刍议合山水闸东闸消力池的设计及施工

刍议合山水闸东闸消力池的设计及施工

合山水闸枢纽工程位于开平市蚬冈镇潭江主干流中上游河段，利用水闸设计规范推荐公式来计算消力池的长度和深度。为了使设计更加完善，采用水工模型试验的方法对理论计算的消力池进行了试验，东闸橡胶坝因报废后改建为3孔开敞式水闸，其消能效果和出池流速分布等各项性能得到显著提高。

标签：合山水闸；消力池；改建

1 工程概况

该闸1971年6月正式开工建设，1974年建成投入运行，1976年东闸橡胶坝报废改建为3孔开敞式水闸。潭江流经百合、三埠、水口入新会区，由崖门水道注入南海，全长248km，流域面积6026km2。上游多高山峻岭，坡陡水急，山林茂密，植被良好；中下游地势平坦开阔，坡度平缓，河道较为弯曲，低水时河沿沙洲毕露。

合山水闸闸址位于潭江干流蚬冈段、蚬冈桥下游300m处，河段自北向南流经水闸。工程区地势平坦低洼，局部有小山丘；地貌单元属于珠江三角洲冲积平原。

合山水闸主要水工建筑物有东、西泄洪闸、船闸、电站组成。东泄洪闸共3孔，每孔净宽15.6m，闸墩厚1.6m，闸室总净宽46.8m。西闸泄洪闸、船闸、电站位于西河上，电站靠左岸布置，船闸靠右岸布置，中间为泄洪闸，闸墩上布置有交通桥；电站引水明渠长91.5m，渠首底宽12m，引水渠与河道之间为导水墙，明渠末端为电站；船闸闸室长73.1m，净宽11.5m，上、下闸首净宽8m；中间泄洪闸为4孔，每孔净宽16.25m，中墩厚3.0m，左边墩宽4.20m，右边墩宽1.80m，泄洪闸闸室总净宽65m。

2 施工内容

东泄洪闸主要除险加固内容有：拆除闸墩上部螺旋楼梯、工作桥支墩、工作桥、闸墩顶砼栏杆、砼闸门、东闸值班室、下游左岸原橡坝充水泵房。加高闸墩、重建工作桥，原闸墩和闸室底板进行抗冲磨和防碳化处理，中墩牛腿附近扇形受拉区采用碳纤维加固，边墩牛腿附近扇形受拉区新增受拉扁钢加固，原受拉扁钢做防锈处理，新做弧形钢闸门，更换闸门埋件，新建闸门底坎，重建下游消力池，新建上游两侧翼墙和砼护底，闸室两侧原橡胶坝充水泵室回填砼，下游左侧水池回填，重建东闸值班室，下游左岸边坡整治，更换闸门启闭设备和电气设备；闸室上游新增水泥灌浆防渗帷幕。（见图1）

图1 东闸下游立视图

3 设计方案

东闸由原设计橡胶坝改建而成，现状闸室上游为天然河床，根据地质报告，闸室上游河床基岩出露，出露基岩为强风化粉砂岩，强风化粉砂岩已强烈风化成半岩半土状，节理裂隙发育，岩芯破碎，遇水易软化崩解，抗冲流速约为2.5～3.5m/s。

3.1 合山水闸过流能力计算

计算成果表如表1。

表1 合山水闸过流能力计算成果

合水水闸枢纽工程现状东闸闸底高程-1.0m，共3孔，每孔净宽15.6m，总净宽46.8m，30年一遇设计洪水流量1629.8m3/s，100年一遇校核洪水流量2172.9m3/s；西闸泄洪闸现状闸底高程-1.1m，共4孔，每孔净宽16.25m，总净宽65m，30年一遇设计洪水流量2119.9m3/s，100年一遇校核洪水流量2799.2m3/s；合山水闸枢纽工程闸孔总净宽111.8m，30年一遇设计洪水流量3749.7m3/s，100年一遇校核洪水流量4972.1m3/s，经闸室过流能力计算，30年一遇设计洪水期，过闸流速为4.07m/s，闸上河床抗冲能力不足，需要进行护砌。

3.2 优化方案

3.2.1 上游连接段加固。本次设计上游连接段加固长30m，考虑两种河底护砌方案。

方案一：采C25埋石砼护底，根据上游河床地形，护底顶高程由河中向两岸分-3.0、-2.0、-1.0m三级高程。

方案二：采用M7.5浆砌石护底，护底顶高程由河中向两岸分-3.0、-2.0、-1.0m 三级高程，护底最小厚度为0.60m。

两种方案有差异的工程量及投资对比见表2。

表2 工程量及投资对比表

两种方案综合对比见表2。由表2可以看出，方案一较方案二投资大，但方案二抗冲流速相对较小，综合比较，由于方案一施工质量有保证、整体性好、抗冲磨性能好，故选取方案一作为推荐方案。

3.2.2 闸室段加固。现状闸室段为整体结构，长17.00m，中墩长16.8m，边墩长17.00m，单孔净宽15.60m，闸墩厚度1.60m，共3孔，总净宽46.8m，闸底板厚1m，闸底板高程为-1.00m，弧门支座中心铰高程为

4.30m，牛腿高1m，宽1m，长1.60m，与水平面倾角为18.43°，牛腿顶面距中心铰距离为0.25m。现状闸室由原设计橡胶坝改造而成，闸底板和闸墩均为砼结构，闸底板以下为埋石

砼基础。

先将底板混凝土表面打磨、清洗，晾干后涂刷潮湿面界面剂，待界面剂表干后直接刮涂SK手刮聚脲2mm一层，局部凹陷处可采用聚合物水泥砂浆找平，每平方米造价约532元。SK手刮聚脲为单组分聚脲。SK手刮聚脲特点是脂肪族，耐老化性能好，不变色，无毒，防渗、抗冲磨性能好，强度高、延伸率大，与基础混凝土粘接好，耐老化，耐化学腐蚀，抗冻效果好，对混凝土裂缝及伸缩缝表面封闭时可以复合胎基布增强。

3.2.3 水闸闸门改造。现状水闸闸门为砼结构，运行已达30多年，弧形闸门各部位砼爆裂脱落，钢筋锈蚀严重，面板存在不同程度的渗漏现象，闸门支臂均出现不规则小裂缝。

选用弧形钢闸门，将原闸墩及底板止水埋件凿除砼后进行更换，弧形闸门门顶高程4.50m，闸墩弧形门支铰牛腿保留现状。

3.2.4 闸门及启闭机型号

启闭机型号：QH2*25t

弧形钢闸门：东闸：3孔，每孔净宽15.6m，闸室总净宽46.8m；西闸：4孔，每孔净宽16.25m，闸室总净宽65m

4 结束语

合山水闸东闸在消力池计算中得出的下游水深与试验成果基本一致，但原有的橡胶坝的实际消能效较差，改建为3孔开敞式水闸，其消能效果和出池流速分布等各项性能得到显著提高，消能效果和出池流速也有了很大的改善，此类改进设计消能措施对类似水闸工程的设计和建设有宝贵的参考价值。

参考文献

[1]王斌.永嘉县乌牛新闸水工模型试验研究报告[R].水利河口研究院.

[2]SL265-2001.水闸设计规范[S].

[3]江门市合山水闸初步设计报告[R].