摘 要:以菏泽市郓巨新河唐店节制闸现场勘测调查为例,论述了该水闸工程存在的病害现状,并对形成原因进行了分析,同时提出了除险加固、防治病害的建议。
关键词:菏泽市唐店;水闸工程;现状;加固
1 工程基本概况
郓巨河是为减轻梁济运河的排水负担,于1971年人工开挖的,因流经山东省菏泽市郓城、巨野两县,故名郓巨河。该河是洙赵新河的主要支流之一,属季节性河流。
郓巨河位于洙赵新河下游右侧,西北、东南是1972年新开挖洙赵新河的一条主要支流,上游自郓城县丰收河向南流经郓城县东部,巨野县东部,于巨野县于楼西入洙赵新河。横贯郓城、巨野28个乡镇,全长47.9公里,流域面积986平方公里。该河为灌排两用河道开挖后,除涝改碱效益比较显著,当时,改良盐碱地4.2万亩,粮食产量由1963年的亩产154斤,到1972年提高到亩产278斤,一直到现在的亩产360公斤。郓巨河的除涝防汛效益也很明显,保护着沿河8个乡镇,67万人民群众的生命财产安全。该河一九七一年位省统一规划,菏泽地区勘察、测量、设计、施工,按三年一遇除涝,十年一遇防洪标准开挖。有老洙水河、赵王河、古道郓城新河、郓城新河等小型支流汇入该河,沿河兴建拦河闸1座,引水闸7座,排水涵洞18处,各类跨河桥梁34座。共计做土石方1655.5万立方米,工日766万个,国家投资1181.6万元。郓巨河流域属华北地洼区,河滩了洼系,鲁西地穹列、沉降地带,为第四纪沉积物所覆盖,地形平坦,同一工程地质单元,位居构造稳定带。虽属软土地基,但土体的物理力学指标稳定,地基受压层内无不易处理的软弱夹层。沉积层深层一般为粘土、亚砂土、亚粘土、粉砂土的类层,垂直分层变化较大。耕层土层多为砂土、砂壤土,部分粘土。地层为黄河冲积层,第四纪土层厚达数百米,由粘土、土壤、砂壤土、细砂、粉细砂相间构成。细砂是主要的含水层,其分布在水平上断断续续,在垂直上犬牙交错,表现为多元构造。浅层地下水类型是第四纪松散沉积层孔隙潜水。该流域内连接各县、乡的公路纵横交错,四通八达,公路交通网已经形成,日菏高速、兖新铁路及京九铁路的开通,将为该流域的国民经济发展创造更加有利的条件。为流域内防洪除涝和灌溉作出了贡献。
郓巨河自1971年开挖以来,经过多次蓄引黄河水,淤积严重,1994年春天进行了一次大规模的清淤治理,治理47.2公里,完成土方460万方。沿河建筑物配套工程至今没有实施,至使沿河大部分建筑物90%以上不能正常使用,唯一的节制闸老化严重,不能做到启闭灵活,大大影响了该河的抗旱防汛效益。目前,该河管理单位对该堤防堤防进行了经化,堤防完整段,绿化率达95%,提高了林木覆盖率,调节了气候,维护了生态平衡。
2、水闸工程概况
唐店闸位于洙赵新河流域,郓城新河汇入郓巨河入口处,郓城县杨庄集镇唐店村西,由南四湖流域工程局设计,地区水建指挥部施工,该闸1964年10月竣工并正式启用。
该闸设计标准为五年一遇除涝,二十年一遇防洪。全闸共9孔,每孔净宽3.0米,水闸型式为钢筋砼开敞式节制闸,闸门为梁格式钢筋砼闸门,闸门尺寸为4.3x 3.44米, 闸室为开敞式,闸孔尺寸4.63x3.0米,启闭方式为固定螺杆式启闭机启闭。闸墩、机架桥墩、机架桥面均采用现场浇筑,交通桥面采用预制吊装。交通桥高程43.73米,与地面基本齐平,机架桥面高程47.28米,闸室高于防洪水位,洪水流量可完全通过闸室。闸基为粉砂土。各种伸缩缝、沉陷缝均采用沥青麻袋填塞。
装有固定启闭机(10T)9台。
该闸运行以来,担负着鄄郓河流域975平方公里的防洪、除涝的抗旱防汛任务,发挥了巨大的工程效益。
2.1 设计
菏泽市唐店节制闸设计(附概预算)63年2月由南四湖流域工程局设计.
2.1.1 基本资料
1、水文:
根据淮委水文分析成果,该闸流域面积133平方公里。
五年一遇设计除涝流量 178 立米/秒,闸上水位41.42米(废黄高程,下同)闸下水位40.01米。二十年一遇校核防洪流量332立米/秒,闸上水位42.9米, 闸下水位41.32米。
2、地形及河床资料:
闸址附近地势平坦,闸底高程38.80米。
3 、工程地质:郓巨河流域属华北地洼区,鲁西地穹列、沉降地带,为第四纪沉积物所覆盖,地形平坦,同一工程地质单元,位居构造稳定带。虽属软土地基,但土体的物理力学指标稳定,地基受压层内无不易处理的软弱夹层。沉积层深层一般为粘土、亚砂土、亚粘土、粉砂土的类层,垂直分层变化较大。耕层土层多为砂土、砂壤土,部分粘土。地层为黄河冲积层,第四纪土层厚达数百米,由粘土、土壤、砂壤土、细砂、粉细砂相间构成。细砂是主要的含水层,其分布在水平上断断续续,在垂直上犬牙交错,表现为多元构造。浅层地下水类型是第四纪松散沉积层孔隙潜水。
4、 风力:按七级,风速 W=20.7秒立米
5、 地震力:按地震烈度7度设计
2.1.2设计标准
1、 建筑物等级:按四级水工建筑物设计。
2、孔径计算:按五年一遇设计除涝标准设计,二十年一遇防洪标校核。
3 、设计正常蓄水位43.0米,交通桥面高程为 43.73米。
4、启闭方式:螺杆启闭机启闭
5、闸型选择: 经比较确定采用透空型重力墩,小底板桩基础,平板直升式闸门。
2.2 施工情况
唐店节制闸工程由地区水建指挥部组织施工。1963年9月开工,64年10月竣工。施工中,除交通桥面板、栏杆、扶手、闸门、桥头堡楼板等采用预制安装外,其余均采用现场浇筑。所有混凝土以搅拌机拌和为主,人工拌和为辅,钢筋切断和弯曲采用人工操作,砂浆采用人工拌和。场内各种料物运输采用地排车,熟料用铁板斗车。大体积混凝土用振捣器振捣,小体积预制件采用人工插捣。施工中未发生重大事故。
2.3 工程管理和运行情况
管理概况:水堡节制闸1964年开始启用,建成后由郓城县河道管理处管理,由于管理机构不完善,人员调动频繁,经费不足一系列原因。造成管理制度未能很好落实,运行管理记录保存不完整。
观测:存在多年的水位观测资料,沉陷观测与渗漏观测由地区水利局进行,但只有少量资料,大部分资料没保存下来。
3、 工程现存问题及初步分析
唐店节制闸运行四十多年来,在防洪、除涝和灌溉中发挥了巨大的作用,效益显著,但在存在一些严重问题,直接影响工程安全和工程效益,主要表现在:
闸
门变形,闸门老化破损严重;闸墩砼碳化、露筋,有绕渗现象;上下游护坡坍塌。无发电机组;无启闭电机、启闭设备老化锈蚀严重。
3.1 闸门
1、闸门结构
唐店节制闸闸门为钢筋混凝土平板,尺寸为4.3x 3.44 米,面板厚40 厘米。
2、运行情况
唐店节制闸自运行以来,一般是主汛期将闸门提出水面,其余时间在设计情况下蓄水运行,水闸的启闭遵循先中间后两边,均匀对称开放的原则。
3、存在的问题
①、闸门露筋、且锈蚀严重。由于多年运行,加上河水污染严重,致使混凝土老化、剥蚀、局部破碎、脱落锈蚀严重,所有闸门均有缺损。
②、闸门支承行走机构锈死,常处水下所致。
③、止水橡皮老化、漏水严重,角铁、扁钢锈蚀。
④、闸槽、闸墩混凝土碳化、破损严重,
上述问题主要是混凝土碳化、老化所致。
3.2 砌石部分有裂缝现象
经检查,上游浆砌块石护底、下游海漫、两岸护坡有裂缝现象,初步估计是由于施工回填不实,常年冲刷,发生绕渗等各种原因所致。
3.3 无发电机组
无发电机组,启闭困难。
3.4 无启闭电机、启闭设备老化锈蚀严重。
经过四十多年的运行,启闭设备老化破损严重
3.5 其它
1、观测设施
扬压力、水平位移,沉陷、渗漏、碳化等观测设备均没设置,不符合工程管理的需要。
2、水质
由于该闸上游污水长期排放,造成河道水质污染变黑、变臭,水面漂浮一层污物,对工程结构造成的危害有待一步查明。
4、除险加固建议
唐店节制闸经过几十年的运行,存在着严重影响安全的问题,希望对该闸地基土的工程性质;防渗、导渗和消能防冲实施的有效性和完整性;混凝土结构的强度、变形和耐久性;闸门、启闭机的安全性及其他有关专项进行测试。对闸室、岸墙和翼墙的整体稳定性和抗渗稳定性验算;水闸过水能力和消能防冲能力核算;混凝土结构及构件的强度和变行验算;闸门的结构强调、刚度和稳定性验算,并对其抗震性进行复核计算。