水闸除险加固的“轴线下移”方法及应用——以新邵县红星水闸为例

陈历鹏　吕敬军　王　俊　范陆娥

（湖南省水利水电勘测设计研究总院　长沙市　410007）



水闸除险加固的“轴线下移”方法及应用
——以新邵县红星水闸为例

陈历鹏吕敬军王俊范陆娥

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市410007）

【摘要】按照水闸安全鉴定的要求，三类水闸只能原址进行除险加固［1］，但部分水闸因历史原因基础较差，闸底板渗漏严重，对原闸进行除险加固施工难度大，临时工程费用高，且难以根除闸底板渗漏问题。文章根据新邵县红星水闸除险加固的实践，提出“轴线下移”的方法，并充分利用原闸的堰体作为围堰，有效地解决了闸基基础及底板渗漏严重的问题，可供类似工程参考。

【关键词】水闸设计除险加固红星水闸水闸轴线

1　工程概况

红星水闸位于资江一级支流石马江中下游，控制流域面积719km2，地处邵阳市新邵县小塘镇红星村，距县城26km，是一座以灌溉、防洪为主，结合发电等综合利用的大（Ⅱ）型水闸。枢纽工程由拦河坝、左右岸水轮泵站、引水渠等组成，轴线长126.0m。红星水闸1965年7月开始施工。1966～1967年冬，先后完成拦河坝，两岸水轮泵站、进水闸、引水渠等枢纽工程，1968年初，水轮泵开始运行。1965年始建时施工是人海战术、主要建筑物溢流堰为三合土浆砌石砌筑，是一个比较典型的“三边”工程。因坝址清基不彻底，施工方法简单，基础岩石破碎，整体性差，工程建成蓄水后闸体与闸基接触界面渗漏严重，再加之工程配套不健全，故对工程除险加固十分必要。

2　工程主要存在问题及难点

红星水闸由于受当时历史条件所限制、工程未完全按工程基本建设程序进行，在基础勘测时由于没有钻探设备，仅用钢钎作了初步钻探，只能根据露出岩层和粗略探明覆盖厚度，作为坝址的初步选择条件，经过40余年运行，工程存在不同程度的问题：

（1）溢流堰堰体为三合泥砌块石结构，存在空洞和渗漏通道，加之上游面无可靠防渗设施，目前堰体渗漏问题严重。

（2）上游岸坡无任何防护，因水流冲刷，已多处坍塌，危及水闸安全，下游部分干砌石护坡，坍塌多处。

（3）闸顶无行人桥，因坝顶是行人经常行走的通道，已发生多起生命安全事故。

（4）水闸下游冲刷严重，下游已形成较大范围冲刷坑。

综合以上考虑，鉴定红星水闸为Ⅲ类水闸。

通过分析红星水闸存在的问题，其除险加固的难点有：①因地基主要为砂砾石层，除险加固填筑围堰工程量大，且围堰的防渗处理工程量大；②原闸基为三合泥填充物，若采用传统的充填灌浆，水泥浆与三合泥结合较差，闸体防渗处理难度大；③原水闸存在若干缺陷，如原溢流堰挑流效果差，下游消能工破损，下游流态紊乱，岸坡冲刷严重，亟需进行系统优化设计。图1为水闸现状图。

图1　红星水闸现状图

图2　红星水闸剖面图

3　关键技术问题及解决途径

鉴于传统的手段难以解决本水闸存在的上述难题，根据新邵县红星水闸除险加固的实践，本文提出“轴线下移”的方法，并充分利用原闸的堰体作为上游围堰，这样既可避免闸体渗漏问题，又可节省围堰填筑工程量，减少临时工程费用，缩短施工工期。工程优化方案布置图详见图2。

具体工程措施描述如下：由于红星水闸为固定坝型，不满足过流要求，本次设计拟拆除原堰体至215.90m高程，闸轴线下移5.9m，闸室上游面紧邻原堰体下游边线，新建9孔溢流堰闸，消能方式由原来的面流消能改为消能效果更好的底流消能。同时为稳定上下游河势，保证水闸行洪能力，平滩减糙，疏通主洪道，使水流顺畅，对水闸下游河道300m范围进行堆积体平整，控制河床高程在214.0m左右。原固定坝拆除前作为上游围堰的一部分挡水（见图3），主体工程完工后，拆除至215.90m高程，保留部分作为上游防冲铺盖。原堰体与新修闸室间三角形缺口采用C15混凝土回填至堰顶高程215.90m。经以上方案优化后，既有效避开了原三合泥的闸体基础不利地质条件，有效解决了闸体渗漏问题，又节省了围堰工程量，经消能计算，下游流态良好，水闸稳定性、安全性更佳。

图3　围堰示意图（一期围堰平面图、一期上游围堰典型断面图）

4　结　语

病险水闸除险加固是一项复杂的系统工程，涉及水工、水文、地质、施工等诸多专业［2～3］。总结红星水闸除险加固工程具备以下特征：

（1）溢流堰为三合土浆砌石砌筑，经多年运行，胶凝材料已经被冲刷完毕，砌体等同于干砌块石体，而且闸体内部存在渗流通道。

（2）原闸基为三合泥填充物，闸基面存在接触渗漏通道，难以通过传统充填灌浆工艺，解决闸基面渗漏问题。

（3）地基主要为砂砾石层，除险加固填筑围堰工程量大，临时工程费用高。

针对以上问题，本文提出了“轴线下移”的方法，同时充分利用原堰体作为上游围堰，这样既有效避开了闸体不利地质条件，又节省了围堰的工程量，减少了临时工程费用，缩短了施工工期，彻底解决了闸体渗流问题，并通过一系列的方案优化，彻底解决了原水闸存在的诸多问题，可供类似工程参考。

参考文献

［1］水利部水利建设与管理总站.水闸安全鉴定技术指南［M］.郑州：黄河水利出版社，2009.

［2］SL 265-2001.水闸设计规范［S］.北京：中华人民共和国水利部，2001.

［3］钟国锋.当前病险水闸形成原因分析及除险加固思路［J］.黑龙江水利科技，2014，（10）.

作者简介：陈历鹏（1982-），男，工程师，主要从事水利工程设计工作，E-mai1：18316726@qq.com。

收稿日期：（2016-02-21）