芻議合山水閘東閘消力池的設(shè)計(jì)及施工

芻議合山水閘東閘消力池的設(shè)計(jì)及施工摘要：合山水閘樞紐工程位于開(kāi)平市蜆岡鎮(zhèn)潭江主干流中上游河段，利用水閘設(shè)計(jì)規(guī)范推薦公式來(lái)計(jì)算消力池的長(zhǎng)度和深度。為了使設(shè)計(jì)更加完善，采用水工模型試驗(yàn)的方法對(duì)理論計(jì)算的消力池進(jìn)行了試驗(yàn)，東閘橡膠壩因報(bào)廢后改建為3孔開(kāi)敞式水閘，其消能效果和出池流速分布等各項(xiàng)性能得到顯著提高。關(guān)鍵詞：合山水閘；消力池；改建工程概況該閘1971年6月正式開(kāi)工建設(shè)，1974年建成投入運(yùn)行，1976年?yáng)|閘橡膠壩報(bào)廢改建為3孔開(kāi)敞式水閘。潭江流經(jīng)百合、三埠、水口入新會(huì)區(qū)，由崖門(mén)水道注入南海，全長(zhǎng)248km，流域面積6026km2。上游多高山峻嶺，坡陡水急，山林茂密，植被良好；中下游地勢(shì)平坦開(kāi)闊，坡度平緩，河道較為彎曲，低水時(shí)河沿沙洲畢露。合山水閘閘址位于潭江干流蜆岡段、蜆岡橋下游300m處，河段自北向南流經(jīng)水閘。工程區(qū)地勢(shì)平坦低洼，局部有小山丘；地貌單元屬于珠江三角洲沖積平原。合山水閘主要水工建筑物有東、西泄洪閘、船閘、電站組成。東泄洪閘共 3孔，每孔凈寬 15.6m，閘墩厚1.6m，閘室總凈寬46.8m。西閘泄洪閘、船閘、電站位于西河上，電站靠左岸布置，船閘靠右岸布置，中間為泄洪閘，閘墩上布置有交通橋；電站引水明渠長(zhǎng) 91.5m，渠首底寬 12m，引水渠與河道之間為導(dǎo)水墻，明渠末端為電站；船閘閘室長(zhǎng)73.1m，凈寬11.5m，上、下閘首凈寬 8m；中間泄洪閘為 4孔，每孔凈寬 16.25m，中墩厚3.0m，左邊墩寬 4.20m，右邊墩寬1.80m，泄洪閘閘室總凈寬 65m。施工內(nèi)容東泄洪閘主要除險(xiǎn)加固內(nèi)容有：拆除閘墩上部螺旋樓梯、工作橋支墩、工作橋、閘墩頂砼欄桿、砼閘門(mén)、東閘值班室、下游左岸原橡壩充水泵房。加高閘墩、重建工作橋，原閘墩和閘室底板進(jìn)行抗沖磨和防碳化處理，中墩牛腿附近扇形受拉區(qū)采用碳纖維加固，邊墩牛腿附近扇形受拉區(qū)新增受拉扁鋼加固，原受拉扁鋼做防銹處理，新做弧形鋼閘門(mén)，更換閘門(mén)埋件，新建閘門(mén)底坎，重建下游消力池，新建上游兩側(cè)翼墻和砼護(hù)底，閘室兩側(cè)原橡膠壩充水泵室回填砼，下游左側(cè)水池回填，重建東閘值班室，下游左岸邊坡整治，更換閘門(mén)啟閉設(shè)備和電氣設(shè)備；閘室上游新增水泥灌漿防滲帷幕。（見(jiàn)圖1）圖1東閘下游立視圖設(shè)計(jì)方案東閘由原設(shè)計(jì)橡膠壩改建而成，現(xiàn)狀閘室上游為天然河床，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，閘室上游河床基巖出露，出露基巖為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖，強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖已強(qiáng)烈風(fēng)化成半巖半土狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎，遇水易軟化崩解，抗沖流速約為 2.5～3.5m/s。3.1合山水閘過(guò)流能力計(jì)算計(jì)算成果表如表 1。表1合山水閘過(guò)流能力計(jì)算成果合水水閘樞紐工程現(xiàn)狀東閘閘底高程 -1.0m，共3孔，每孔凈寬15.6m，總凈寬 46.8m，30年一遇設(shè)計(jì)洪水流量1629.8m3/s，100年一遇校核洪水流量 2172.9m3/s；西閘泄洪閘現(xiàn)狀閘底高程 -1.1m，共4孔，每孔凈寬 16.25m，總凈寬65m，30年一遇設(shè)計(jì)洪水流量 2119.9m3/s，100年一遇校核洪水流量2799.2m3/s；合山水閘樞紐工程閘孔總凈寬 111.8m，30年一遇設(shè)計(jì)洪水流量 3749.7m3/s，100年一遇校核洪水流量4972.1m3/s，經(jīng)閘室過(guò)流能力計(jì)算，30年一遇設(shè)計(jì)洪水期，過(guò)閘流速為4.07m/s，閘上河床抗沖能力不足，需要進(jìn)行護(hù)砌。3.2優(yōu)化方案上游連接段加固。本次設(shè)計(jì)上游連接段加固長(zhǎng)30m，考慮兩種河底護(hù)砌方案。方案一：采 C25埋石砼護(hù)底，根據(jù)上游河床地形，護(hù)底頂高程由河中向兩岸分 -3.0、-2.0、-1.0m三級(jí)高程。方案二：采用 M7.5漿砌石護(hù)底，護(hù)底頂高程由河中向兩岸分-3.0、-2.0、-1.0m三級(jí)高程，護(hù)底最小厚度為 0.60m。兩種方案有差異的工程量及投資對(duì)比見(jiàn)表 2。表2工程量及投資對(duì)比表兩種方案綜合對(duì)比見(jiàn)表2。由表2可以看出，方案一較方案二投資大，但方案二抗沖流速相對(duì)較小，綜合比較，由于方案一施工質(zhì)量有保證、整體性好、抗沖磨性能好，故選取方案一作為推薦方案。閘室段加固。現(xiàn)狀閘室段為整體結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)17.00m，中墩長(zhǎng)16.8m，邊墩長(zhǎng)17.00m，單孔凈寬15.60m，閘墩厚度1.60m，共3孔，總凈寬46.8m，閘底板厚1m，閘底板高程為-1.00m，弧門(mén)支座中心鉸高程為4.30m，牛腿高1m，寬1m，長(zhǎng)1.60m，與水平面傾角為18.43°，牛腿頂面距中心鉸距離為0.25m?，F(xiàn)狀閘室由原設(shè)計(jì)橡膠壩改造而成，閘底板和閘墩均為砼結(jié)構(gòu)，閘底板以下為埋石砼基礎(chǔ)。先將底板混凝土表面打磨、清洗，晾干后涂刷潮濕面界面劑，待界面劑表干后直接刮涂 SK手刮聚脲2mm一層，局部凹陷處可采用聚合物水泥砂漿找平，每平方米造價(jià)約 532元。SK手刮聚脲為單組分聚脲。 SK手刮聚脲特點(diǎn)是脂肪族，耐老化性能好，不變色，無(wú)毒，防滲、抗沖磨性能好，強(qiáng)度高、延伸率大，與基礎(chǔ)混凝土粘接好，耐老化，耐化學(xué)腐蝕，抗凍效果好，對(duì)混凝土裂縫及伸縮縫表面封閉時(shí)可以復(fù)合胎基布增強(qiáng)。水閘閘門(mén)改造。現(xiàn)狀水閘閘門(mén)為砼結(jié)構(gòu)，運(yùn)行已達(dá)30多年，弧形閘門(mén)各部位砼爆裂脫落，鋼筋銹蝕嚴(yán)重，面板存在不同程度的滲漏現(xiàn)象，閘門(mén)支臂均出現(xiàn)不規(guī)則小裂縫。選用弧形鋼閘門(mén)，將原閘墩及底板止水埋件鑿除砼后進(jìn)行更換，弧形閘門(mén)門(mén)頂高程4.50m，閘墩弧形門(mén)支鉸牛腿保留現(xiàn)狀。閘門(mén)及啟閉機(jī)型號(hào)啟閉機(jī)型號(hào)：QH2*25t弧形鋼閘門(mén)：東閘： 3孔，每孔凈寬 15.6m，閘室總凈寬46.8m；西閘：4孔，每孔凈寬 16.25m，閘室總凈寬 65m結(jié)束語(yǔ)合山水閘東閘在消力池計(jì)算中得出的下游水深與試驗(yàn)成果基本一致，但原有的橡膠壩的實(shí)際消能效較差，改建為孔開(kāi)敞式水閘，其消能效果和出池流速分布等各項(xiàng)性能得到顯著提高，消能效果和出池流速也有了很大