德州市津期店节制闸除险加固设计

杜宝杰，于 芳，吴金磊

（德州市水利局，山东 德州 253014）

津期店节制闸位于夏津县雷集镇津期店村东南马颊河干流129+022里程处，兴建于1971年。设计防洪流量为607 m3/s，相应闸上水位23.72 m（黄海，下同），排涝流量403 m3/s，相应闸上水位22.85 m，设计蓄水量555万m3，最大蓄水量670万m3，年调节水量 1 665万m3。

该闸为钢筋混凝土开敞式河道型平底水闸，闸室总长71.7m，共8孔，平板钢闸门，闸门尺寸为8 m×5m，闸基为钢筋混凝土灌注桩基础，闸底板高程18.2 m，闸基土主要为砂壤土。闸墩、承台均为钢筋混凝土结构，闸底板上游设30 m长黏土铺盖，顶部设20 m长浆砌块石保护。上游铺盖及护底段的边坡采用浆砌块石护坡，铺盖护坡下设黏土防渗层，上游护坡段总长30 m。闸底板下游设23.5 m长钢筋混凝土护坦，采用二道消力坎消能。护坦下游设10 m长的浆砌块石海漫和5m长的防冲槽。护坦、海漫、防冲槽段的边坡均采用浆砌块石护坡，下游护坡总长38.5 m。机架桥柱为钢筋混凝土排架式结构，机架桥采用T型梁型式，桥面宽3.6 m。配有手电两用卷扬式启闭机8台，其中启门力2×25 t 2台，启门力2×12.5 t 6台，有外接电源100 kV高压线，并备有50 kW柴油发电机组1部。该闸附设交通桥1座，载重能力为8 t，桥面宽6 m。

1 存在的主要问题

依据 《马颊河夏津县津期店节制闸安全检测评估报告》，津期店节制闸目前主要存在如下问题：

1.1 混凝土碳化严重

测点的最大碳化深度为39.0 mm，而与之相对应构件的钢筋保护层设计厚度为5.0 cm，实际厚度不均匀，最薄处仅1～2 cm，混凝土碳化深度的发展直接影响结构耐久性，已引起钢筋锈胀、混凝土产生顺筋裂缝，混凝土保护层脱落等问题，直接影响水闸安全。

1.2 闸墩钢筋锈蚀，闸基渗透变形

由于历史和施工的问题，从资料及检测成果显示：闸墩、机架桥墩施工时部分模板立模时加固不牢、密封不严，钢筋保护层未采取适当措施控制，造成混凝土表面蜂窝、麻面、孔洞严重，钢筋保护层厚度亦不均匀，多处主筋表面裸露，钢筋锈蚀严重。

闸基已产生渗透变形，闸底板断裂，护坡塌陷。渗透变形对闸室安全已构成严重威胁。

1.3 其他问题

1）启闭机老化，运行年限超期，效率低、耗能高，抽检的多数指标不合格，存在安全问题，已不能安全运行。

2）上游连接段护砌长度不够，且无翼墙，不能有效地防渗和护土。交通桥主梁裂缝、混凝土脱落、露筋、钢筋锈蚀严重，处于频危状态。未装设测压管，缺少长期观测资料。

2 除险加固设计

2.1 闸底板高压喷射灌浆防渗

经过多年运行，闸底板出现裂缝、倾斜，直接影响闸室的稳定性，为增长渗径，提高地基渗透性，除险加固拟在距闸底板上游齿墙内侧20 cm处采取高压喷射灌浆防渗帷幕，灌浆孔间距1 m，孔深10 m，以增加渗径，提高渗透稳定性；对大小底板采用充填灌浆以提高地基承载力，改善地基抗渗稳定性，压力灌浆采用梅花布置，孔间距2 m，深3 m，每孔顺水流方向布设3排。

2.2 改建闸墩，更换钢闸门及启闭设备

津期店闸下游为德州市引黄线路马颊河段的一部分，对承担上游污水起到至关重要作用，是德州市饮水安全工程的关键，为保证下游饮水安全，拟对闸底板以上部分拆除重建。

1）闸墩。改建闸墩高7 m，墩顶高程25.20 m，厚1.1 m，顺水流方向长11 m，闸室中部闸墩侧设70 cm×30 cm闸门槽，置8 m×5.8 m双吊点平板钢闸门，其上游侧设60 cm×25 cm检修工作门槽，钢结构叠梁平板门；中墩墩身上下游设半圆头。

2）排架、机架桥。重建钢筋混凝土排架柱截面尺寸为60 cm×60 cm，横梁顶高程32.10 m，柱间净距200 cm；机架桥为2根T型梁共8孔，每块桥面板尺寸为 9.08 m×1.72 m×0.15 m，主梁尺寸为 9.08 m×0.85 m×0.85 m。

3）启闭设备。共8套2×25 kN卷扬启闭机，在排架柱上高程28.90 m处设检修门吊车梁牛腿，下挂I36c轨道，轨道上设2×5 t电动葫芦进行启闭。

4）交通桥。因底板以上部分拆除重建，需重新布设交通桥，桥面高程25.88 m，净宽3.5 m。

2.3 重建启闭机房及桥头堡

为更好地提供启闭机运行环境，便于集中对启闭设备进行控制，需重新建设启闭机房和桥头堡。闸室左侧设桥头堡，共3层，启闭机房长74 m，宽4.2 m，层高11.62 m，左侧桥头堡作为启闭机集中控制室、渗压集中观测室。

2.4 增加弧形翼墙渗径

为增加绕渗渗径，提高渗透稳定性，除险加固时，在上下游设C25钢筋混凝土弧形翼墙。岸墙以闸室边墩代替，上下游设圆弧形翼墙与岸坡相连，上游翼墙顶高程为25.20 m，下游翼墙顶高程为24.20 m，翼墙为扶壁式钢筋混凝土弧形挡土结构，与1∶3的护坡相连。

2.5 消能防冲布置

经多年运行，地基发生渗压破坏，导致反滤失效，除险加固拟对闸室下游进行改建，依次布置1.5 m钢筋混凝土反滤盖板、维修钢筋混凝土消力池，由于第二道消力坎段厚30 mm，不满足防冲要求，需加厚20 mm；加长至20 m浆砌石海漫；改建抛石防冲槽，长8 m，深2.00 m，底宽5.00 m，顶高程17.2～18.2 m，为一倒梯形。考虑现有河道洪水位断面较宽，缓流防冲可不计。

2.6 观测设备布置

由于未装设测压管，用于垂直位移和水平位移观测的各项基点大多已损坏或丢失，故在此除险加固中布设。

1）渗流观测。自边墙起，每隔一墩设一测压井，共4组；观测孔分别设在边墩及中孔两侧闸墩检修门槽平台处，通过管路与承台底部上下游齿坎内测压管进水箱相连。

2）沉陷观测。采用瓷瓶沉陷观测点，设在每个闸墩顶部下游平台上。

3）位移观测。位移观测盒设在边墩顶部上下游两端平台上，并在滩地上设水平位移观测平台各1处。

2.7 配电控制布置

由于原配电设施老化失修、安全性差，除险加固拟重新布设配电设施。津期店闸工程规模为中型，建筑物级别为3级。根据本工程的重要性，确定用电负荷为3级，设置主、备2个电源供电。主电源采用专用10 kV架空输电线路供电，节能变压器容量10 kVA，备用电源采用柴油发电机组。

2.8 管理机构设置

为减少占地、节省投资，拟对原闸管所进行改造，包括锅炉房、食堂、仓库、车库、油库、配电间、水塔、机井、变电站、厕所等附属设施；共建筑面积550 m2，对管理所院内进行绿化，主要内容有绿化、院内路面铺设、围墙；配备管理人员10人。

3 工程效益

津期店节制闸除险加固后，通过控制运用，利用闸前调蓄功能，灌溉面积达2 666.67 hm2，工程控制面积内主要种植小麦、玉米、棉花，复种指数1.6。若采用缺水损失计算法计算年灌溉损失，50年一遇平均灌溉效益为260万元。考虑到随着国民经济的发展，人民生活水平不断提高，今后发生同等洪水时，其洪灾损失会更大，因此计算的年平均防洪效益要考虑到一定的洪灾损失增长率。经过调查分析，本工程在计算期内的洪灾损失增长率采用3%，则本工程正常运行期折算多年平均防洪效益为490万元。