吕望节制闸除险加固工程设计

王 杨

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽合肥 230000)

1 工程概况

吕望节制闸位于安徽省亳州市蒙城县蒙义公路与芡河交叉点的吕望镇南侧，是芡河干流上的重要节制闸，也是芡河灌溉工程最上游的控制工程，是一座以蓄水灌溉、防洪排涝为主要目的、兼顾方便当地交通的中型水闸。老闸为5孔闸，主体建筑为钢筋混凝土结构。亳州市水务局于2008年6月对吕望闸进行了安全鉴定，主要结论为:主体结构的防渗长度与水力坡降不满足规范要求;闸门老化损伤，漏水严重，启闭困难，难以保证安全运行;工作桥梁、检修桥、机墩梁、排架与公路桥梁混凝土碳化严重，蜂窝空洞普遍，钢筋外露锈蚀;消力池底板厚度、海漫长度不能满足规范要求;上、下游翼墙填土不密实，存在绕渗;启闭机电设备破损老化严重、整体运行状况差;管理房已成危房。评定吕望闸为三类闸。随着地方经济快速发展，吕望闸的防洪保安和水源地位越来越重要。吕望节制闸运行管理中出现的问题，已严重影响到芡河流域的防洪保安和流域内的粮食安全，不能适应经济社会发展的要求，对吕望闸进行除险加固显得尤为迫切而且十分必要。

2 主要建筑物设计

2.1 建筑物级别及设计条件

本次除险加固工程的主要任务是在不改变原设计排洪及蓄水灌溉等功能要求的前提下，采取必要的工程措施，解决节制闸安全鉴定中提出的问题及存在的安全隐患，以确保主体工程的安全运行。

依据GB 50201-94防洪标准、SL 265-2001水闸设计规范的规定，吕望闸为中型水闸，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。

依据水文计算成果，主要设计水位及流量特征值见表1。

表1 吕望节制闸规划设计条件表

2.2 除险加固方案比选

本次除险加固设计选用以下两个方案进行比选。

方案一:拆除闸室及上部结构，重建5孔节制闸，闸孔总净宽22.5 m，采用平底宽顶堰，底槛高程为20.6m，闸顶高程为26.0m，分离式大小底板结构，两孔一联的筏式基础。闸墩为实体结构，墩顶依次布置有检修便桥、检修门槽、工作门槽、启闭机排架、公路桥等。公路桥按公路Ⅱ级标准设计，桥面高程26.0 m，净宽7.0 m。启闭机台高程为33.0 m，上设启闭机房。闸室两侧采用空箱岸墙与闸室连接，岸墙与边墩分开布置，上游侧布置桥头堡，下游侧布置公路桥。上、下游翼墙均拆除重建，采用浆砌块石结构。上游铺盖以及下游消力池拆除重建，采用挖深式底流消能形式，钢筋混凝土结构。对现状上、下游砌石护坡，及下游干、浆砌石护底进行整修加固，损坏部分按原结构恢复。

方案二:闸室底板及边墩保留，中墩拆除重建，加固5孔节制闸，加固后闸孔总净宽20.4m，底槛高程为21.0m，闸顶高程加高至26.0 m，闸室底板共分两块，分缝在第3孔中部，为折线型结构。启闭机台高程为33.0 m，上设启闭机房。公路桥拆除重建，按公路Ⅱ级标准设计，桥面高程26.0m，净宽7.0m。上游铺盖拆除重建，闸室下游水平段及消力池底板衬砌加固，边墩进行防碳化处理，下游海漫及护坡接长，更换闸门、启闭机和电气设备，重建启闭机房和桥头堡。对原翼墙局部破损部位进行修补，翼墙后回填土进行锥探灌浆防渗。

方案一与方案二总体布置相近，闸室主体结构尺寸相差不大。方案一需增加基坑开挖、降排水等措施，临时工程量加大。方案二加固时新老混凝土连接、凿毛、植筋工程量较大，施工难度增加。方案一闸上公路桥布置在上游侧，汛期清理河道水草杂物较方便。方案二投资较小，比方案一经济。

根据吕望节制闸结构现状、结构物本身损坏程度较小，为充分利用现有结构，节省投资，经综合比选，选择方案二进行除险加固。即本节制闸加固维持现有主体结构不变，对破损部位进行维修补强和局部拆除重建。

2.3 主要建筑物加固设计

加固的主要内容包括:闸室底板下游水平段、消力池底板钢筋网混凝土衬砌加固，老闸室混凝土结构采用CET203混合砂浆防碳化处理，局部破损处修复;闸室中墩、上游铺盖拆除重建;拆除重建公路桥、检修桥;拆除重建排架、启闭机台，新建启闭机房、桥头堡;更换闸门、启闭机以及相应电气设备;翼墙勾缝处理，墙后填土进行粘土灌浆处理;下游海漫、护坡接长;上、下游连接段原有砌石护坡加固或维修;适当进行调整和补充管理设施。

2.3.1 闸室底板、闸墩加固设计

闸室底板上游水平段以及下游斜坡段面层适度凿毛约0.02 m后，用C25混凝土修补，再用CT203进行防碳化处理。闸室底板下游水平段凿除老混凝土外表面碳化层，浇筑厚0.15 m的C30钢筋混凝土补强，底板高程抬高至20.15 m，闸室与消力池间分缝止水拆除重建。

原闸室边墩面层适度凿毛约0.02 m后，用C25混凝土修补，再用CT203进行防碳化处理。原边墩加高至26.0 m，加高部分采用C25钢筋混凝土结构。对原边墩检修门槽、工作闸门部位的闸墩混凝土进行局部凿除、重新浇筑。工作门槽宽0.46 m，门槽上下游二期混凝土宽0.3 m、深0.3 m，由高程21.0 m布置至高程26.0 m，底槛二期混凝土厚 0.3 m，宽 1.06 m。检修门门槽宽0.46 m，深0.25 m，门槽上下游二期混凝土宽 0.3 m，深 0.25 m，底槛二期混凝土厚0.25 m，宽1.06 m。为保证门槽、底槛二期混凝土与老混凝土面的结合，应设锚筋加强连接，门槽二期混凝土采用C30钢筋混凝土。

原中墩拆除，重新浇筑钢筋混凝土中墩，其长度与闸室底板等长，采用C25钢筋混凝土实心结构，中墩厚度为0.9 m，闸孔上游侧布置检修闸门及工作门门槽，下游侧布置公路桥，中墩上、下游做成圆弧形墩头，墩顶高程26.0 m。原闸室上游侧墩间撑梁全部拆除后改建为检修便桥板。

2.3.2 公路桥及检修便桥加固设计

原公路桥拆除重建，新建公路桥面总宽8.0 m，行车道宽7.0 m，桥面高程26.0 m，两侧设钢筋混凝土防撞护栏，共5跨。为加强闸室整体刚度，公路桥采用现浇C30钢筋混凝土实心板结构，厚0.3 m。由于闸室结构为两孔一联，分缝在中孔底板中间位置，中孔采用简支C30预制钢筋混凝土实心板结构，板厚0.3 m。桥面设C40钢筋混凝土铺装层，横向排水坡度为2%。

检修便桥桥面高程26.0，检修门槽上游侧板宽0.93 m，检修门槽与工作门槽间板宽0.98 m，工作门槽下游侧板宽1.48 m，全桥共5跨，采用C25预制钢筋混凝土实心板，板厚0.2 m。

2.3.3 排架、启闭机台加固方案

原墩顶排架、启闭机台及简易启闭机房屋全部拆除重建。新建启闭机台顶面高程33.0 m，排架柱顶高程31.50 m，在柱顶现浇排架横梁。启闭机大梁选用双“π”形梁，梁高0.8 m。受施工场地限制，启闭机大梁采用整体现浇结构，共5跨，分别长2×5.2 m，3×5.0 m，顶面高程33.0 m，启闭机台上设启闭机房。

2.3.4 上游连接段加固设计

上游铺盖拆除重建为C25钢筋混凝土铺盖，厚0.4 m，沿垂直

水流方向设伸缩缝，缝间设置止水。新建铺盖轮廓线范围内与闸底板及翼墙底板的缝间重新设置止水。在原干砌石护底上游侧新增10.0 m长干砌石护底，并且对两侧护坡和干砌石护底进行全面检查，对损坏部分按原结构修整恢复。对原翼墙局部破损部位进行修补，为防止翼墙渗水，翼墙后回填土锥探灌浆防渗，孔距0.8 m，孔深6.0 m。

2.3.5 下游连接段加固设计

原消力池顶面均凿毛0.05 m后，再浇厚0.15 m的C30钢筋混凝土，分缝同原结构，分缝处设橡皮止水。加固后水平段范围内设置5排φ50 mm排水孔，新老混凝土相接处均设置锚筋。对下游翼墙局部破损部位进行修补，墙后回填土进行锥探灌浆防渗，孔距0.8 m，孔深6.0 m。拆除原抛石防冲槽，在原海漫后增设10.0 m长干砌石护底，后接新建抛石防冲槽。

2.3.6 工程观测设施设计

新设永久位移沉降标点20组，布置在闸墩的上下游墩头顶部位，以及上下游翼墙分缝处;设测压管4组，共8根，其中每两孔闸室布置一组测压管，用来观测闸底板的扬压力;两岸翼墙各布置一组测压管，用来观测侧向绕渗情况;上下游翼墙各布置2个水尺。

3 施工特点

吕望闸为芡河拦河建筑物，施工期内需考虑施工导流。本工程的建筑物在一个枯水期内完成，受河道水位影响的中下部施工工程量较小，施工期在上下游填筑施工围堰进行挡水，上游堰沟和泥沟来水可通过与沟相连的渠系直接排入芡河下游，其他支流沟渠来水通过蒙芡河口进入蒙芡河直接导入芡淮新河。蒙芡河为水系沟通的人工河，过流能力满足导流要求。

处理底板、闸墩混凝土外表面碳化层，须采用轻型机械或人工施工凿除其表面碳化层，以避免对老结构层的不利影响。

在闸室加固施工过程中，须对闸室底板进行全面检查，制定必要的应急方案和配备防汛器材，加强对闸室不均匀沉降的监测，制定必要的应急措施，以确保工程安全。

4 结语

本次除险加固工程的实施，解决了吕望闸自兴建以来存在的种种弊端和安全隐患，为水闸的正常运行提供保障。工程实施后，可更稳定的发挥工程作用，大大改善了吕望闸以上地区的灌溉用水条件，为灌区粮食安全提供强有力的保障。此外，防洪、灌溉条件的改善，对芡河流域社会经济发展和居民生产、生活的改善也具有明显的社会和环境效益。

在加固方案的选择上，充分考虑利用现有闸室结构，体现了节约工程量，节省投资的理念，值得类似水闸的除险加固设计借鉴参考。

［1］谈松曦.水闸设计［M］.北京:水利电力出版社，1986.

［2］SL 265-2001，水闸设计规范［S］.