石壁水库除险加固工程排淤泄洪闸撑杆梁优化设计

2013-07-15许志亮

水利建设与管理 2013年6期

许志亮

(广东省水利电力勘测设计研究院广州 510635)

1 工程概况

石壁水库位于兴宁市东北部的龙田镇石壁村，宁江流域石马河中游，距离兴宁城约17km，是一座以防洪为主，保障灌溉、结合发电的中型水库，2005年被列为全国重点防洪水库之一。水库主要建筑物包括大坝、排淤泄洪闸、输水涵管及电站厂房等。

其中，排淤泄洪闸为胸墙式陡槽泄洪闸，由进口段(长17.75m)、溢流堰段(长32.5m)、泄槽陡坡段(长29.2m)和消力池段(长37.12m)等组成，全长约116.57m。堰型为宽顶堰，分两孔，单孔净宽8m，堰顶高程143.0m，闸墩顶高程161.5m，闸前正常蓄水位155m，闸前汛限水位153.5m，闸前校核洪水位160.38m，水库要求最大泄洪量为865.48m3/s。

2 排淤泄洪闸撑杆梁设计方案优化

2.1 排淤泄洪闸撑杆梁原设计方案

石壁水库排淤泄洪闸左、右岸连接土质山坡，山坡较高，排淤泄洪闸边墩外侧填土高达18.5m，边墩所受侧向土压力很大，为减小边墩侧向弯矩，减小边墩截面面积，设计时考虑在排淤泄洪闸边墩与中墩之间布置20 根撑杆梁，单根撑杆梁高1m，宽0.5m，净跨长8m，撑杆梁梁顶高程161.5m，与闸墩顶齐平。撑杆梁为C25 钢筋混凝土结构，与闸墩一起现浇。

2.2 撑杆梁设计方案优化原因

由于排淤泄洪闸闸室撑杆梁施工需等闸室下部结构施工完毕后才可以实施，因此，在施工进度计划表所排的施工时间比较靠后，临近第二年汛期。如按原设计方案将排淤泄洪闸闸室撑杆梁与闸墩一起现浇，为方便闸室撑杆梁施工，需要临时搭设520m2、高18.5m的施工排架用于撑杆梁的浇筑，而且需要在汛期前完成拆模、拆排架的任务，这些需要花费大量的时间，工期上安排不过来，如果在汛期即将来临前冒险临时搭设、拆除施工排架浇筑撑杆梁，待上游洪水袭来，此时排淤泄洪闸上游围堰已经拆除，临时搭设的施工排架将完全暴露在洪水之中，容易造成人员伤亡和生产安全事故。为了加快排淤泄洪闸浇筑的进度，解决施工工期安排不过来的问题，业主要求设计部门对排淤泄洪闸闸室的撑杆梁结构设计进行优化处理。

2.3 撑杆梁设计方案优化内容

应业主要求，设计人员对排淤泄洪闸闸室结构重新进行了结构复核计算，经计算，撑杆梁对整个排淤泄洪闸闸室的稳定起到了至关重要的作用，因此不能取消或减少排淤泄洪闸闸室的撑杆梁，但是，排淤泄洪闸施工工期紧迫，又不能在汛期即将来临之际冒险临时搭设施工排架浇筑撑杆梁，经设计人员研究，决定对闸室的撑杆梁采取先预制、后吊装、再与闸墩一起现浇固结的方案，具体措施如下:

a.开始浇筑排淤泄洪闸闸墩时，提前在附近工地场区内预制C25 混凝土撑杆梁，在预制撑杆梁的过程中，为了撑杆梁更好地与闸墩衔接，撑杆梁两端纵向钢筋需加长并伸出梁端，此外，为了今后预制撑杆梁吊装方便，分别在距撑杆梁两端头1/4 处设φ25 吊钩，每端两个，共4个。

b.为了更好地将撑杆梁和闸室闸墩固结在一起，把撑杆梁梁顶高程降低0.2m，由原设计高程161.5m改为161.3m，并在排淤泄洪闸闸墩快要浇筑到撑杆梁梁底高程的时侯，预先把撑杆梁与闸墩的连接处不浇筑，在闸墩上留下一个一个的凹槽，凹槽用来做以后撑杆梁吊装时的支座槽，支座槽布设时需比撑杆梁截面尺寸稍大一些，以便支座槽与撑杆梁之间有足够空间填充C30 二期混凝土，且在浇筑闸墩时，对于靠近支座槽的闸墩位置预埋φ16的插筋，并把插筋伸出到支座槽内，插筋长1.1m，伸入支座槽内长0.5m，纵横间距300mm。

c.吊装预制好的C25 钢筋混凝土撑杆梁，每根撑杆梁重约12t，可用吊装能力大于12t的汽车起重机吊装，吊装时用钢索牵住撑杆梁两端的φ25 吊钩，将撑杆梁吊至平板车上，再由平板车转运至排淤泄洪闸处，待汽车起重机就位后由其慢慢将撑杆梁两端放入支座槽内。

d.对支座槽内壁进行凿毛处理，将表面浮渣清洗干净，把预埋的φ16 插筋与撑杆梁两端伸出的纵向钢筋焊接在一起，钢筋采用搭接双面焊，焊接长度≥7d，并设置φ10的箍筋，间距100mm，待钢筋焊接完毕后，立木模在支座槽内浇筑C30 二期混凝土。

撑杆梁与闸室闸墩的衔接方式详见下图。

撑杆梁与闸室闸墩的衔接详图

2.4 撑杆梁设计方案优化后发挥的作用

对上述撑杆梁设计方案的优化起到了两个方面的效果:首先，可以使闸室撑杆梁施工不受汛期及围堰拆除的影响，改善了排淤泄洪闸闸室撑杆梁施工工期紧张的局面，保证了施工人员的安全生产。其次，节省了临时搭设施工排架的费用，缩小了工程建造成本。通过设计方案的优化，在工程实施过程中取得了既不影响防洪度汛要求，又能节约成本的良好效果。工程完工后已运行两年有余，排淤泄洪闸闸室撑杆梁结构完好，无任何破损迹象。