浍庙闸除险加固工程设计探究

浍庙闸除险加固工程设计探究
摘要：浍庙闸已经运行了16年，根据淮河流域水工程质量检测中心《灵璧县浍庙闸工程质量检测报告》、《浍庙闸水闸安全鉴定报告书》，浍庙闸被评定为病险四类闸，需拆除重建。

关键词：浍庙闸除险加固设计方案
1966年由国家补助，群众兴办，建成5孔3m的节制闸，因该闸过水断面小，泄流能力低，1976年在其右侧扩建6孔3m，1977年完成。

现有浍庙闸规模为11×3m，底板、闸墩、翼墙均为浆砌块石结构。

目前浍庙闸闸墩、启闭台、启闭机、公路桥、上下游翼墙、上下游护坡等损毁严重；闸底板渗漏，闸门止水已老化毁坏，已无蓄水功能，但并未彻底解决该闸的全部工程隐患。

1、工程概况
浍庙闸位于灵璧县朱集乡境内新杨河下游，新杨河属于濉河支流，源于埇桥区褚兰镇的东南部，流经灵璧县下楼镇、尤集镇、朱集乡3个乡镇，于浍庙闸下入拖尾河，全长20.14km，流域面积229.3km2，其中埇桥区面积46.7km2，江苏省铜山县面积17.1km2。

2、工程任务与规模
浍庙节制闸位于新杨河18+600处，本工程的主要任务是排洪、排涝为主，兼顾蓄水灌溉、交通、改善区域水环境等。

浍庙节制闸控制来水面积215.5km2, 按5年一遇洪水标准设计除涝流量为181.7m3/s，闸上水位22.23m、闸下22.13m；按20年一遇洪水标准校核（防洪），流量361.7m3/s，闸上水位24.03m、闸下水位23.88m。

重建后浍庙水闸总净宽为35.0 m，略大于原水闸规模。

按水闸等级划分标准，该闸为中型水闸。

因此,加固设计拟对浍庙闸的规划指标及运行条件进行调整,见表1
3、枢纽节制闸工程总体布置
3.1 闸室结构布置
浍庙闸闸室共7孔，由底板、闸墩、工作桥、交通桥和闸门等部分组成。

⑴底板：选择应用范围较广的整体式平底板。

底板顺水流方向长度14.3m，顶高程18.23m，厚1.0m，其下浇筑0.1m厚素砼垫层。

为增强闸室的抗滑稳定性及加大防渗长度，在其上、下游端部设置齿墙。

⑵闸墩：闸墩长度与底板同长14.3m，为钢筋砼实体墩。

墩顶高度按迎水面最高水位+超高，即25.23m。

为改善水流形态，中墩上、下游端均采用半圆形墩头。

闸墩厚度必须满足稳定和强度要求，同时受限于闸门槽处最小厚度为50cm，边墩厚1.0m，不分缝中墩厚1.2m，分缝中墩厚1.0m，中间缝宽2cm。

⑶胸墙：按规划要求，不设置胸墙。

⑷闸门
主闸门采用平面钢闸门，检修时可将闸门提出闸室外进行。

在主闸门槽上游设置检修门槽，检修门采用钢筋砼叠梁式，采用5t手动葫芦启吊，葫芦悬挂在I32a工字钢上，后者设置在排架悬挑牛腿上。

3.2 防渗排水布置
闸室上游设置12.0m长的钢筋砼铺盖；闸室下游设置钢筋砼消力池，消力池分成两段，在下游段内设置反滤设施。

闸室底板与铺盖及消力池之间的分缝处皆设置一道暗止水（紫铜止水带），闸室与上、下游翼墙间各设置垂直暗止水一道。

下游渗流出口处均设有反滤层和冒水孔，反滤层自上而下按瓜子片、中粗砂、无纺土工布及聚丙烯网顺序布置，其上冒水孔按梅花形布置，孔内填塞碎石，冒水孔直径0.1m，孔距2.0m。

3.3 消能防冲布置
采用挖深式消力池，钢筋砼结构，池底高程17.28m，池深1.0m，池底与闸底板以1:4坡度衔接。

消力池总长15.0m，分成两段，上游段长7.6m，为防渗段；下游段长7.4m，下设反滤设施。

平面布置由闸室出口处宽45.4m，直线渐变至49.2m，池底板厚度为0.5m。

消力池下游为海漫段，浆砌块石结构，长15.0m，其护底及护坡皆采用0.4m 厚的浆砌块石（下铺0.1m厚碎石垫层）。

在海漫段中间采用0.40×0.7m的浆砌块石埂墙分区。

海漫下游设置抛石防冲槽，槽长6.4m，深1.8m，底宽2.0m，槽内抛块石。

3.4 两岸连接布置
为保持岸坡稳定、改善进口水流条件，上游翼墙平面布置采用圆弧型扶壁式翼墙，圆弧半径10.0m，中心角90°，顺水流投影长等于上游铺盖长度，墙顶高程23.23m，墙高5.0m。

下游翼墙平面布置采用八字型扶壁式翼墙，自闸室下游延伸到护坦末端，墙顶高程23.23m，墙高6.0m。

4、建筑物除险加固设计方案
4.1闸址选择
浍庙闸为重建工程，其闸上交通桥在乡级公路上，考虑与公路的衔接，闸址选在原址重建，即新杨河18+600处。

4.2闸孔布置方案比较
本阶段对浍庙闸下述两种闸孔布置方案进行比较。

方案一：共设12孔，单孔净宽3m，闸室总净宽36m，底板采用钢筋砼隔孔分缝式（3×3m+3×3m+3×3m+3×3m），闸室总宽度为57.80m。

方案二：共设7孔，单孔净宽5m，闸室总净宽35m，钢筋砼底板采用隔孔分缝型式（2×5m+3×5m+2×5m），闸室总宽度为55.80m。

两方案均能满足设计、校核工况下泄水流量的要求。

方案一：闸室孔径小，闸墩较多，砼工程量大，启闭机台数多；方案二：闸孔数量较少，运行、维护相对简单，闸墩数量少，闸室总宽度减少。

方案二与方案一相比，闸室总宽度减少2.0m，砼工程量较省，启闭机台数较少。

综上所述，闸孔布置推荐采用方案二，即7×5m（孔数×单孔净宽）。

4.3闸门型式比较
本阶段比较了下述三种闸门布置型式。

⑴直升式平面闸门方案
本方案的优点是闸门运用灵活，操作简便，基本能适应闸门控制泄水的要求，闸门检修方便，运行可靠，闸室布置紧凑，闸室长度较小，工程量较省。

缺点是工作桥高度较高。

⑵升卧式平面闸门方案
本方案优点是可以降低启闭机工作桥高度。

缺点是闸门开启过程中底缘流态不好，不利于控制泄量；检修不方便，尤其是启闭钢丝绳和滑轮组长期浸泡水中，影响其使用寿命，且检修困难；闸门运行过程中易出现卡阻现象，运行可靠性不如直升式闸门。

⑶弧形闸门方案
弧形闸门具有门体重量轻、受力条件好、与相同跨径的平面闸门相比启闭机容量小、启闭运用灵活、便于控制泄水、不需设门槽、过闸水流顺畅、启闭机工作桥高度较低等优点，缺点是闸门支臂较长，闸室长度较其它方案长，混凝土工程量增加较多，金属结构工程量亦较大，闸墩受力条件较复杂。

综上所述，弧形闸门方案工程量最大，且启闭机工作桥高度介于升卧式闸门方案和直升式闸门方案之间，与升卧式闸门方案和直升式闸门方案相比，弧形闸门方案明显不经济，因此不宜采用。

升卧式闸门方案和直升式闸门方案相比，工程量相差不大，前者启闭机工作桥高度很低，但运行和维修条件较差，很少采用。

对比上述三种方案，综合考虑运行、检修、经济等条件，最终采用直升式平面钢闸门方案。

5、金属结构与电气设计
5.1 金属结构
浍庙闸工程共设7孔闸门，孔口尺寸为5.0×7. 0 m（宽×高），开敞式，闸门为三根主梁式平面滚轮钢闸门，配QPQ-2×100kN固定卷扬式启闭机，一门一机，每扇工作闸门重8.887t。

上、下游设检修门槽，检修门采用钢筋砼叠梁式。