水閘加固設計論文

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1工程概況

漢川水閘位于漢江干堤左岸樁號65+050處。該水閘為排澇防洪節制水閘，于1951年開工，1953年竣工。該水閘為鋼筋混凝土開敞空箱式結構，底板高程18.30m，水閘頂部高程31.30m，三孔，每孔凈寬4.0m，凈高6.0m，水閘室寬16.50m長33.8m，設計流量474m3/s。原規劃設計的水位組合：防洪工況：內湖水位23.00m，外江水位30.50m；排澇工況：內湖水位23.00m~27.00m，外江水位18.68m~30.24m。該水閘建成后，為刁汊湖區的農業生產發揮了重要作用。為了更進一步了解裂縫的成因，業主委托長江科學院材料結構所對水閘水閘墩、底板的混凝土及鋼筋情況進行取樣試驗，檢測報告結論為：

（1）水閘墩裂縫表面寬，向水閘墩內逐漸變小。

（2）混凝土碳化深度最大為6.0mm。

（3）未碳化的混凝土抗壓強度為37.6MPa~53.7MPa。

（4）混凝土堿骨料反應特征不明顯。

（5）混凝土裂縫以外的鋼筋無銹蝕現象。

2工程加固設計方案

通過技術經濟比選，采用水閘后建水閘的方案。經論證分析，新建水閘的規模可將原老水閘兩邊孔封閉，只保留中間一孔。

3工程地質

新建涵水閘地質勘探揭示，工程區為漢江一級階地。從上往下依次為：18.2m~17.40m，為淤泥質粉質粘土，灰黑色，呈軟塑狀。該層在新水閘洞身以下，建老水閘時進口鋪蓋時已完全挖除。17.40m~16.20m，為黃褐色粘土，含錳鐵斑點，呈可塑狀態，標準承載力fk=150kPa，壓縮模量Es=5.63MPa，鉆孔樁樁周摩阻力標準值qs=25kPa。16.20m~14.60m，為含淤泥質粘土，灰黑色，云母片比較多，呈塑狀，標準貫數5擊，標準承載力fk=110kPa，壓縮模量Es=1.8MPa，鉆孔樁樁周摩阻力標準值qs=20kPa。14.60m~5.40m，為粉砂層，灰黑色，飽和，稍~中密實，質地均一，上部夾薄層粉質粘土，下部時見細礫石，標貫數8~25擊，標準承載力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準值qs=30kPa。鉆孔樁樁端承載力標準值qp=750MPa。

4水閘工程加固設計

4.1設計標準

設計水位組合情況：設計防洪工況：內湖水位23.50m，外江水位31.69m；校核防洪工況：內湖水位23.50m，外江水位32.19m；排澇工況：內湖水位25.14m，外江水位18.97m。

4.2設計指導思想

（1）新建涵水閘所有部分獨立受力擋水，緊挨老水閘但與老水閘斷開。

（2）工程布置充分考慮水閘區環境建設。

（3）充分利用現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工程布置及設計

（1）洞身布置。新建涵水閘為涵洞型式，洞身中心軸線與老水閘中心線一致，孔口尺寸為5.5m×4.8m，底板高程由于受到現有內湖側鋪蓋的限制，最低只能定為19.50m。與老水閘底板18.30m的聯接采用1：3.5的坡度銜接。洞頂高程25.00m，頂板上部高程26.00m。洞身長度根據城區建設及防滲要求，為36.00m，防洪工作門設在靠外江側。洞上部填土至31.30m與老水閘水閘頂高程一致，以便于配合城市建設。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。新水閘啟閉室與老水閘啟閉室一起組成新水閘生活管理設施。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制塊鋪設，堤坡與環境綠化建設一致。

（2）老水閘兩邊孔的封堵工程布置。由于對于老水閘樁基礎的實際承載力不盡詳細，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，在老水閘內湖側采用扶壁式擋土墻型式。

（3）內湖側聯接建筑物。內湖側進口聯接建筑物采用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）基礎處理。在進行樁基礎設計時，天然地基承載力較低，只有110kPa，根據其他同類工程設計經驗，及相關設計規范要求，為了節約工程量，應合理利用天然地基承載能力。所以在設計中我們采用了樁土共同受力的設計方法。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。樁基布置型式為：①洞身部分：在順水流方向，沿洞身兩邊墻各布置一排樁，樁距在順水流方向由2.50m逐漸變為3.00m，垂直水流方向間距6.00m。樁直徑800mm，樁長隨受力大小，由24.00m逐漸變為20.00m。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，由于封堵老水閘口處的兩個擋土墻，前齒處地基應力比較大，且又受到地質層的限制，樁基長度不能超過24.00m，（超過24.00m則進入砂卵石層，施工非常困難。）故樁距離比較近，最小2.00m（相當于2.5倍樁徑，達到規范允許最小值）。

（5）現有建筑物的修復與補強。新老水閘之間設兩道止水，第一道采用傳統的紫銅片止水，第二道在紫銅片外部灌注止水聚氨酯；消力池裂縫補強；外江海漫段漿砌塊石修補；老水閘兩側刺墻頂修建防水墻，防水墻頂高程定為33.00m，采用鋼筋混凝土結構。新建了啟閉室、設平板鋼水閘門并配套相應機電設備。2000年該水閘完成加固后，險情基本解除，安全運行至今。

作者:李雙霞熊毅祝浩宋紅梅單位:孝感市水利勘測設計院