水閘除險加固工程施工技術(shù)分析

常 偉

（甘肅省酒泉市水利綜合服務(wù)中心，甘肅 酒泉 735300）

1 工程概況

洪水河東干渠渠首引水閘位于酒泉市肅州區(qū)西洞鎮(zhèn)新東村東側(cè)，為側(cè)引正排式底欄柵引水樞紐工程，主要建筑物包括底欄柵溢流壩、泄洪排砂閘、上下游防洪堤等。工程為一字型布置，底欄柵溢流壩、泄洪排砂閘位于河道左右岸。設(shè)計引水流量為30.0 m3/s，引水閘主要承擔著總寨鎮(zhèn)、上壩鎮(zhèn)、東洞鄉(xiāng)1.187萬hm2農(nóng)田的灌溉用水和5.28萬人的飲用水。洪水河東干渠渠首引水閘主要由底欄柵溢流壩、泄洪排砂閘、上下游防洪堤等建筑物組成。該水閘工程屬于中型Ⅲ等工程，主要建筑物級別為3級，次要建筑物為4級。設(shè)計防洪標準為20年一遇，設(shè)計洪峰流量為398.0 m3/s；校核防洪標準為50年一遇，校核洪峰流量為522 m3/s。

2 水閘除險加固工程設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

水閘工程的中心線與河道中心線保持同一水平高度，建設(shè)過程中要確保建筑物科學、美觀，同時要綜合考慮成本費用。設(shè)計過程中先設(shè)計閘頂高度，其高度通常為水閘門在上游閘墩上端的設(shè)計高程，擋水過程中閘頂高程不能超出水閘正常蓄水位，泄水過程中閘頂高程不能超出水閘高度[1]。設(shè)計底板高程的過程中，若底板相對較高，則在枯水期會影響河道水流量。

2.2 防滲排水設(shè)計

閘基上部屬于礫石層，下部的基石為經(jīng)過長時間風化的花崗巖，長期遭受風力干擾，因此水閘地基位置常會產(chǎn)生滲透等不良問題。為了有效地防滲排水，設(shè)計過程中先在閘室上游增設(shè)一層堅固的防滲墻，并在防滲墻兩側(cè)及混凝土擋墻下方布置高壓旋噴防滲墻，進一步提升防滲效果。同時，相關(guān)人員在設(shè)計過程中要考慮滲透壓力影響。

3 水閘工程加固施工要點

3.1 整體布局

洪水河東干渠渠首引水閘總體布置為側(cè)引正排式底欄柵引水樞紐工程，主要建筑物包括底欄柵溢流壩、泄洪排砂閘、上下游防洪堤等。底欄柵溢流壩位于河道右岸，泄洪排砂閘位于河道左岸。本次除險加固工程對樞紐的原有布置不進行變動，在對原有工程維修加固的基礎(chǔ)上將上游左岸防洪堤及堤上修建的長55 m的自潰壩拆除后，在原泄洪排砂閘的左邊并行修建4孔泄洪排砂閘，同時新建防洪堤280 m，整體工程布置呈“一”字形[2]。

3.2 底欄柵溢流壩加固

引水工程呈正排側(cè)引式，底欄柵溢流壩凈寬30 m，壩頂高程1746.5 m，壩型為實用堰型式，漿砌料石結(jié)構(gòu)，壩頂欄柵柵條長1.8 m，柵條為梯形斷面，上頂寬15 mm、下底寬5 mm、高50 mm，柵條間隙15 mm，柵面坡降1/10。壩體內(nèi)設(shè)引水廊道，廊道底部末端高程為1743.9 m，廊道坡降1/10～1/5，底欄柵溢流壩設(shè)計引水流量30 m3/s，廊道末端設(shè)進水閘，孔口尺寸為2.5 m×3.0 m(寬×高)，配置平板鋼閘門一扇，5 t手搖螺桿式啟閉機啟閉。

目前底欄柵溢流壩不能滿足設(shè)計引水流量的原因:一是河道來水攜帶大量泥沙，致使底欄柵溢流壩前淤積大量砂石，柵條被礫石、雜草等堵塞，欄柵面積減小、間隙系數(shù)減小，導致引水能力下降。二是底欄柵經(jīng)多年沖刷和維修后，柵條及坡面變形，流量系數(shù)變小，造成引水能力降低。三是引水廊道經(jīng)多年磨損沖刷，損壞嚴重，導致廊道過水能力降低。即原底欄柵溢流壩引水能力無法滿足設(shè)計要求，主要是由于底欄柵溢流壩前引水條件發(fā)生改變，致使引水能力降低，但建筑物結(jié)構(gòu)基本完好，本次除險加固對受損的上游擋砂坎予以拆除重建，坎高1.8 m，并在其上修建寬0.5 m的擋砂板，板厚0.2 m，用C25鋼筋砼澆筑。破損的底欄柵溢流壩面、廊道等建筑物將原灌砌加工料石拆除后，用新的料石重新灌砌，并按原設(shè)計尺寸更換新的底欄柵。

3.3 閘室加固

在原泄洪排砂閘左側(cè)修建4孔泄洪排砂閘，在增加泄洪能力的同時減小洪水對渠首的威脅、穩(wěn)固河床。定期排出河道淤積的推移質(zhì)，將河道主河槽穩(wěn)定在樞紐泄洪排砂閘一側(cè)，實現(xiàn)蓄清排洪，從而減少入渠泥砂，降低維修費用。在更換底欄柵和側(cè)欄柵后，修建泄洪排砂閘，提高渠首泄洪排砂能力，使渠首引水能力可滿足設(shè)計要求[3]。通過樞紐特征水位復核計算，閘室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，僅對部分磨損部位進行維修加固，不再進行穩(wěn)定計算。泄洪排砂閘屬于新建工程，其尺寸與原設(shè)計相符，不再進行穩(wěn)定計算。

3.4 溢流壩加固

通過引水能力復核，發(fā)現(xiàn)底欄柵溢流壩不能滿足設(shè)計引水流量要求，主要是柵前引水條件發(fā)生改變，但底欄柵溢流壩整體結(jié)構(gòu)不存在問題。因此，本次除險加固工程不再對底欄柵溢流壩的結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，只根據(jù)相關(guān)規(guī)范和洪水河東干渠渠首引水閘鑒定結(jié)果對底欄柵溢流壩損壞部分進行維修。針對底欄柵溢流壩上游擋砂板、溢流壩壩面部分料石磨損嚴重、引水廊道個別料石傾斜等問題，加固方案為拆除上述部位受損部分，按原尺寸進行維修，鋪蓋采用現(xiàn)澆C25鋼筋砼（厚0.6 m），擋砂坎采用C25鋼筋砼，用新料石更換磨損較嚴重的料石，并更換底欄柵溢流壩面鐵欄柵。

3.5 消能防沖設(shè)施加固

通過對下游消能防沖設(shè)施的復核，發(fā)現(xiàn)泄洪排砂閘和底欄柵溢流壩下游的斜坡護坦長度不滿足規(guī)范要求。本次除險加固將部分護坦及海漫拆除后進行重建。護坦設(shè)計厚度0.9 m，下部為厚0.3 m的C15細粒砼，為防止推移質(zhì)磨損、撞砸，護坦表面以C40硅粉鋼筋砼（厚0.6 m）為抗沖耐磨層，護坦上下游均設(shè)置深3.5 m的截墻。海漫設(shè)計厚度0.6 m，采用C15細粒砼漿砌塊石，其下設(shè)厚0.3 m的砂礫石墊層。排砂閘下游護坦長24 m，海漫長35 m。底欄柵溢流壩下游護坦長20 m，海漫長35 m，并在海漫末端修建上寬5 m、下寬3.5 m、上游坡比1∶2、下游坡比1∶1.5、深3.5 m的防沖槽，槽內(nèi)填充塊石，防止沖刷下游河床。同時在護坦末端15 m范圍內(nèi)修建排水孔，孔徑0.06 m，間距1.5 m，呈梅花型排列。護坦底部設(shè)厚0.3 m的反濾層，其中碎石厚0.2 m，砂厚0.1 m。

3.6 上下游護岸工程加固

根據(jù)河道演變情況，將上游右岸護岸工程加高0.8 m，上游左岸新建長120 m的防洪堤，上游右岸防洪堤向上延伸85 m。下游左岸新建防洪堤160 m,右岸防洪堤向下游延伸60 m。坡比仍采用原護坡坡比（1∶1.5），采用C15細粒砼砌塊石，地面以上襯砌厚度為0.3 m，基礎(chǔ)部分為重力式擋土墻，襯砌厚度由0.3 m逐漸變?yōu)?.0 m。河床以下基礎(chǔ)埋深3.5 m，堤頂設(shè)計寬為1.5 m。