水閘除險加固設計研究論文
水閘除險加固設計研究論文
摘要：特別在北方地區，出現的灌溉以及排澇等現象影響了交通的正常執行。近幾年已經建立了多種水閘對水流量進行制約，在各個地區的經濟變化上具有重要作用。但水閘在設計方式上，也存在著不同程度的損害現象，所以就要進行水閘除險加固設計。文章根據對水閘相關設計的研究，闡述幾種水閘除險設計的有效方案。
關鍵詞：水閘；除險；加固；設計
水閘在水力工程建設中已經廣泛應用，隨著我國在科技力量下的推動，水閘設計水平也得到較大提高。在設計水閘期間，要根據當地水力的生態變化、周圍環境、水系變化以及自然條件的影響進行分析，然後在設計結構上實現創新設計，並保證在施工期間執行管理的穩定性，從而實現水力工程建設的新挑戰。
1水閘設計
1.1結構設計
水閘工程在整個結構佈置期間，水閘的中心線要與河道中心線保持在同一水平上。建築物在建設期間，要保證合理、美觀，並在整體設計上保證一定的成本效益和經濟效益。不僅在結構形式上保持美觀形式，閘孔以及寬度還要形成統一形式，從而實現水閘在執行期間的合理性。在水閘整個結構設計形式上，首先對閘頂高程進行設計。該高程主要為水閘門在上游閘墩頂部的高程設計。它不僅要考慮擋水現象，還要考慮洩水現象。在擋水期間，閘頂的高程一般低於水閘所在的正常蓄水水位。對於洩水，水閘頂部高程一般要保證低於水閘在洪水位上的設計。還要對底板高程進行設計，如果底板高程設計的比較高，在枯水期，就會影響河道流量。如果下游河床子在高程上沒有一定變化，閘底板設計的太低就不會影響水閘流量，一般會增加閘墩以及閘門的高程。對水閘閘孔在總淨寬以及孔數設計方式上，一般的水閘流態分為兩種，一種是洩流期間水流由於不受阻，形成堰流現象；一種是洩流期間由於閘門的阻擋現象，出現孔流狀況。所以，根據不同水位的設計要求，就應利用不同比值進行設計。
1.2消能防衝設計
因為影響池水力的因素條件比較多，實現的情況比較複雜，所以要控制消力池的變化因素，就要分析水閘在上游、下游之間的水位差、過閘流量寬度、下游水深以及孔數、寬度等因素。一般利用低流式消能設計[2]。首先，在設計形式上，應先考慮上游與下游的水位差、過閘期間的流量寬度等水力存在的條件，然後再控制消力池的池深度，底板厚度等相關組合。這樣不僅能夠增加排程期間的靈活性，還能保證一定安全性。
1.3防滲排水設計
由於閘基的'上部為礫石層，下部的基石為已經風化的花崗岩，不僅受風力影響比較強烈，而且岩石質量也比較軟弱，所以水閘地基處容易出現滲透等現象。為了防滲排水，在設計期間，首先在離閘室上游存在的鋼筋混凝土加固防滲牆，然後在上游牆的兩側以及混凝土擋牆下設計高壓旋噴防滲牆，並保證防滲效果的穩定性。而且，由於滲透壓力的影響，所以應根據上水閘在地基上的深度以及滲透水力進行計算，從而保證滲透期間的穩定效果。
2水閘除險加固設計方案
2.1溢流壩除險
由於原來的水閘溢流壩的表層都會存在較強的混凝土，不僅不能滿足一定的抗凍性，還產生一定的碳化深度。所以在溢流壩進行除險設計期間，應鑿除一部分的混凝土。首先實現消能方式，在原溢流壩下游實現防衝措施時，要利用低流消能，一般在設計期間針對巨大洪水進行的。還要對堰型進行調整，因為消能方式與洪水產生的標準會不斷變化，所以對溢流壩的堰面形狀就要進行調整。這期間，應利用複核計算，由於該壩體中的基地應力不能實現一定的規範要求，所以就要利用計算方式將壩體基礎下順流方向的長度進行加長。對溢流壩結構進行設計期間，為了保證地基在承載力以及應力上的規範要求，為了對除險加固形式進行設計，就要對溢流壩的順水流方向長度進行計算，使它能夠滿足一定的要求標準。特別在溢流壩基礎，首先，應將原壩體的高程進行鑿除，然後將已經鑿除後的形成為新的澆築壩體，最後將新的混凝土與原壩混凝土進行結合，並保證原壩體內的漿砌石以及基岩相互連線。在確定好溢流壩的前緣長度以及順流方向長度期間，還要保證上游壩面的垂直現象，並加寬下游的壩基礎，從而實現一定的灌溉要求。對於新澆築的溢流壩，要保證體內混凝土在外包設計形式上具有一定厚度，將溢流壩的壩段進行分組、編號，並保證它在衝沙閘形式上的長度。溢流壩與衝沙閘之間還有用牆過渡開，如果在下游處設計了過河交通橋，在上游就不能設定交通橋。
2.2衝砂閘除險
對原攔河閘進行復核計算能夠看出，衝沙閘原設計比較小，不僅在排砂形式上不能滿足，汛期中產生的河水砂量比較大，在上游，還會出現比較嚴重的淤積現象以及河床抬高現象。而且，衝沙閘的金屬結構以及相關的機電裝置也不能滿足相關要求，衝沙閘也不能實現消能防衝作用。衝沙閘在結構設計上，對於地基承載力以及應力比的設計要求，如果衝砂閘的垂直水流方向為13m，為了除險加固，就要對沖砂閘底板的水流方向長度設計為5m。閘底板一般利用原衝砂閘底板，首先應對原衝砂閘底板進行鑿除，然後利用混凝土進行澆築，並形成合理的衝砂閘底板。新澆築的混凝土要保證與原有的漿砌石底板、基岩進行接觸，並保證底板的澆築厚度以及混凝土厚度。一般情況下，衝砂閘底板的高程與原衝砂閘底板高程以及河床低高程保持一致。由於衝砂閘孔數一般都保持不變，在孔的淨寬以及水斷面設計上，要保證在設計期間的相關設計標準，就要選擇溢流壩在河道產生的水斷面積。對於衝砂閘的閘門，一般為平板鋼閘門，並利用手搖螺桿方式進行啟動、關閉。衝砂閘的閘門在頂部一般分為兩層，下層閘門是專門檢修平臺，能夠實現人行通道。而上層閘門一般為開關相關裝置平臺，不僅能夠對開關裝置進行佈置，還能檢查出閘門的層高要求。
2.3進水閘除險
在原攔河閘實施複核計算形式上，如果出現較大洪水變化，原進水閘就不能保持正常執行形式，所以就要對進水閘進行增高。因為進水閘為金屬結構，原進水閘在墩的厚度上根本不能滿足該金屬的相關結構。原進水閘在不斷利用其間，經過長期間的執行，它表面的混凝土以及粗骨料都已經滑落，在閘墩以及閘牆上都出現混凝土裂縫現象。儘管利用水毀進行修復，但內部結構還無法消除。其次，混凝土本身就具有較大強度以及抗凍性，進水閘混凝土結構根本不能實現。所以在設計期間，就要對拆除掉進水閘的啟閉機以及閘墩。進水閘的結構設計，為了使基地應力能夠滿足一定條件，實施的除險加固行為一般是增加水閘底部中水流的流向長度，首先將水閘底板進行鑿除，然後增加混凝土的高程變化，在新形成的進水閘底板處，要保證石底板與基岩之間的接觸形式，並保證底板的組合厚度。一般在進水閘頂部也設計兩層平臺，下層為人員檢修平臺，上層為開關裝置平臺。
3結論
實施除險加固設計主要能夠保障原工程在建設期間實現安全性，並能夠以最小的經濟成本獲得最大經濟效益。所以在原工程建設中，不僅要做出該設計的深度研究，還要找出水閘在變化中存在的問題，對存在的問題進行解決，這樣才能保障水閘除險加固行為的有效實施。
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