马滩水闸加固及水闸扩建设计方案研究.pdf
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1、62云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期:2023-06-12 作者简介:何鹤彬(1990-),男,广东东莞人,工程师,主要从事水工建筑设计工作。马滩水闸加固及水闸扩建设计方案研究何鹤彬(东莞市水务技术中心,广东东莞523000)摘要:通过对马滩水闸的现状进行调查和评估,发现存在混凝土结构老化、金属设备锈蚀和磨损等问题,无法满足现代水利需求。因此,本研究提出了综合的加固和扩建设计方案,包括混凝土结构的维修和防腐处理、金属设备的更换和升级,以及引入自动化控制系统。通过这些措施,旨在提升水闸的结构强度、耐久性和操作效率,满足水利工程的安全要求。关键词:
2、马滩水闸;水闸加固;水闸扩建;设计方案中国分类号:TV698.2+2 文献标识码:A文章编号:1006-3951(2024)03-0062-05DOI:10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.017Research on the Reinforcement and Expansion Design Scheme of Matan SluiceHE Hebin(Dongguan Water Technology Center,Dongguan 523000,China)Abstract:Through investigation and evaluation of th
3、e current situation of Matan Sluice,it was found that there are problems such as concrete structure aging,metal equipment corrosion and wear,which cannot meet modern water conservancy needs.Therefore,this study proposes a comprehensive reinforcement and expansion design scheme,including maintenance
4、and anti-corrosion treatment of concrete structures,replacement and upgrading of metal equipment,and the introduction of automated control systems.These measures can enhance the structural strength,durability,and operational efficiency of water gates,meeting the safety requirements of hydraulic engi
5、neering.Keywords:Matan Sluice;sluice reinforcement;sluice expansion;design scheme0引言根据马滩水闸工程的需求,主要以旧闸加固为主,不对闸址位置进行方案比选,仍采用旧闸位置,并以原有水闸布置为基础进行加固扩建。按照马滩水闸扩建应急方案,决定拆除水闸右侧溢流堤段、东深三期出水涵闸及一期泵房后,水闸的过流能力可以满足要求。因此,在本次扩建中,选择将水闸孔布置于右侧已拆除溢流堤的位置,避免增加开挖量,并且需要对右岸进行修复衔接,不再进行左右岸方案比选。1工程概况根据计算比选的结果,在满足过流要求的情况下,决定新增水闸单孔
6、宽度维持与旧闸一致,即为 6 m。考虑节约投资的因素,比选了新增 4 孔、5 孔、6 孔方案,最终决定新建水闸总净宽为 30 m。扩建后的水闸共计有 19 孔(其中 14 孔为旧闸加固),水闸过流总净宽为 114 m(闸宽为 141 m)。工程总布置如下:拦河水闸共有19孔(旧闸14孔,新闸 5 孔),泄洪总净宽为 114 m,单孔净宽为 6 m,闸墩厚度为 1.5 m,水闸总宽度为 141 m,内部设有工作闸门和检修闸门。闸顶高程为 24.744 m,上方设有 3 m 宽的人行桥和启闭设备平台及构架,均为钢筋混凝土结构。旧闸采用开敞式实用堰,堰顶高程为 11.244 m,下游护面长为 25
7、m,采用C25 模袋混凝土,厚度为 0.5 m。新闸采用平底宽顶堰,闸底板面高程为 8.944 m,新闸段不设置消力池和海漫。在新旧闸连接处的上下游位置,将63何鹤彬马滩水闸加固及水闸扩建设计方案研究设置导流墙,导流墙采用 C25 钢筋混凝土悬臂式挡土墙的形式,墙底板面高程为 8.744 m,顶高程为 12.744 m,墙宽为 1.5 m,基础宽度为 4.5 m,上游段长为 15 m,下游段墙长为 25 m1。2旧闸加固设计方案2.1闸室加固方案马滩水闸的旧闸由 14 个闸孔组成,总宽为105 m(总净宽为 84 m),泄洪闸底板面高程为11.244 m。每个闸孔的单孔净宽为 6 m,闸墩厚度
8、为 1.5 m,而闸顶高程则为 24.744 m。水闸上方设有 2 m 宽的人行桥和启闭设备平台及构架,全部采用钢筋混凝土结构。在水闸的右侧是已拆除建筑物后形成的乱掘地。水闸的基础主要由弱微风化花岗岩组成,局部地区存在较强风化的岩体,施工期间已进行灌浆或挖除回填混凝土处理。整体岩体坚硬且完整性良好,透水性较弱,不存在软弱夹层、强透水层或液化砂土,并且未发现有掏空或渗漏现象2。旧闸加固只针对 14 孔泄洪闸,结合水闸存在问题加固方案如下。1)在水闸中,闸顶高程和闸室结构不发生变化,但考虑到旧水闸上部结构、工作桥和检修平台的强度较低,配筋不足,并出现了保护层脱落、裂缝、露筋和钢筋锈蚀等问题,因此计
9、划拆除混凝土上部结构中的工作桥和检修平台,并进行重新建设。上部结构的设计方案将沿用水闸原有的排架式结构,采用“一墩三柱”的形式。原水闸的工作闸门启闭机是固定卷扬机,检修闸门启闭机是移动卷扬机,都布置在启闭机平台上,但由于检修空间有限,不符合现行规范对启闭机检修空间的要求。因此,在本次设计方案中,将检修闸门启闭机调整为小车式电动葫芦,并设置轨道布置于启闭机平台下的横梁上,而工作闸门启闭机仍然采用固定卷扬机布置在启闭机平台上。通过这样的调整方案,增大了启闭机平台的检修空间,使其满足了现行规范的要求。由于现有闸墩的宽度为1.5 m,较为狭窄,无法在墩顶上设置缝柱,因此在本次设计中,将启闭机平台的梁板
10、结构与排架柱设置为铰接,而启闭机平台的梁板结构将设置 2 个孔和 1 个缝,缝的宽度为 15 m。近期的启闭机层将采用露天的形式,而远期将采用仿古亭廊式的开敞结构。2)马滩水闸建于 1965 年,至今已经运行了52 a,基本达到了水工混凝土结构的设计期限。根据进行的安全鉴定结论,并通过现场查勘观测,未发现水闸闸墩混凝土在可见部位出现特别明显的开裂或钢筋锈蚀状况。根据现场钻芯法检测,闸墩混凝土的强度满足C30的设计强度等级。然而,考虑到水闸的运行时间较长,混凝土表面已经出现了一定程度的碳化现象。为了提高旧水闸保留部分混凝土结构的耐久性,并避免混凝土碳化的进一步加深,建议对旧水闸的闸墩和溢流堰表面
11、进行打磨处理,并采用刷漆的方式进行涂层处理,以提高其结构的耐久性和使用寿命。初步推荐采用环氧树脂防腐蚀涂料,该涂料已经在潮州供水枢纽、木京水利枢纽、飞来峡水利枢纽、新丰江水利枢纽等多个大型工程中得到使用。据了解,环氧树脂防腐蚀涂料在化工大气和海洋环境下一般可使用 10 15 a。根据 SL 214-2015水闸安全评价导则和广东省水利工程安全鉴定实施细则的规定,水闸投入运用后每隔 15 20 a 应进行 1 次全面的安全鉴定。因此,建议下次对马滩水闸进行全面安全鉴定的时间为加固投入运用后的 15 a。届时,将再次对混凝土结构的强度和碳化深度进行检测,并评估混凝土的耐久性以及防腐蚀涂料的效果。这
12、样的安全鉴定将有助于确保水闸的运行安全性和结构稳定性。通过定期的全面安全鉴定,可以及时评估水闸结构的状况,并采取必要的维护和修复措施,以确保其长期可靠运行。特别是对于马滩水闸这样已经运行了 52 a 的老旧水闸,对混凝土结构的强度和碳化深度进行定期检测至关重要。通过检测结果,可以了解混凝土的健康状况和耐久性,并对防腐蚀涂料的效果进行评价3。在未来的安全鉴定中,除了对混凝土结构进行检测外,还应重点关注旧水闸的其他部分,如上部结构、工作桥和检修平台等。这些部分往往因运行时间较长而出现强度偏低、裂缝、钢筋锈蚀等问题。为了确保水闸的安全运行,拆除并重新建设这些部分是必要的。64云南水力发电2024 年
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