论文部分内容阅读
【摘要】宁车沽防潮闸位于潮白新河与永定新河交汇处，主要功能为挡潮、蓄淡、泄洪、排涝、供两岸工农业用水，对确保海河流域北系的防洪安全具有重要作用。经30多年在海水及盐雾环境下运用和受唐山地震的破坏影响，存在诸多安全隐患，急需除险加固。本文从诸多方面总结了防潮闸的加固经验，供其它类似工程参考 。
【关键词】除险加固;防潮闸;宁车沽;潮白新河
1.工程概况及存在的主要问题
1.1工程概况
宁车沽防潮闸设计流量2100m3/s，相应闸上、闸下水位为2.84m（1956黄海高程系统，下同）和2.67m；校核流量3000m3/s，相应闸上、闸下水位3.88m和3.60m。全闸共22孔，其中中部20孔过流，两端边孔以混凝土墙封堵。中孔底板高程为-5.50m，内边孔和外边孔呈阶梯式抬高，底板高程分别为-4.50m和-1.70m。每孔净宽8.00m，中墩厚1.10m，闸室总宽为199.10m，闸室长16.00m。采用分离式底板，灌注桩基础，墩底板厚1.40m，跨中小底板厚0.70m。每个墩底板下布置有6根D850mm灌注桩，桩长为21m和23m不等。
闸室上游侧设有交通桥，桥面高程5.60m，桥面宽4.80m，设计荷载为汽-10。
工作闸门设在闸室偏下游侧，为升卧式钢闸门，靠上游侧为叠梁式检修钢闸门。闸室上部设有工作桥，桥面高程8.50m，桥面宽6.00m，由4根T型梁组成，并由墩墙和独立柱支撑。
工作桥上设有12台2×25t和8台2×16t固定卷扬启闭机以及1台2×16t活动台车，前者供主闸门启闭，后者供检修门启闭。
防潮闸上游设15.00m长钢筋混凝土阻滑板、10.00m长浆砌石框格海漫、15.00m长的1：10斜坡式浆砌、干砌石海漫、6.00m长干砌石水平护底，总护底长46.00m。
下游设有16.00m长消力池，其尾坎高1.00m，其后为10.50m长浆砌石框格水平海漫、24.50m长1：10坡降浆砌、干砌石海漫、10m长抛石防冲槽，总计61.00m。防潮闸顺河自上而下工程总长123.00m。
1.2 存在的主要问题
1.2.1闸底板脱空严重
由于受唐山地震震陷和区域地面沉降的影响，闸室底板、上游防渗板和下游消力池底板普遍存在脱空现象，致使防潮闸地基存在渗流不稳定的严重问题。虽经1986年高压定喷和静压灌浆及1997年的复灌处理，但限于在闸室中部两门槽之间及其附近的局部范围内进行，并未全部解决闸室底板的脱空问题，地基渗流不稳定依然是防潮闸安全运用的一大隐患。
1.2.2防潮闸抗滑稳定不满足要求
另外，起阻滑板作用的上游防渗板和下游消力池底板存在脱空问题，因此其阻滑作用已大大降低。
1.2.3上部结构工作桥和交通桥大梁混凝土剥落、露筋、钢筋锈蚀
经检测，工作桥平均碳化深度33mm，大于钢筋保护层，交通桥36%的测点碳化深度接近保护层厚度。两桥大梁混凝土裂缝发育，工作桥尤甚，可见裂缝多为贯穿缝，并存在隐性裂缝及芯样破碎情况。
由于泥沙淤积等因素的作用，启闭机经常超载运行，工作桥长期处于超负荷运行状态，启闭闸门时经常发生颤动。
交通桥设计标准偏低，为汽-10（旧标准），桥面总宽仅4.8m，难以满足现今交通要求。
1.2.4启闭设备陈旧老化，齿轮磨损严重，运用时普遍存在掉铁沫现象，且因泥沙严重淤积问题未能解决，造成启闭机超载运行
1.2.5钢闸门和闸门槽长期在海水环境下运行，锈蚀严重，闸门结构的整体腐蚀率达38~100%，超过水利水电工程金属结构的报废标准
2.工程除险加固
本闸除险加固采用的是将原有闸墩上游圆弧以前部位及上部交通桥、工作桥和独立柱予以拆除，将闸底板向上游接长8m，闸墩也相应加长，在每个接长的墩底板下增加8根灌注桩，闸室重新布置。工作闸门采用升卧门型，以适应8度地震不宜做高机架桥的运用条件。
2.1基础处理
基础处理包括：灌注桩、塑性混凝土防渗墙、底板接触灌浆、消力池底板化学灌浆。为了解决闸室稳定问题，将闸底板向上游接长8m，墩底板下增加8根灌注桩，桩径0.85m，梅花排列，桩长15m，新老底板采用刚性连接，使新老桩形成整体共同承担水平荷载和垂直荷载。
根据该闸安全鉴定结论，闸基处于渗流不稳定状态，为此，在防渗板、消力池及闸底板下采取接触灌浆，在闸底板上游设防渗墙。接触灌浆孔孔距3m，排距2m，梅花排列；塑性混凝土防渗墙厚30cm，深5m。
基坑清淤后，发现消力池底板及护坡上有裂缝，最大缝宽3~5mm，为保证闸基的渗透稳定，选用水溶性聚氨脂材料对裂缝进行化学灌浆措施。
2.2闸室加固
新接长的閘底板堰顶高程恢复到原设计高程－5.5m，墩厚1.1m，闸孔净宽8m。新的工作闸门槽于原闸墩头部附近设置。为便于主闸门检修，工作闸门前增设上游检修闸门槽，原闸的上游检修闸门槽作为改建后的下游检修闸门槽，并于原工作桥位置增设检修桥。闸墩上部工作桥由两根T型梁组成，桥面高程10.4m，1桥面总宽5.0m。桥上设轻型启闭机房。交通桥布置于上游侧，桥面净宽7.0m，桥面高程5.6m，按汽-20，挂-100荷载标准设计。
2.3金属结构设计
将原工作门、检修门、台车及轨道、启闭机、抓梁等设备拆除，对上述设备全部更新，新的中孔工作门16扇8.0x9.1-5.1m，内边孔工作门2扇8.0x8.1-5.1m，外边孔工作门2扇8.0x5.3-5.0m，由于闸门要求双向挡水，采用双P型橡皮水封，启闭设备为2x400kN固定卷扬启闭机。上游叠梁检修门1套8x6.75-6.5m，下游叠梁检修门1套8x9.0-8.8m，启闭设备为2x100kN电动葫芦。
2.4管护设施建设
在闸管所院内新建800m2管理用房，为二层砖混结构。对闸区环境进行治理，包括植树、种草、整修围墙、修筑进出管护区道路、铺护地面、设置建筑小品等。
2.5河道清淤
为了增加防潮闸的泄流能力，对闸上1200m和闸下200m河段进行清淤，其中闸上200m和闸下采用全断面清淤，闸上200m以上采用窄深式深槽进行清淤，清淤总计80万m3。
3.新材料、新技术应用
3.1 TK锚固剂在新老混凝土连接上的应用
新老闸墩的立面接缝正处于下游检修闸门槽位置，是闸墩结构强度比较薄弱的部位，容易产生竖向裂缝，其中插筋的锚固质量是一个关键因素。为保证插筋的锚固强度，除满足锚固长度外，在插筋孔中需填充锚固材料，以增加插筋与混凝土之间的粘接强度。锚固剂采用TK锚固剂，施工迅速，质量可靠，经现场拉拔试验检测，Φ20钢筋拉拔力达106.9kN时仍完好，满足设计要求。
3.2钢筋直螺纹套管连接技术应用
通常钢筋接长采用焊接或绑扎，需手工操作，高空作业更为困难，其质量不宜保证，设计推荐采用直螺纹套管连接技术，消除了人为因素的影响，施工速度快，质量有保证，经检测钢筋接头完全满足设计要求。
4.结语
宁车沽防潮闸加固是在对现场安全检测、复核计算、安全鉴定等大量工作的基础上进行的，既要恢复原闸规模和功能，又要满足安全运用，但由于受到资金和工期的影响，仅对原闸破坏严重已不能满足安全使用的部分结构进行了拆除，保留了原灌注桩基础等质量好且满足要求的结构，使除险加固既经济合理又安全可靠。■
【关键词】除险加固;防潮闸;宁车沽;潮白新河
1.工程概况及存在的主要问题
1.1工程概况
宁车沽防潮闸设计流量2100m3/s，相应闸上、闸下水位为2.84m（1956黄海高程系统，下同）和2.67m；校核流量3000m3/s，相应闸上、闸下水位3.88m和3.60m。全闸共22孔，其中中部20孔过流，两端边孔以混凝土墙封堵。中孔底板高程为-5.50m，内边孔和外边孔呈阶梯式抬高，底板高程分别为-4.50m和-1.70m。每孔净宽8.00m，中墩厚1.10m，闸室总宽为199.10m，闸室长16.00m。采用分离式底板，灌注桩基础，墩底板厚1.40m，跨中小底板厚0.70m。每个墩底板下布置有6根D850mm灌注桩，桩长为21m和23m不等。
闸室上游侧设有交通桥，桥面高程5.60m，桥面宽4.80m，设计荷载为汽-10。
工作闸门设在闸室偏下游侧，为升卧式钢闸门，靠上游侧为叠梁式检修钢闸门。闸室上部设有工作桥，桥面高程8.50m，桥面宽6.00m，由4根T型梁组成，并由墩墙和独立柱支撑。
工作桥上设有12台2×25t和8台2×16t固定卷扬启闭机以及1台2×16t活动台车，前者供主闸门启闭，后者供检修门启闭。
防潮闸上游设15.00m长钢筋混凝土阻滑板、10.00m长浆砌石框格海漫、15.00m长的1：10斜坡式浆砌、干砌石海漫、6.00m长干砌石水平护底，总护底长46.00m。
下游设有16.00m长消力池，其尾坎高1.00m，其后为10.50m长浆砌石框格水平海漫、24.50m长1：10坡降浆砌、干砌石海漫、10m长抛石防冲槽，总计61.00m。防潮闸顺河自上而下工程总长123.00m。
1.2 存在的主要问题
1.2.1闸底板脱空严重
由于受唐山地震震陷和区域地面沉降的影响，闸室底板、上游防渗板和下游消力池底板普遍存在脱空现象，致使防潮闸地基存在渗流不稳定的严重问题。虽经1986年高压定喷和静压灌浆及1997年的复灌处理，但限于在闸室中部两门槽之间及其附近的局部范围内进行，并未全部解决闸室底板的脱空问题，地基渗流不稳定依然是防潮闸安全运用的一大隐患。
1.2.2防潮闸抗滑稳定不满足要求
另外，起阻滑板作用的上游防渗板和下游消力池底板存在脱空问题，因此其阻滑作用已大大降低。
1.2.3上部结构工作桥和交通桥大梁混凝土剥落、露筋、钢筋锈蚀
经检测，工作桥平均碳化深度33mm，大于钢筋保护层，交通桥36%的测点碳化深度接近保护层厚度。两桥大梁混凝土裂缝发育，工作桥尤甚，可见裂缝多为贯穿缝，并存在隐性裂缝及芯样破碎情况。
由于泥沙淤积等因素的作用，启闭机经常超载运行，工作桥长期处于超负荷运行状态，启闭闸门时经常发生颤动。
交通桥设计标准偏低，为汽-10（旧标准），桥面总宽仅4.8m，难以满足现今交通要求。
1.2.4启闭设备陈旧老化，齿轮磨损严重，运用时普遍存在掉铁沫现象，且因泥沙严重淤积问题未能解决，造成启闭机超载运行
1.2.5钢闸门和闸门槽长期在海水环境下运行，锈蚀严重，闸门结构的整体腐蚀率达38~100%，超过水利水电工程金属结构的报废标准
2.工程除险加固
本闸除险加固采用的是将原有闸墩上游圆弧以前部位及上部交通桥、工作桥和独立柱予以拆除，将闸底板向上游接长8m，闸墩也相应加长，在每个接长的墩底板下增加8根灌注桩，闸室重新布置。工作闸门采用升卧门型，以适应8度地震不宜做高机架桥的运用条件。
2.1基础处理
基础处理包括：灌注桩、塑性混凝土防渗墙、底板接触灌浆、消力池底板化学灌浆。为了解决闸室稳定问题，将闸底板向上游接长8m，墩底板下增加8根灌注桩，桩径0.85m，梅花排列，桩长15m，新老底板采用刚性连接，使新老桩形成整体共同承担水平荷载和垂直荷载。
根据该闸安全鉴定结论，闸基处于渗流不稳定状态，为此，在防渗板、消力池及闸底板下采取接触灌浆，在闸底板上游设防渗墙。接触灌浆孔孔距3m，排距2m，梅花排列；塑性混凝土防渗墙厚30cm，深5m。
基坑清淤后，发现消力池底板及护坡上有裂缝，最大缝宽3~5mm，为保证闸基的渗透稳定，选用水溶性聚氨脂材料对裂缝进行化学灌浆措施。
2.2闸室加固
新接长的閘底板堰顶高程恢复到原设计高程－5.5m，墩厚1.1m，闸孔净宽8m。新的工作闸门槽于原闸墩头部附近设置。为便于主闸门检修，工作闸门前增设上游检修闸门槽，原闸的上游检修闸门槽作为改建后的下游检修闸门槽，并于原工作桥位置增设检修桥。闸墩上部工作桥由两根T型梁组成，桥面高程10.4m，1桥面总宽5.0m。桥上设轻型启闭机房。交通桥布置于上游侧，桥面净宽7.0m，桥面高程5.6m，按汽-20，挂-100荷载标准设计。
2.3金属结构设计
将原工作门、检修门、台车及轨道、启闭机、抓梁等设备拆除，对上述设备全部更新，新的中孔工作门16扇8.0x9.1-5.1m，内边孔工作门2扇8.0x8.1-5.1m，外边孔工作门2扇8.0x5.3-5.0m，由于闸门要求双向挡水，采用双P型橡皮水封，启闭设备为2x400kN固定卷扬启闭机。上游叠梁检修门1套8x6.75-6.5m，下游叠梁检修门1套8x9.0-8.8m，启闭设备为2x100kN电动葫芦。
2.4管护设施建设
在闸管所院内新建800m2管理用房，为二层砖混结构。对闸区环境进行治理，包括植树、种草、整修围墙、修筑进出管护区道路、铺护地面、设置建筑小品等。
2.5河道清淤
为了增加防潮闸的泄流能力，对闸上1200m和闸下200m河段进行清淤，其中闸上200m和闸下采用全断面清淤，闸上200m以上采用窄深式深槽进行清淤，清淤总计80万m3。
3.新材料、新技术应用
3.1 TK锚固剂在新老混凝土连接上的应用
新老闸墩的立面接缝正处于下游检修闸门槽位置，是闸墩结构强度比较薄弱的部位，容易产生竖向裂缝，其中插筋的锚固质量是一个关键因素。为保证插筋的锚固强度，除满足锚固长度外，在插筋孔中需填充锚固材料，以增加插筋与混凝土之间的粘接强度。锚固剂采用TK锚固剂，施工迅速，质量可靠，经现场拉拔试验检测，Φ20钢筋拉拔力达106.9kN时仍完好，满足设计要求。
3.2钢筋直螺纹套管连接技术应用
通常钢筋接长采用焊接或绑扎，需手工操作，高空作业更为困难，其质量不宜保证，设计推荐采用直螺纹套管连接技术，消除了人为因素的影响，施工速度快，质量有保证，经检测钢筋接头完全满足设计要求。
4.结语
宁车沽防潮闸加固是在对现场安全检测、复核计算、安全鉴定等大量工作的基础上进行的，既要恢复原闸规模和功能，又要满足安全运用，但由于受到资金和工期的影响，仅对原闸破坏严重已不能满足安全使用的部分结构进行了拆除，保留了原灌注桩基础等质量好且满足要求的结构，使除险加固既经济合理又安全可靠。■