瓦善水库溢洪闸除险加固设计

马开彬 王爱武 姜增文

（烟台市水利建筑勘察设计院 山东 烟台 264001）

1 工程概况

瓦善水库位于黄垒河的上游，昆嵛山南麓，水库溢洪闸始建于2000年，共8孔，单孔净宽 5.0m，总净宽 40m，闸室长10.4m，闸底高程105.67m，闸基为岩石。闸底板为C20钢筋混凝土结构，厚1.0m，长10.4m；中墩为C20钢筋混凝土结构，厚1.2m，顺水流方向长6.2m；边墩为C20钢筋混凝土结构，厚1.2m，顺水流方向长10.4m。闸墩上设预制C20钢筋砼排架，排架上设C25钢筋混凝土“T”型梁机架桥，桥面高程118.97m。机架桥上设2×125kN卷扬式启闭机8台。桥上设砖混结构启闭机房，启闭机房顶高程122.76m。

工程自建成以来，在蓄水、防洪、灌溉、供水等方面发挥了重要作用。但由于建库时受各方面条件的限制，工程建设标准低、质量差、遗留问题多，存在诸多病险隐患，影响工程安全运行，因此2011年被国家水利部列为“三类坝”。

溢洪闸建筑物等级为3级，工程防洪标准为100年一遇洪水标准设计，设计流量654.8m3/s；2000年一遇洪水标准校核，校核流量787.0m3/s；地震设防烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度值为0.1g。

2 病险分析及对策

2.1 溢洪闸病险分析

根据安全鉴定结论及初设工程总体安全复核结论，溢洪闸存在的主要问题有：

（1）闸室底板配筋复核按《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）进行，经计算，底板配筋按最小配筋率配筋即可，即As=0.15%×1000×950=1425mm2，查档案资料，原最小配筋率取0.1%，计算面积As为950mm2，实际配筋面积为1005mm2。对底板进行抗裂验算，抗裂弯矩为351.1kN·m，大于标准荷载弯矩值251.6kN·m，抗裂验算满足规范要求，无需再进行裂缝宽度验算。复核结果表明，底板承载力和抗裂验算均满足规范要求，但最小配筋率不满足现行规范要求，且表层砼存在轻微的老化。

（2）中墩结构复核满足设计要求，但中墩顺水流方向长仅为6.2m，无检修闸门。经计算单宽边墩底部最大弯矩为417.7kN·m。根据《水工砼结构设计规范》（SL191-2008），边墩纵向受力钢筋计算面积为1800mm2，大于实际配筋1608mm2。边墩配筋不满足规范要求。

（3）排架横梁配筋偏小，不满足要求。排架柱控制配筋的截面是柱顶，根据计算判断大偏心受压构件，经计算复核，计算纵向受力钢筋面积为584mm2，计算配筋率为0.39%，小于规范规定的最小配筋率ρmin=0.7%要求，故应按最小配筋率进行配筋。《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）中抗震区的立柱最小配筋率较《水工混凝土结构设计规范》（SL191-1996）提高了0.1%，故可判断排架柱不满足现行规范要求。

溢洪闸启闭设施老化、锈蚀严重，工作闸门锈蚀，无检修闸门及其启闭设备，不满足运用要求。

（4）启闭机房较为简易，存在裂缝，漏雨。

（5）溢洪闸无检修闸门及启闭实施。

2.2 溢洪闸加固对策与措施

瓦善水库溢洪闸建成于2001年，使用年限较短，经方案比较，若整体拆除重建费用较大，不合算。溢洪闸存在的主要问题是底板、边墩、排架配筋不足，增设检修闸门后中墩需接长，现针对不同的部位进行逐一分析。

2.2.1 排架

排架及顶部横梁配筋不足，启闭机房为简易房屋，加固的方法有混凝土增加截面加固技术、粘钢加固技术、排架拆除重建等。现状溢洪闸无检修闸门、排架为预制结构，增设检修闸门后，现状排架顶横梁长度不足，采用截面加固技术、粘钢加固技术难以解决上述问题，综合分析排架拆除重建最合适。

2.2.2 边墩

边墩及底板存在的主要问题是配筋率不足，针对板式结构，解决混凝土配筋率不足的主要加固技术有增加截面加固技术、粘钢加固技术、粘贴纤维复合材料加固技术、植筋加固技术等。

对于边墩，需要在边墩后增设刺墙，防止绕渗，故结合植筋技术在边墩后采用加厚边墩方法，加厚部分采用C30钢筋混凝土并和刺墙结合在一起。边墩加厚部分与原边墩混凝土接触处凿毛凿除原砼保护层，钢筋的锚固采用植筋法深入原边墩混凝土内部，锚固长度不小于30倍的钢筋植筋。通过边墩加厚和植筋技术解决边墩配筋率不足的问题。

2.2.3 中墩

中墩加固主要是为了溢洪闸增设检修闸门。

现状中墩厚1.2m，顺水流方向长6.2m，上、下游均为半圆形。设计将中墩上游接长2.07m，为C30钢筋混凝土结构，首先对原中墩上游半圆形进行凿毛，凿除原混凝土保护层，植入锚固钢筋后，对新老混凝土接触部位刷界面剂后再浇筑新混凝土；中墩配置HRB335级φ18@150的竖向钢筋，分布筋为HRB335级φ12@200，锚固植筋为HRB335级φ16@200，一二期混凝土连接钢筋为HRB335级φ16@200。加固后中墩上、下游亦为半圆形，顶高程为112.17m不变，中墩上游对应检修桥段墩顶高程111.72m。

2.2.4 底板

对于底板加固亦采用相同加固技术，对原底板进行凿毛，植入中、边墩及底板锚筋后，清扫干净，新老砼表面刷界面剂，然后浇筑砼。底板纵横缝与原底板一致，缝内填L-600闭孔泡沫塑料板，均设止水，止水材料采用651型遇水膨胀橡胶止水带，接头采用硫化连接；底板与边墩老砼接触部位止水采用BW制品型遇水膨胀橡胶止水条。底板加厚钢筋砼配置一层纵横向HRB335级φ16@200钢筋，底板加固新老砼之间增设锚筋，锚筋采用植筋法植入，顺水流方面间距为1.5m，垂直水流方面间距为1.25m。

3 混凝土凿毛、植筋设计

闸底板、中边墩植筋加固前需对新老砼接触部位进行凿毛，凿除原砼保护层；凿毛后再进行钻孔植筋，植筋后砼表面刷界面剂、绑扎其他钢筋、浇筑新砼。

3.1 凿毛设计

为增加溢洪闸底板、中边墩新老砼之间的粘结牢固，需对新老砼接触部位进行凿毛，由于表层砼存在老化现象，设计将原砼保护层凿除，并漏出原砼钢筋，然后用水冲洗干净。

3.2 刷界面剂

为增强新老混凝土之间的衔接，增加对基层的粘结力，防止由于老砼表面过于光滑致使抹灰层空鼓起壳，在新老混凝土接触部位刷界面剂。界面剂是一种胶粘剂，一般都是由醋酸乙烯—乙烯制成，通常使用于混凝土表面，通过使用这个产品，可以使基层表面变得粗糙。

界面剂采用干粉型界面剂，使用时按水泥∶砂∶界面剂=1∶2∶0.5比例混合搅拌均匀，直接涂甩于待处理基层表面即可，或者按照相关规定执行。

3.3 植筋加固设计

根据《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145-2013）、《混凝土结构加固技术规范》（CECS25-2006）、《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）等规范规程，溢洪闸底板、中边墩植筋加固所采用钢筋采用HRB335级带肋钢筋，钢筋应平直、无损伤、表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状老锈。钻孔直径根据植筋直径的不同根据规范选定。植筋胶采用专门配置的改性环氧树脂胶黏剂，对本次加固设计，植筋胶采用A、B双组分改性环氧类结构胶，A、B组分配胶比例根据现场试验确定，贮存时A、B两组分应分开存放，避免混杂；植筋胶在进入工地前应通过毒性检验，对完全固化的植筋胶，其检验结果应符合实际无毒卫生等级的要求。

施工时，施工环境须干燥，相对湿度应小70%，通风良好；基面及环境的温度不应低于+5℃；基面应该干净、不松动、无灰尘，油脂、青苔、地毯胶等应清除掉，松动及开裂部位应事先凿除并修补好。植筋后3天～4天可随机抽检，检验可用千斤顶、锚具、反力架组成的系统作拉拔试验，一般加载至钢材的设计力值，检测结果直观、可靠。

植筋施工完成并通过抽检试验后，方可绑扎其他钢筋并浇筑新砼。新浇筑砼设计标号均为C30，水泥采用强度等级不低于32.5R级的硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。

4 结语

本文针对瓦善水库溢洪闸存在的问题，采用增加截面加固技术、植筋加固技术，很好地解决了溢洪闸存在的许多问题。植筋加固技术加厚钢筋砼底板、加厚溢洪闸边墩以解决底板、边墩配筋不足强度不足的问题；植筋技术接长溢洪闸中墩、排架拆除重建，解决了溢洪闸增设检修闸门的问题。该方案技术成熟可靠，投资较少，施工易实施。陕西水利

[1]于桂云,刘祥高,单既连.峡山水库溢洪闸加固工程关键技术探讨[J].山东水利，2012（08）.