1、工程概況
漢川水閘位于漢江干堤左岸樁號65+050處。該水閘為排澇防洪節(jié)制水閘,于1951年開工,1953年竣工。該水閘為鋼筋混凝土開敞空箱式結(jié)構(gòu),底板高程18.30m,水閘頂部高程31.30m,三孔,每孔凈寬4.0m,凈高6.0m,水閘室寬16.50m長33.8m,設(shè)計流量474m3/s。原規(guī)劃設(shè)計的水位組合:防洪工況:內(nèi)湖水位23.00m,外江水位30.50m;排澇工況:內(nèi)湖水位23.00m~27.00m,外江水位18.68m~30.24m。該水閘建成后,為刁汊湖區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。
為了更進一步了解裂縫的成因,業(yè)主委托長江科學(xué)院材料結(jié)構(gòu)所對水閘水閘墩、底板的混凝土及鋼筋情況進行取樣試驗,檢測報告結(jié)論為:
(1)水閘墩裂縫表面寬,向水閘墩內(nèi)逐漸變小。
(2)混凝土碳化深度最大為6.0mm。
(3)未碳化的混凝土抗壓強度為37.6MPa~53.7MPa。
(4)混凝土堿骨料反應(yīng)特征不明顯。
(5)混凝土裂縫以外的鋼筋無銹蝕現(xiàn)象。
2、工程加固設(shè)計方案
通過技術(shù)經(jīng)濟比選,采用水閘后建水閘的方案。經(jīng)論證分析,新建水閘的規(guī)?蓪⒃纤l兩邊孔封閉,只保留中間一孔。
3、工程地質(zhì)
新建涵水閘地質(zhì)勘探揭示,工程區(qū)為漢江一級階地。從上往下依次為:18.2m~17.40m,為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,灰黑色,呈軟塑狀。該層在新水閘洞身以下,建老水閘時進口鋪蓋時已完全挖除。17.40m~16.20m,為黃褐色粘土,含錳鐵斑點,呈可塑狀態(tài),標(biāo)準(zhǔn)承載力fk=150kPa,壓縮模量Es=5.63MPa,鉆孔樁樁周摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=25kPa。16.20m~14.60m,為含淤泥質(zhì)粘土,灰黑色,云母片比較多,呈塑狀,標(biāo)準(zhǔn)貫數(shù)5擊,標(biāo)準(zhǔn)承載力fk=110kPa,壓縮模量Es=1.8MPa,鉆孔樁樁周摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=20kPa。14.60m~5.40m,為粉砂層,灰黑色,飽和,稍~中密實,質(zhì)地均一,上部夾薄層粉質(zhì)粘土,下部時見細礫石,標(biāo)貫數(shù)8~25擊,標(biāo)準(zhǔn)承載力0.00m高程以上fk=180kPa,0.00m高程以下fk=200kPa,鉆孔樁樁周摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qs=30kPa。鉆孔樁樁端承載力標(biāo)準(zhǔn)值qp=750MPa。
4、水閘工程加固設(shè)計
4.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計水位組合情況:設(shè)計防洪工況:內(nèi)湖水位23.50m,外江水位31.69m;校核防洪工況:內(nèi)湖水位23.50m,外江水位32.19m;排澇工況:內(nèi)湖水位25.14m,外江水位18.97m。
4.2設(shè)計指導(dǎo)思想
(1)新建涵水閘所有部分獨立受力擋水,緊挨老水閘但與老水閘斷開。
(2)工程布置充分考慮水閘區(qū)環(huán)境建設(shè)。
(3)充分利用現(xiàn)有消力池及海漫的消能防沖功能。
(4)充分利用原有建筑物的防滲功能。
4.3工程布置及設(shè)計
(1)洞身布置。新建涵水閘為涵洞型式,洞身中心軸線與老水閘中心線一致,孔口尺寸為5.5m×4.8m,底板高程由于受到現(xiàn)有內(nèi)湖側(cè)鋪蓋的限制,最低只能定為19.50m。與老水閘底板18.30m的聯(lián)接采用1:3.5的坡度銜接。洞頂高程25.00m,頂板上部高程26.00m。洞身長度根據(jù)城區(qū)建設(shè)及防滲要求,為36.00m,防洪工作門設(shè)在靠外江側(cè)。洞上部填土至31.30m與老水閘水閘頂高程一致,以便于配合城市建設(shè)。31.30m以上采用鋼筋混凝土防水墻,防水墻頂部高程為33.00m,高于校核洪水位0.81m。新水閘啟閉室與老水閘啟閉室一起組成新水閘生活管理設(shè)施。堤頂由公路面14.00m寬及兩邊1.50m人行道組成,公路面暫采用瀝青路面,人行道采用混凝土預(yù)制塊鋪設(shè),堤坡與環(huán)境綠化建設(shè)一致。
(2)老水閘兩邊孔的封堵工程布置。由于對于老水閘樁基礎(chǔ)的實際承載力不盡詳細,故對于兩邊孔的封堵建筑物的布置基本原則仍然同洞身布置一樣,在老水閘內(nèi)湖側(cè)采用扶壁式擋土墻型式。
(3)內(nèi)湖側(cè)聯(lián)接建筑物。內(nèi)湖側(cè)進口聯(lián)接建筑物采用R=10.00m的圓弧型扶壁式擋土墻型式。擋土墻頂高程與涵頂板上部高程一致,為26.00m。
(4)基礎(chǔ)處理。在進行樁基礎(chǔ)設(shè)計時,天然地基承載力較低,只有110kPa,根據(jù)其他同類工程設(shè)計經(jīng)驗,及相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求,為了節(jié)約工程量,應(yīng)合理利用天然地基承載能力。所以在設(shè)計中我們采用了樁土共同受力的設(shè)計方法。即天然地基在不超過允許承載力的前提下,讓天然地基承受40%的上部荷載,60%由樁基承擔(dān)。樁基布置型式為:①洞身部分:在順?biāo)鞣较颍囟瓷韮蛇厜Ω鞑贾靡慌艠,樁距在順(biāo)鞣较蛴?.50m逐漸變?yōu)?.00m,垂直水流方向間距6.00m。樁直徑800mm,樁長隨受力大小,由24.00m逐漸變?yōu)?0.00m。②擋土墻部分:樁基布置主要解決天然地基承載力不夠,及控制不均勻沉降問題。樁基直徑仍采用800mm,由于封堵老水閘口處的兩個擋土墻,前齒處地基應(yīng)力比較大,且又受到地質(zhì)層的限制,樁基長度不能超過24.00m,(超過24.00m則進入砂卵石層,施工非常困難。)故樁距離比較近,最小2.00m(相當(dāng)于2.5倍樁徑,達到規(guī)范允許最小值)。
(5)現(xiàn)有建筑物的修復(fù)與補強。新老水閘之間設(shè)兩道止水,第一道采用傳統(tǒng)的紫銅片止水,第二道在紫銅片外部灌注止水聚氨酯;消力池裂縫補強;外江海漫段漿砌塊石修補;老水閘兩側(cè)刺墻頂修建防水墻,防水墻頂高程定為33.00m,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。新建了啟閉室、設(shè)平板鋼水閘門并配套相應(yīng)機電設(shè)備。2000年該水閘完成加固后,險情基本解除,安全運行至今。