闸室外包混凝土在卧虎山水库除险加固工程中的应用

闸室外包混凝土在卧虎山水库除险加固工程中的应用

2014年第12期黑龙江水利科技No．12．2014(第42卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TotMNo．42)文章编号：1007—7596(2014)12—0229—03闸室外包混凝土在卧虎山水库除险加固工程中的应用李志乾，董永霞。(1．黄河勘测规划设计有限公司，郑州450003；2．商丘市水利建筑勘测设计院，河南商丘476000)摘要：针对卧虎山水库溢洪闸闸室结构裂缝成因、结构受力等问题的分析，卧虎山水库溢洪闸闸室采用外包混凝土的加固措施，消除闸室存在的结构病险，完善闸室运行功能。实践证明，该措施技术可行，经济可靠，对大型水闸病险处理具有宝贵的借鉴价值。关键词：溢洪闸；除险加固；卧虎山水库；加固设计中图分类号：TV662；TV698．2文献标识码：B不满足现状交通要求。1工程概况5)弧门牛腿推力最大推力428．8t，最zJ~264．5t，卧虎山水库位于济南市历城区仲宫镇境内，锦不满足现有闸门推力700t的设计要求。绣川、绵I~HJIl、锦云川三川汇流处的玉符河上游，是2裂缝成因分析一座具有防洪、灌溉和城市供水为一体的大型水库，属黄河水系，水库流域面积557km。为了分析裂缝成因，采用ANSYS结构分析软溢洪闸工程位于大坝左岸，为坝肩式溢洪闸，共件，对溢洪闸在运行情况下闸室结构的应力应变进5孔，单孔14In，总净宽70m，闸室总长28m，中墩宽行数值计算分析。2．0Ill，长25m，闸底板高程118．3m，最大墩高通过计算，溢洪闸闸室：24．78m，闸室分缝位于各底板跨中。1)在温降工况下，在底板下游区域均会出现范闸底板设一低驼峰，堰顶高程121．0m，设工作围较大的拉应力区，中墩or约7MPa，边墩约8MPa，闸门一道，为弧型钢闸门，闸门尺寸14m×11m。可能导致底板产生开裂，与实际检测到的底板横向卧虎山水库溢洪闸于1976年在拆除原溢洪闸裂缝吻合，底板裂缝可判断是由温度降低所引起。后新建。2)闸室左侧的Ⅱ号滑坡体对边墩安全的影响较2007年4月经对溢洪闸进行安全鉴定，卧虎山大，在计算工况下将使边墩产生过大的位移(向最水库溢洪闸存在下列病险：大位移近0．22in)、过大的拉应力(44MPa，分布于边1)闸墩、底板发生多道横向、竖向裂缝；混凝土墩内下侧)和过大的压应力(68MPa，分布于边墩外碳化深度平均50mm，超过混凝土保护层厚度。侧，即临水侧)。2)溢洪闸无检修闸门，无法保证工作闸门的正3)正常运行下，水压作用对中墩的影响不大，但常检修；现有工作闸门锈蚀严重，钢丝绳、滚轮锈蚀，在牛腿附近会产生应力集中拉应力最大达到行洪时无保障。向5．1MPa。3)闸门止水橡胶老化，漏水严重，且闸门止水不最大主应力为10．4MPa，实际检测到的闸墩上具备检修条件_l-2J。闸门门顶高程135．0ITI，闸门高有水平缝存在，可以判断只要施工中存在水平缝或度不满足水库防洪运用要求。施工质量较差，就会导致闸墩上水平裂缝的产生。4)交通桥荷载标准为汽一13级，设计标准偏低，4)温升工况对闸墩及底板的影响较小。[收稿日期]2014—04—21[作者简介]李志乾(1974一)，男，河南郑州人，工程师，从事水利工程设计工作；董永霞(1960一)，女，河南商丘人，工程师。·-——229—-．——n2014年第l2期黑龙江水利科技No．12．2014(第42卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(T0talNo．42)由于溢洪闸已经运行近30a，至今没有破坏性的新老混凝土之间涂刷界面剂、布置插筋。事故发生，表明闸室左岸滑坡体还没有产生严重的3．2加固设计滑动，闸室裂缝与滑坡体无关，否则滑坡体产生的滑加固设计内容包括：现状闸室裂缝灌浆及修补、动推力将使整闸事发生毁灭性的破坏而不是限于开现状闸室拆除、凿毛及设置插筋、闸墩、闸底板化学裂。同时，结合对闸室结构的复核以及对闸室植筋和闸墩、闸底板外包混凝土。施工情况的调查，可以判断得出闸墩贯穿性裂缝是3．2．1现状闸室裂缝灌浆及修补由于结构配筋不足以及施工因素导致的，闸室底板根据裂缝部位、宽窄、深浅及是否为贯穿裂缝等贯穿裂缝是由于运用期温度应力过大导致的。闸室不同情况，对闸墩、闸底板出现的延伸长度>5m，裂裂缝素描图见图l。缝深度>50cm(底板)或深度>20cm(闸墩)的较宽裂缝(6>0．5mm)，采用环氧树脂进行灌浆修补。裂缝闭缝灌浆见图2。再强。跫U&瑚m施图2裂缝闭缝灌浆3．2．2现状闸室拆除、凿毛及设置插筋图1闸室裂缝素描图根据闸墩牛腿影响范围，将牛腿下游8．5m×3闸室外包加固设计9．5m范围内闸墩混凝土进行拆除。同时为保证新老混凝土黏结效果，将闸墩、闸底板混凝土碳化层进3．1加固方案的选择及加固思路行凿除，凿除深度5cm，并在新老混凝土之间布置插卧虎山水库大坝溢洪闸等原设计标准为筋，插筋间排距1．0m，梅花形布置。中墩插筋对穿10000a一遇洪水校核，此次加固是按5000a一遇校闸墩，与新布的闸墩两侧钢筋进行焊接，形成整体，核洪水的标准。底板、边闸墩插筋伸入老混凝土端0．75m，外露插筋根据卧虎山水库防洪的运用原则和对溢洪闸泄同样与新布的钢筋焊接，形成整体。洪能力的复核，溢洪闸闸墩、闸底板具备增大结构断凿毛后的混凝土表面要求半露骨料，对于碳化面进行加固治理的条件。通过对拆除重建闸室和闸深度较大及局部有损伤的部位，根据实际情况对器凿室外包混凝土两个方案的工程投资、施工工期及技毛深度相应加大。拆除、凿毛、插件布置见图3。术可行性等方面的比较，最终选用了闸室外包混凝土的加固方案。闸室外包混凝土方案主要是根据溢洪闸泄洪要求，确定闸墩、闸底板截面加大的尺寸，对原闸结构裂缝、配筋不足的结构性缺陷，采取闭缝灌浆、外包混凝土并重新配置结构受力钢筋进行解决。对于钢筋密集的弧门牛腿，再次布置牛腿钢筋比较困难，采取拆除整个牛腿重新进行设计。同时在闸墩、闸底板外包混凝土的过程中，增设检修闸门门槽及弧门检修孔，修复止水，重新设计混凝土闸门、启闭机房、按最新交通要求，恢复闸顶交通桥等。为保证新浇混凝土与原结构混凝土结合紧密，除凿除原结构碳化混凝土外，并凿毛老结构表面，在图3拆除、凿毛、插件布置．——230．．——n李志乾，等：闸室外包混凝土在卧虎山水库除险加固工程中的应用第12期3．2．3闸墩、闸底板化学植筋原闸室混凝土为200号混凝土，闸墩配筋面积为保证重新布置的闸底板钢筋、闸墩钢筋承荷1546mm，底板配筋面积4926mm，混凝土标号及效果，底板钢筋及闸墩纵向钢筋采用化学植筋，单根配筋均较低。植筋深度公式为：外包混凝土强度根据GB50367-2006提高一个fd≥Z(1)等级且≥C25，采用C30混凝土，外包后闸墩钢筋不式中：为植筋受拉力影响的修正系数，为植考虑已有闸墩钢筋，按新配钢筋考虑。筋位移延性修正系数。随同外包增大闸墩、闸底板的断面尺寸、中闸墩新植钢筋部分是浇筑在外包混凝土中，因此在的加长，增设检修门槽、弧门检修孔，重新恢复弧门老混凝土中的植筋深度需考虑外包混凝土对钢筋的牛腿、闸顶启闭机房、交通桥等，同时根据水库防洪锚固作用。要求，重新设计闸门及启闭设备等，以完善闸室的功经过计算，扣除新浇混凝土的锚固后，闸墩、闸能。闸结构外包混凝土见图5。底板钢筋在老混混凝土结构中的植筋深度取0．75m。闸墩及闸底板的大范围采用化学植筋，在闸墩根部造孔密集，对原闸结构破坏较大。为了减少对老结构的破坏，植筋分两排间隔进行，内侧的植筋与图5闸结构外包混凝土外侧钢筋进行搭接连接。分两排间隔植筋见图4。4结语啦殷衄触lQ大型水利工程老混凝土“穿衣戴帽”的情况，目熊堕堕塑熊堕前可以借鉴的工程实例不多。曲抽受衄蚋国卧虎山水库溢洪闸除险加固设计采用外包●●：’．：●■●●●：●●●'|a⋯50cm厚混凝土消除了原闸室的结构开裂、碳化、止，／／／／l／水渗漏、弧门牛腿推力不足等结构安全隐患。／，／／，，／／，／，同时在外包混凝土的同时，增设检修闸门、重建交通桥及弧形闸门等，完善闸室缺损的功能，既实现了闸室出险加固的目的，也为大型水利工程“穿衣戴帽”提供宝贵的借鉴经验。参考文献：[1]梁坛，王永维，等．GB50367-2006混凝土结构加固设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2006：69—72．[2]李小兵，刘琳琳，刘建国，罗旭涛．土工膜在卧虎山水库图4分两排间隔植筋除险加固工程中的应用[J]．民营科技，2010(04)：154—155．3．2．4闸墩、闸底板外包混凝土[3]李志乾，耿波．卧虎山水库除险加固设计[J]．科技创新卧虎山水库溢洪闸起调水位为正常蓄水位与应用，2014(33)：225—226．130．5m，根据泄洪复核计算，将闸底坎抬高0．50m，[4]严祖文，魏迎奇，张国栋．病险水库除险加固现状分析及过流净宽由原来的70．0m调整为65．0m，最大下泄对策[J]．水利水电技术，2010，41(10)：76—79．流量7030m／s，此时校核洪水位137．51m，相应计[5]何阵营．病险水库除险加固项目管理特性探讨[J]．水利算所需最大坝顶高程139．19m，小于现状大坝坝顶建设与管理，2007(10)：32—33．及闸室顶高程139．50m，满足防洪要求，闸底板、闸[6]肖秀芹．小型水库除险加固设计中存在主要问题及其对墩具备外包混凝5：0．5m的加固条件。策[J]．科技创新导报，2014(03)：76．一23l一