水闸加固设计论文

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1工程概况

汉川水闸位于汉江干堤左岸桩号65+050处。该水闸为排涝防洪节制水闸，于1951年开工，1953年竣工。该水闸为钢筋混凝土开敞空箱式结构，底板高程18.30m，水闸顶部高程31.30m，三孔，每孔净宽4.0m，净高6.0m，水闸室宽16.50m长33.8m，设计流量474m3/s。原规划设计的水位组合：防洪工况：内湖水位23.00m，外江水位30.50m；排涝工况：内湖水位23.00m~27.00m，外江水位18.68m~30.24m。该水闸建成后，为刁汊湖区的农业生产发挥了重要作用。为了更进一步了解裂缝的成因，业主委托长江科学院材料结构所对水闸水闸墩、底板的混凝土及钢筋情况进行取样试验，检测报告结论为：

（1）水闸墩裂缝表面宽，向水闸墩内逐渐变小。

（2）混凝土碳化深度最大为6.0mm。

（3）未碳化的混凝土抗压强度为37.6MPa~53.7MPa。

（4）混凝土碱骨料反应特征不明显。

（5）混凝土裂缝以外的钢筋无锈蚀现象。

2工程加固设计方案

通过技术经济比选，采用水闸后建水闸的方案。经论证分析，新建水闸的规模可将原老水闸两边孔封闭，只保留中间一孔。

3工程地质

新建涵水闸地质勘探揭示，工程区为汉江一级阶地。从上往下依次为：18.2m~17.40m，为淤泥质粉质粘土，灰黑色，呈软塑状。该层在新水闸洞身以下，建老水闸时进口铺盖时已完全挖除。17.40m~16.20m，为黄褐色粘土，含锰铁斑点，呈可塑状态，标准承载力fk=150kPa，压缩模量Es=5.63MPa，钻孔桩桩周摩阻力标准值qs=25kPa。16.20m~14.60m，为含淤泥质粘土，灰黑色，云母片比较多，呈塑状，标准贯数5击，标准承载力fk=110kPa，压缩模量Es=1.8MPa，钻孔桩桩周摩阻力标准值qs=20kPa。14.60m~5.40m，为粉砂层，灰黑色，饱和，稍~中密实，质地均一，上部夹薄层粉质粘土，下部时见细砾石，标贯数8~25击，标准承载力0.00m高程以上fk=180kPa，0.00m高程以下fk=200kPa，钻孔桩桩周摩阻力标准值qs=30kPa。钻孔桩桩端承载力标准值qp=750MPa。

4水闸工程加固设计

4.1设计标准

设计水位组合情况：设计防洪工况：内湖水位23.50m，外江水位31.69m；校核防洪工况：内湖水位23.50m，外江水位32.19m；排涝工况：内湖水位25.14m，外江水位18.97m。

4.2设计指导思想

（1）新建涵水闸所有部分独立受力挡水，紧挨老水闸但与老水闸断开。

（2）工程布置充分考虑水闸区环境建设。

（3）充分利用现有消力池及海漫的消能防冲功能。

（4）充分利用原有建筑物的防渗功能。

4.3工程布置及设计

（1）洞身布置。新建涵水闸为涵洞型式，洞身中心轴线与老水闸中心线一致，孔口尺寸为5.5m×4.8m，底板高程由于受到现有内湖侧铺盖的限制，最低只能定为19.50m。与老水闸底板18.30m的联接采用1：3.5的坡度衔接。洞顶高程25.00m，顶板上部高程26.00m。洞身长度根据城区建设及防渗要求，为36.00m，防洪工作门设在靠外江侧。洞上部填土至31.30m与老水闸水闸顶高程一致，以便于配合城市建设。31.30m以上采用钢筋混凝土防水墙，防水墙顶部高程为33.00m，高于校核洪水位0.81m。新水闸启闭室与老水闸启闭室一起组成新水闸生活管理设施。堤顶由公路面14.00m宽及两边1.50m人行道组成，公路面暂采用沥青路面，人行道采用混凝土预制块铺设，堤坡与环境绿化建设一致。

（2）老水闸两边孔的封堵工程布置。由于对于老水闸桩基础的实际承载力不尽详细，故对于两边孔的封堵建筑物的布置基本原则仍然同洞身布置一样，在老水闸内湖侧采用扶壁式挡土墙型式。

（3）内湖侧联接建筑物。内湖侧进口联接建筑物采用R=10.00m的圆弧型扶壁式挡土墙型式。挡土墙顶高程与涵顶板上部高程一致，为26.00m。

（4）基础处理。在进行桩基础设计时，天然地基承载力较低，只有110kPa，根据其他同类工程设计经验，及相关设计规范要求，为了节约工程量，应合理利用天然地基承载能力。所以在设计中我们采用了桩土共同受力的设计方法。即天然地基在不超过允许承载力的前提下，让天然地基承受40%的上部荷载，60%由桩基承担。桩基布置型式为：①洞身部分：在顺水流方向，沿洞身两边墙各布置一排桩，桩距在顺水流方向由2.50m逐渐变为3.00m，垂直水流方向间距6.00m。桩直径800mm，桩长随受力大小，由24.00m逐渐变为20.00m。②挡土墙部分：桩基布置主要解决天然地基承载力不够，及控制不均匀沉降问题。桩基直径仍采用800mm，由于封堵老水闸口处的两个挡土墙，前齿处地基应力比较大，且又受到地质层的限制，桩基长度不能超过24.00m，（超过24.00m则进入砂卵石层，施工非常困难。）故桩距离比较近，最小2.00m（相当于2.5倍桩径，达到规范允许最小值）。

（5）现有建筑物的修复与补强。新老水闸之间设两道止水，第一道采用传统的紫铜片止水，第二道在紫铜片外部灌注止水聚氨酯；消力池裂缝补强；外江海漫段浆砌块石修补；老水闸两侧刺墙顶修建防水墙，防水墙顶高程定为33.00m，采用钢筋混凝土结构。新建了启闭室、设平板钢水闸门并配套相应机电设备。2000年该水闸完成加固后，险情基本解除，安全运行至今。

作者:李双霞熊毅祝浩宋红梅单位:孝感市水利勘测设计院