浅谈珠岩拦河闸除险加固措施

浅谈珠岩拦河闸除险加固措施

摘要：烟台市大沽夹河珠岩拦河闸经过多年运行，存在较多安全隐患。通过对多年工程水毁情况分析，并与橡胶坝工程管理比较，拟定了几个方案进行比选，最后选择了改建橡胶坝加固方案。

关键词：烟台市；大沽夹河；拦河闸；橡胶坝

烟台市大沽夹河珠岩拦河闸修建于1998年。工程设计洪水标准为20年一遇，设计流量2020m3/s；校核洪水标准为50年一遇，校核流量2808.4m3/s。闸门高3.5m，分12孔，其中中间4孔液压翻板闸门，每孔净宽8m；左右各4孔水力自动翻板闸门，每孔净宽15.96m。拦河闸一次性最大蓄水量124万m3，年调节水量800万m3。主体工程由铺盖、底板、消力池、海漫和防冲槽等组成。工程与上下游橡胶坝联合调度运用，可向市区供水5万m3/d，灌溉农田33hm2。

 

一、拦河闸存在的问题

（一）运行维护费高

珠岩拦河闸所处的大沽夹河属于山洪河道，洪水来临，大水挟杂着树木，对闸板、闸墩、轨道、液压启闭系统等工程造成不同程度的破坏。每次洪水过后，需采取机械设备对闸址处河道进行清障、一系列的维修工程，耗费大量的人力、物力、财力，运行维护费逐年递增。2012年对珠岩拦河闸液压系统进行改造，对闸门及支墩进行加强处理。2014年初对闸门支承板、轴挡板等部分铁件进行了更换，对闸墩的部分裂缝采取环氧砂浆处理，对所有闸门板支墩进行了清理并喷刷环氧树脂进行防碳化处理。一年需多次对液压系统调试，才能保证液压系统的正常工作。

（二）工程安全隐患突出

1）水闸设计防洪标准不满足河道的防洪标准。水闸原设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。而外夹河规划防洪标准为50年一遇。

2）水闸为12孔自动翻版闸（其中4孔液压启闭闸门），汛期受树木等漂浮物堵塞，启闭困难，严重影响防洪安全。

3）水闸底板抗裂不满足规范要求。钢筋混凝土支墩剥落、露筋锈蚀，强度和抗裂不满足要求。

4）钢筋混凝土闸门混凝土强度低于设计标准，面板存在孔洞、溶蚀、露筋，止水设施老化，漏水严重，影响安全运行。

5）液压启闭系统及电气设备老化、损坏严重，压力不足，启闭困难；闸门轨道、连杆等金属结构锈蚀严重，影响闸门的正常运行。

 

二、原因分析

一是当年建设珠岩拦河闸时大沽夹河还没有防洪治理规划。二是经过多年洪水冲刷破坏，液压启闭系统运转不灵活。三是洪水期间，闸前水位迅速壅高，超出了翻板泄水闸的设计荷载，使闸门扭曲变形，止水橡胶破坏。四是近几年来连续干旱，上游河道挖砂严重，河床凹凸不平，植被破坏，当洪水来临时，上游的漂浮物堆积在闸前及支墩上，影响了翻板闸的正常翻转。五是洪水过后，树木、杂草及生活垃圾盘踞闸址处，人工无法清理干净，再采用挖掘机清除，费用高，并且机械作业对闸板、启闭系统及止水橡胶等都有破坏。由此确定对珠岩拦河闸进行除险加固。

 

三、除险加固方案选择

结合河道和工程的实际情况，在基本保留原消能防冲工程的情况下，珠岩拦河闸除险加固工程拟定了两种方案进行比较。

方案一：橡胶坝坝高3.5m

设计2孔长170.3m，坝高3.5m的橡胶坝，设计蓄水量124m3，工程投资818.4万元。

方案二：橡胶坝坝高3.7m

设计2孔170.3m，坝高3.7m的橡胶坝，设计蓄水量144m3，工程投资958.2万元。

两种方案优点是都能从根本上彻底解除工程隐患，泄水能力强，操作灵活，管理方便。缺点是新旧混凝土不易结合，新老止水可能衔接不好。方案一设计蓄水量保持原状，方案二设计蓄水量增大。

按照经济合理、技术可行、运行可靠、管理方便的原则，经综合比较，确定选用方案二。

 

四、除险加固处理措施

（一）下游消能防冲工程

根据《水闸设计规范》（SL265-2016），对下游消能防冲重新计算。通过计算，现有消力池池深、海漫长度、防冲槽长度满足设计要求。因此保留下游原有消力池、海漫、防冲槽等工程。

（二）橡胶坝主体工程

1）底板。底板采用C25钢筋混凝土平底板。根据坝袋塌落的尺寸确定底板12.6m，其中坝袋上游1.55m，下游3.73m，坝袋上下游锚固点净距6.87m。底板顶面高程为8.5m，厚0.6m，下设0.1m厚C15素混凝土垫层，底板首末端设有2m深的齿墙，原翻板闸底板下游2.1m予以保留。

2）坝袋。橡胶坝坝袋设计高度3.7m，为充水式坝袋，充水量为3752m3。

3）锚固。锚固形式为双锚固螺栓压板式，坝袋上、下游侧及两侧均采用外锚固。坝袋固定在底板上，形成一个封闭的水袋。

4）超压溢流管。溢流管采用DN300钢管。在橡胶坝两端设置超压溢流管与坝袋相联通，管出口高程与设计内压高度齐平。当充水高度超过设计内压值时，水就从溢流管流出，可保证坝袋不致超压而破坏。

（三）上游进水工程

上游设10m长C25钢筋混凝土铺盖，厚0.3m，下设厚0.1的C15素混凝土垫层，首端设1.0m深的齿墙，末端设1.0m深齿墙。原翻板闸铺盖拆除5.9m，未拆除部分作为垫层置于新铺盖之下，重新再浇筑铺盖混凝土。

（四）电气设计

1）用电负荷的计算。18.5kW充水水泵2台，30kW强排管道泵2台，日常用电25kW。考虑用电负荷主要是水泵电机，充水水泵与强排管道泵不同时工作的情况。

2）变压器容量。根据《电力工程设计手册》，结合工程的用电负荷计算变压器的额定容量，最后选择一座箱变额定容量100kVA的变压器，电压等级380/220V。

（五）充排水系统

1）控制房及水源。控制房设计两层，每层10m2左右。地面下层布设充水水泵，强排管道泵、电机、控制阀门等；地面上层布设操作平台。

2）水泵的选择及充水方式。充水水泵采用同型号2台潜水泵，均为工作水泵，流量400m3/s，扬程10.5m，功率18.5kW；排水水泵2台，采用单泵流量650m3/s，扬程10.0m，功率30kW，一用一备。坝袋充水采用机充方式。一台泵工作或者两台泵工作。两台泵工作，大大缩短充水时间。坝袋在无水的情况下，将其充水至设计坝高，实际充水时间小于5h。

3）排水方式。坝袋排空采取自排、强排和强排自排结合三种方式。正常情况下，采用坝袋自排，节省费用，排水时间1.6h；洪水来临或上游橡胶坝放水，需要坝袋强排放水，强排时间4.0h；紧急情况下，采取强排自排结合，排水时间1.0h。

（六）控制系统设计

控制运用主要采用自动控制方式。包括现场数据采集和控制设备、传输设备、中央控制室设备。在停电或特殊情况下采用手动控制阀门。水泵及闸阀的运行均在操作台上操作，对坝袋内水位、水压以及闸阀的开启度进行监视和控制。

2019年珠岩拦河闸改建成橡胶坝顺利竣工，经过2个汛期洪水考验，及时化解工程风险隐患，取得了明显效果。

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