刘老涧新闸除险加固方案探析

2019-08-20季炜理

治淮 2019年8期

蒋雯吕坤朱杰季炜理

一、工程概况

刘老涧新闸建于1976年，位于宿迁市宿豫区仰化镇境内的京杭运河中运河段上，是刘老涧枢纽排泄沂河、泗河、黄墩湖、宿迁闸下游地区洪涝的控制性建筑物。刘老涧新闸与刘老涧二站节制闸共同承担排泄中运河800～1000m3/s洪水的任务，同时兼顾洋北地区排涝；关闸蓄水，可以满足刘老涧至宿城段运河航运及工农业生产用水的需要；在丰水期间挡高上游水位配合抽水站发电。刘老涧新闸自建成以来，已累计排泄涝水240亿m3。2015年，该闸经安全鉴定为三类，难以满足安全运行要求，需要尽快立项进行加固处理，确保工程安全运行。本文结合该闸实际情况，对工程除险加固方案进行分析比选，以期为其他类似工程提供借鉴。

二、方案分析

1.扩孔加固改造方案

紧邻刘老涧新闸北侧顺河并排有两个企业，若向北侧扩孔，同时考虑基坑开挖和施工布置要求，需向北侧增加约50m，要整体拆迁北侧河边两个企业，工程实施难度较大，投资多，因此拟向南侧扩孔。

闸墩除门槽段为现浇钢筋混凝土结构外，其余部分为预制混凝土墩壳（内填100#块石混凝土），凿除闸墩表层20cm处理后，闸墩只剩内填块石混凝土，相当于重建闸墩。故此次加固改造方案为在闸墩外侧包20cm钢筋混凝土，每孔净宽4.6m，按照设计流量500m3/s计算，闸孔净宽需34.9m，向南侧扩3孔，共8孔，总净宽36.8m。

主要加固措施：（1）向南侧增加3孔净宽4.6m闸室，闸墩厚1.2m，增加总宽度18.6m，同时拆建南侧上下游翼墙；（2）反拱底板面层凿除20cm，铺设钢筋网，浇筑混凝土；（3）预制块混凝土闸墩外包20cm钢筋混凝土；（4）结合抗震加固要求，拆建闸上交通桥、工作便桥，采用固支结构；（5）排架配筋不足，抗震不满足规范要求，拆建排架、工作桥、启闭机房。工作桥采用固支结构；（6）更换闸门、启闭机8台套；（7）更换备用发电机组及配电设备，新建自动控制与视频系统；（8）新建上下游水文观测设施、备用发电机房，新建不足部分生产性用房（暂估 400m2）；（9）地震期翼墙不均匀系数偏大，采用减载加固；（10）上下游翼墙、护坡、护底整修。

该工程需要向南侧扩挖18.6m，同时考虑基坑开挖和施工布置要求，工程总布置需整体向南侧增加约55m。同时为满足刘老涧老闸和北侧两企业建筑物安全，需要套打防渗搅拌桩防渗，桩长15m，每侧约120m，总计240m。

扩孔加固改造方案只能对反拱底板面层进行加固，无法彻底解决素混凝土反拱底板闸墩位置底板底层受力问题，也不能实现刘老涧新闸的封闭式管理。同时，该方案保留了北侧翼墙，翼墙为浆砌石结构，不利于抗震。

2.拆除重建方案

根据刘老涧水利枢纽内各建筑布置情况和新闸上、下游引河情况，工程区可考虑原址拆建和移址重建两个方案。移址重建位置可设置在原闸与二站交通桥之间，也可布置在二站交通桥下游。通过方案比选确定最优位置。

（1）方案一：原址拆建方案

根据刘老涧新闸设计流量500m3/s，原址拆建闸孔采用3孔，单孔净宽10.00m，底板面高程为11.50m，闸顶高程22.00m。上游连接段采用圆弧翼墙与河坡相接，下游连接段采用10°扩散角直线段与圆弧翼墙衔接，再与河坡相接，上下游连接段翼墙采用钢筋混凝土扶臂式挡墙。上游翼墙顶高程21.0m，上设1m高挡浪板，下游翼墙顶高程20.0m，上设1m高挡浪板。为满足工程施工要求，确保临近建筑物安全，拟采用φ60直径搅拌桩套打支护、防渗，长度约120m，北侧厂区需拆迁约1730m2。

节制闸上游依次设16m混凝土护坦，50mC20混凝土护底，另对两侧裹头采用C20混凝土防护；下游依次设27m消力池，池深2.0m，后接12m混凝土护坦，58mC20混凝土护底，8m抛石防冲槽，护坡护至防冲槽外侧12.0m。上下游河道底宽50m。

方案一优点：①利用闸上交通桥作为乡镇道路交通桥，节省交通桥一座；②闸上两侧堤防已达标，不需提高堤防高程；③上、下游围堰间距离较短，节省部分工程降排水费用。

方案一缺点：①外部交通桥仍布置于闸上，车辆较多，对该闸运行管理、维修带来诸多不便，不能实现封闭式管理；②原闸址北侧一企业紧邻，南侧为刘老涧老闸桥，需采用临时支护和防渗措施，确保邻近建筑物安全；③原址拆建紧邻企业和乡镇道路，施工工场较难布置；④先完成支护桩施工后，才能拆老闸建新闸，工期较紧，施工风险较大。

（2）方案二：移址重建方案1

方案二布置在原闸和二站站内交通桥之间，根据新闸的布置要求，新闸位置拟定于原闸下游约108m处。

根据刘老涧新闸设计流量500m3/s，移址拆建闸孔采用3孔，单孔净宽10.00m，底板面高程为11.50m，闸顶高程22.00m。上游连接段采用圆弧翼墙与河坡相接，下游连接段采用10°扩散角直线段与圆弧翼墙衔接，再与河坡相接，上下游连接段翼墙采用钢筋混凝土扶臂式挡墙。上游翼墙顶高程21.0m，上设1m高挡浪板，下游翼墙顶高程20.0m，上设1m高挡浪板。为满足工程施工要求，确保临近建筑物安全，拟采用φ60直径搅拌桩套打支护、防渗，长度约120m，北侧厂区需拆迁约3000m2。。

表1 拆除重建方案比选表

节制闸上游依次设16m混凝土护坦，50mC20混凝土护底；下游依次设27m消力池，池深2.0m，后接12m混凝土护坦，58mC20混凝土护底，8m抛石防冲槽，护坡护至防冲槽外侧12.0m。上下游河道底宽50m，北侧厂外新建防洪墙，长度约100m。

方案二优点：①闸桥分离，减少外部交通对节制闸的影响，新建节制闸可实现封闭式管理；②拆老闸建新闸同时进行，可节省工期。

方案二缺点：①老闸位置拆建交通桥一座，宽8.0m，长60m；②河道北侧厂房处堤防防洪高程抬高，新建防洪墙总长约100m；③上、下游施工围堰相距较远，增加部分工程降排水费用；④上游北侧紧邻企业，需采用临时支护和防渗措施，确保邻近建筑物安全；⑤进出闸道路穿过厂区，需要拆迁补偿。

（3）方案三：移址重建方案2

为方便工程施工，同时为了工程运行管理方便，结合刘老涧水利枢纽一、二站布置位置，方案三拟将闸址布置于二站站内交通桥下游约75m处。

节制闸上游依次设16m混凝土护坦，50mC20混凝土护底；下游依次设27m消力池，池深2.0m，后接12m混凝土护坦，58mC20混凝土护底，8m抛石防冲槽，护坡护至防冲槽外侧12.0m。上下游河道底宽70m，北侧厂外新建防洪墙，长度约180m。刘老涧二站侧隔堤采用φ60套打搅拌桩截渗墙截渗，减小基坑降水对刘老涧二站建筑物的影响，截渗墙长度约50m。

方案三优点：①闸桥分离，减少外部交通对节制闸的影响，新建节制闸可实现封闭式管理；②周边不存在影响建筑物，方便工程布置；③拆老闸建新闸同时进行，可节省工期。

方案三缺点：①老闸位置拆建交桥座一座，宽8.0m，长60m；②河道北侧厂房处堤防防洪高程抬高，新建防洪墙总长约180m；③上、下游施工围堰相距较远，增加部分工程降排水费用。

3.拆除重建方案比较

经比较分析，原址、移址方案在供电、地质条件上基本相同，主要差别体现在：原址拆建，施工期需要临时支护，施工难度大，工期紧，投资略省；移址重建，需要补偿交通桥一座、加固北侧堤防，工程投资略大，施工相对方便，闸桥分离有利于工程运行管理。根据方案比选表（表1）分析，方案二投资较大，方案一、三投资相差较少（仅42万元），考虑工程总体布置、施工及运行管理方便，推荐采用方案三移址重建2方案。