水樞紐除險加固工程中的進水閘工程設計要求設計人員收集更多的原始資料,制定合理的工程加固方案。應該先進行水閘現(xiàn)狀的復核驗算,之后以安全鑒定分析為基礎(chǔ)，將問題找出來，利用科學有效的除險加固措施來解決,從根本上保證工程質(zhì)量。