实例分析:排涝防洪节制水闸如何加固?

 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;C y ~ U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A t i y k 7 ,化深度最大为6.0mm。
(3)未碳化的混凝土抗压强度为37.6B @ Y b 9 vMPa~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y 1 , n # 0 2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~17I K U D v } 5.40m,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.` L 1 T ! o } / N20m,为黄褐色粘土,含锰铁斑点,呈可塑状态,标准承载力! Y n , 0 Y + .fk=150kPa,压缩模量Es=5.63M\ + Y h 8 9Pa,钻孔桩桩周摩阻力标准值qs=25kPa。16.20m~14.60m,为含淤; 5 M ^泥质粘土,灰黑色,云母片比较多,呈塑状,标准l ; N : 7 /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$ * 9 u ? r 9 L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( I F \ ` K -程以上fk=180kPa,0.00m高程% t Z X \ F Q ` l以下fk=200kPO 4 H ra,钻孔桩桩周摩阻力标准值S s x T Rqs=30kPa。钻孔桩桩端承载力标准值qp=750MPa。

4、水闸工程加固设计F J 5 d v ] 2

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R ~ | [ R k R e江水位18.97m。

4.2设计指导思想
(1)新建X ) 4 2 c p Q ] 8涵水闸所有部分独立受力挡- 0 O Y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C 6 P + h X J功能。$ 0 w R
(4)充分利用原有建筑物的防渗功能。

4.3工程布置及设计% _ ` i e / c
(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,u ; b最低只能定为19.50m。与老水闸底板18.3A i I y o $ b \0m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S : ,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% ( A工程量,应合理利用天然地} t 4 I X基承载能力。所以在设计中我们采用了r & ] 7 I桩土共同受力的设计A c o + r N / N &方法。即天然地基在不超过允许承载力的前提V W x 0 j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d | e 5 3 R: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0 c J h ] k B渐变为3.00m,垂直水流方向间距6.00mS / s P e c。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~ & 4 X,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,# N y O z 1 1且又受到L g E地质层的限制,桩基长度不能超过24.00m,(超过24.00m则进入z E I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_ F b @修复与补强。c \ ( 8 a Z ? f #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;J - ` E 9 5老水闸两侧刺y O _ F , J f墙顶修建防水墙,防水墙顶高程定为33: l A Z ` Z.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Q c ^ U , r m J 1本解除,安全运行至今。

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THE END
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