天津潮白新河宁车古挡潮闸加固工程设计(一)

宁车古潮汐门位于潮白河新河和永定新河交汇处。其主要功能是挡潮、蓄光、泄洪、排水、为海峡两岸工业和农业供水，对保障海河流域北部系统的防洪安全起着重要作用。经过30多年在海水和盐雾环境中的应用和唐山地震的破坏，存在许多安全隐患，急需加固。本文从多个方面总结了挡潮闸的加固设计经验，可供类似工程参考

宁车古潮汐门位于天津塘沽区宁车古村西侧，潮白河新河在此汇入永定新河，建于1971年7月。水闸的主要功能是泄洪、排水、挡潮、蓄光和为海峡两岸的工业和农业供水，对保障海河流域北部系统的防洪安全起着重要作用。由于潮汐闸门在海洋和盐雾环境中长期运行，以及1976年唐山地震造成的破坏，潮汐闸门存在许多安全隐患。虽然在1986年，为了解决闸底板脱空和闸基渗透稳定的问题，在闸室中部进行了高压恒喷和静压灌浆，上部结构也进行了局部加固。1997年汛期前，对原有的高压恒喷孔和静压灌浆孔进行钻孔回填，对工作桥先立柱进行加固。然而，上述工程措施并没有从根本上解决水闸的主要问题。为了准确掌握水闸工程质量现状，找出存在的问题，为加固工程设计提供基础数据和依据，1997年进行了全面质量检查。2000年12月，天津市水利局组织专家组对该闸门进行安全鉴定，评定为三级闸门。根据《水闸安全鉴定规定》 SL214-98的有关规定和天津市水利局的要求，对原有规模进行了加固。1.工程概况及存在的主要问题1.1工程概况宁车古潮汐闸门设计流量为2100m3/s，闸门上下对应水位分别为2.84m(1956年黄海高程系统，下同)和2.67m；检查流量为3000m3/s，对应的上下水位分别为3.88m和3.60m.整个闸门有22个孔，其中中间20个孔为过流，两端侧孔用混凝土墙密封。中孔底板标高为-5.50米，内外孔均呈阶梯状，底板标高分别为-4.50米和-1.70米。每个孔净宽8.00米，中墩厚1.10米，闸室总宽199.10米，闸室长16.00米.采用分离式楼板和灌注桩基础。墩底板厚度为1.40米，跨中小底板厚度为0.70米，每个墩底板下有6根D850mm毫米灌注桩，桩长21米至23米。闸室上游侧有一座交通桥，桥面标高为5.60米，桥面宽度为4.80米，设计荷载为steam -10。工作闸门位于闸室下游侧，为水平钢闸门，上游侧为叠梁闸门维护钢闸门。闸室上部有一座工作桥，桥面标高为8.50米，桥面宽度为6.00米，由四根丁字梁和先立立柱支撑而成。工作桥上有12台225t和8台216t固定葫芦和1台216t移动小车。前者用于打开和关闭主闸门，后者用于打开和关闭检修门。挡潮闸上游有15.00米长的钢筋混凝土滑板、10.00米长的浆砌石框架和海漫、15.00米长的1: 10斜坡浆砌石、干砌石海漫和6.00米长的干砌石水平护底，总护底长度为46.00米，下游有16.00米长的消力池，尾板高度为1.00米，其次是10.50米长的浆砌石框架水平护底。 24.50米长的1: 10斜坡砂浆，干砌石洪水，10米长的抛石防冲槽，共61.00米。顺河工程挡潮闸自上而下全长123.00米。1.2主要问题(1)闸底板脱空严重：受唐山地震沉降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，导致挡潮闸基础渗漏不稳定的严重问题。 虽然1986年采用高压恒注和静压灌浆处理，1997年采用回灌处理，但仅限于闸室中部两闸之间的局部区域及其附近，并没有完全解决 #p#分页标题#e#

两座桥梁主梁混凝土中氯离子含量严重超标，出现裂缝，特别是在运营桥梁中。可见裂纹多为贯通裂纹，有隐性裂纹和破芯样。由于沉降等因素，启闭机经常超载，工作桥长期超载，闸门启闭时经常发生振动。交通桥设计标准较低，为Auto -10(旧标准)，桥面总宽度仅为4.8m，难以满足目前的交通要求。(4)启闭设备陈旧老化，齿轮磨损严重，使用中经常出现掉铁沫现象，严重的泥沙淤积问题没有得到解决，导致启闭机超负荷运行。(5)钢闸门和闸门槽长期运行在海水环境中，闸门结构腐蚀率为38~100，超过水利水电工程金属结构报废标准。(6)电气二次控制设备陈旧，不能满足现代化运行管理的要求，急需更新和改进。(7)由于闸室和上下游河道淤积严重，泄洪能力大大降低，远远达不到设计标准。2.工程加固设计本次水闸加固采用的主要方案是拆除原桥墩及上部交通桥、工作桥和先立柱圆弧上游前的部分，将水闸底板向上游延伸8m，并相应加长桥墩。每个延伸墩底板下增加8根灌注桩，重新布置闸室。工作闸门采用升降闸门式，以适应8度地震，不适合作为高框架桥的门槛。2.1地基处理地基处理包括：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。为解决闸室稳定性问题，闸底板向上游延伸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。工程于2002年8月开工，基坑清淤后，发现消力池底板及护坡上有裂缝，较大缝宽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闸室加固新接长的闸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下游消能防冲加固及闸室上游护坡翻修基坑清淤后，发现下游海漫及防冲槽未按原设计图纸施工，为了保护闸下河床免于水流淘刷，海漫及防冲槽均需按按原设计恢复，消力池底板除化学灌浆外，新铺30cm混凝土，并布插筋和面层钢筋。闸室上游护坡受地震影响、河道冲刷和冻融作用，造成浆砌石勾缝脱落、块石错动、崩坍，致使护坡大面积破坏，拆除后重新修复。2.4混凝土防碳化及防腐处理考虑到该闸长期受到海水、盐雾中氯离子的侵蚀，对老闸墩和老底板表面凿毛（凿深3cm）处理后，抹TK聚合物砂浆进行防腐蚀保护。对新浇混凝土包括闸墩、底板、工作桥板梁、检修桥、交通桥空心板、排架等外露表面喷涂ST-9608防腐涂料进行防碳化保护。#p#分页标题#e#

2.5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。2.6电气设备改造2.6.1电气一次该闸设两回10kV供电电源，一回引自左岸靠近变配电楼东侧的284#线路，另一回引自右岸靠近闸控制楼西侧的317#线路。2回10kV架空线路下杆后，经10kV高压电缆进入对应的10kV高压开关柜内，经2台容量为250kVA的油浸式电力干式变压器降压至0.4kV，而后通过400V低压配电柜、动力箱、控制柜、照明箱等为闸区及管理所的各用电负荷供电。2.6.2电气二次该闸的监控系统采用集中控制与现地控制相结合的方式，由计算机集中控制设备、闸门现地控制单元和计算机通信网络构成。计算机集中控制设备采用工控机，闸门的集中控制在工控机上操作。分散的现地控制柜设在每孔过流闸门启闭机的机旁，控制模块采用可编程序控制器（PLC）。该闸设水力测量系统和闸门测量系统。水位测量分别设在闸两侧，采用水位传感器，水位显示仪设在集中控制室，可通过对水位、闸门开度的测量及水力计算，实现每孔闸门过水流量的实时显示。闸门测量系统包括每孔闸的开度测量、荷重测量和电气测量等。2.7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。。2.8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3.1TK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设计是在现场安全检测、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，使除险加固设计既经济合理又安全可靠。 来源：找论文网#p#分页标题#e#