小型水利设备维修施工设计研究

 摘要：小型水利在农村生活农业生产中发挥着重要作用，但普遍存在年久失修、管护不当的问题。本文以刘连闸为例叙述了对该闸的维修加固设计。以此为例对小型水利设施的维修加固除险提供借鉴。有效提升小型水利设施的管护，保证水利工程的质量，发挥农田水利设施对农业发展的积极作用。

关键词：小型水利设施；除险；加固；设计

德州市是农业大市，小型水利设施在农业生产中发挥着重要作用，但小型水利设施普遍存在年久失修的问题，怎样维修管护这些小型水利设施，使其继续发挥效能，是摆在我们面前的一项难题，下面根据对齐河刘连闸的维修设计，论述一下小型水利设施的维修设计。刘连闸自1979年6月开始蓄水，在蓄水灌溉中发挥了巨大的作用，效益显著。但是由于运行时间久远，目前该闸存在较多严重问题。

1主要问题

（1）混凝土碳化严重，测点最大碳化深度54mm，而之相对应构件的钢筋保护层设计厚度较小，混凝土碳化已造成内部钢筋锈蚀，混凝土开裂、裂缝明显，严重影响水闸安全运行。（2）启闭机型式老化，运行年限超期，效率低，耗能高，存在较多安全问题，已不能安全运行。（3）闸底板为浆砌石结构，防渗性能差，不满足规范要求。（4）交通桥栏杆简陋，渡槽混凝土剥蚀，钢筋裸露严重。（5）混凝土闸门碳化、剥落严重，闸门滚轮与闸槽导轨锈蚀也较严重，闸门止水橡皮老化，不能正常运行。（6）观测设施老化失效；电气设备老化，安全性能差，危及人身安全，给工程安全进行带来隐患。（7）启闭机房简陋，两侧无桥头堡，不利于工程管理安全。（8）水闸上下游淤积较严重，影响闸室过流能力。

2工程设计

针对以上问题，对刘连闸除险加固工程进行了初步设计。结合刘连闸河流的水文气象资料，设计洪水计算采用采用“64雨型”排涝流量为148.5m3/s，“61雨型”防洪流量为232.7m3/s。五十年一遇校核洪水流量为270m3/s。通过对当地地质勘察，依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）附录L判定，该场地地下水对及河水普通水泥有中等腐蚀性；对混凝土结构中的钢筋有中等腐蚀性；对钢结构有中等腐蚀性。该场地应用抗硫酸盐水泥。拟建节制闸采用水泥土搅拌桩法进行处理。混凝土底板与层砂壤土层的接触摩擦系数建议采用0.25；层壤土层接触摩擦系数采用0.20。场地水位埋深在3.00m左右，水位埋藏浅，基坑开挖时应采取降水措施，可采用截水明排的方式进行降水。边坡开挖比例建议采用1:3.0。根据交通桥荷载标准水闸附近公路为生产路，据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，确定交通桥设计荷载标准为参照公路—Ⅱ级。其中主体工程建设包括：改建闸室、上下游连接段，更换闸门、启闭机，增设检修闸门及其起吊设备，更换电气设备及观测设施；改建闸上交通桥；改建闸后渡槽；改建启闭机房、增设桥头堡等管理设施，管理道路路面硬化；修管理所外墙及院内路面；维修水闸上游两个涵闸。

3工程布置

闸室轴线与河道中泓线正交，主要由闸室段、上下游连接段、交通桥、渡槽、桥头堡、水闸管理设施等部分组成。改建新闸为三联七孔开敞式水闸，底板为整体式底板。中间为三孔一联，两侧为两孔一联，每孔净宽6.0m。闸墩为C25钢筋砼结构，中墩厚1.0m，缝墩厚0.8m，边墩厚1m，墩高6.30m。底板为C25钢筋砼整体式底板，厚1.20m，顺水向长15m，总宽51.24m，闸底板高程为14.15m。闸室中部闸墩侧设闸门槽，置6×4.2m双吊点平板钢闸门，其上游侧设检修工作门槽，置6m×1.3m×3节钢结构叠梁平板门。闸墩顶高程20.45m，中部相对闸门槽两侧设二根钢筋混凝土排架柱；其顶设宽3.76mC30钢筋砼机架桥，厚35cm的启闭机墙梁，上设启闭机房，房高4m，宽4m，启闭机房内有7套2×100KN卷扬启闭机，在排架柱上高程24.80m处设检修门吊车梁牛腿，下挂I32a轨道，移动式电动葫芦进行启闭。墩顶上游附设净宽5m交通桥一座，采用装配式C30钢筋混凝土空心板结构。岸墙以闸室边墩代替，边墩顶高程为20.45m。左右两岸设平台，平台顶高程20.45m，两侧平台顶设桥头堡，由此上启闭机房。闸室段、圆弧翼墙及桥头堡下地基采用水泥土搅拌桩进行处理，桩直径50cm，桩中心距1.5m，正三角形布置，桩深8m。闸上游为C25钢筋砼圆弧翼墙连接闸室与上游砌石护坡，圆弧翼墙长10m，顶高程为19.15m。左岸圆弧翼墙前接M10浆砌石平面护坡长22m，厚30cm；在砌石平面护坡前接砌石扭坡。上游砌石护坡顶高程为19.15m，平面护坡坡度1:2。闸室上游右岸圆弧翼墙前有一个底宽2m的引水渠，对引水渠入口处进行护砌。闸室底板前接两段顺水流方向长15m、17m的C25钢筋砼铺盖，宽39～49.69m，厚0.5m。闸下游为C25钢筋砼圆弧翼墙连接闸室与下游护坡，圆弧翼墙长10m，顶高程为19.15m；圆弧翼墙后接长8m的M10浆砌石平面护坡，厚30cm，坡度1:2；其后接20m的M10浆砌石平面护坡，坡度为1:2；浆砌石护坡后再接长8m的浆砌石平面护坡，厚30cm。下游砌石护坡顶高程为19.15m。闸后设C25钢筋砼消力池、M10浆砌石海漫及抛乱石防冲槽。C25钢筋砼消力池始端为1:4变坡，池深1.0m，长18m，净宽48.24m，底板厚0.5m；消力池后新建长20m的M10浆砌石海漫，厚0.4m，宽49.24m；浆砌石海漫下游接抛乱石防冲槽，倒置等腰梯形，顺水流长度为8m，槽深2m。原渡槽位置改建渡槽，槽身置于闸墩墩顶下游处，C25钢筋混凝土结构，连接李家岸引黄灌区大黄干渠。渡槽上游槽底底高程为19.49m，渡槽底板厚30cm。改建渡槽部分总长76.2m，左岸出渡槽后设长4.7mM10浆砌石挡土墙和M10浆砌石护坡与原渠道衔接。右岸出渡槽后设长10mM10浆砌石挡土墙与原渠道衔接。对管理道路路面进行硬化整修，路面净宽4m，沿刘连闸闸室左岸向西铺设至相邻村庄，长500m，采用水泥砼路面，厚20cm，下设30cm三七灰土垫层，垫层宽度较面层每边宽出30cm。

4金属结构及电气

4.1金属结构。本工程工作闸门设计为6.0×4.2-3.88m平面钢闸门，闸门高度4.2m，孔口净宽6.0m，吊点距3.2m，前止水，闸门重量6.74t(单扇)，共7扇，设计水头3.88m，动水启闭。根据启闭力计算结果，工作闸门采用QP2×100kN卷扬式启闭机，共7台。启门速度为2.38m/min，电机功率为7.5kW。启闭机具有对闸门启闭高度的现场显示及远传数字显示和自动控制功能，并能预定闸门开度上下限和开度值；启闭机配有手摇机构。检修闸门采用6.0×1.3m露顶式平面叠梁式钢闸门，布置于闸室内工作闸门的上游侧。孔口净宽6.0m，单节高度1.6m，分3节，闸门共1套，前止水，静水启闭，滑块支承，单节闸门重量2.08t。检修闸门启闭设备选用2×50kN电动葫芦与自动挂托梁配合启闭闸门，启闭运行轨道为I32b工字钢，电机功率2×7.5kW。4.2电气。本工程设计范围为刘连闸管所户外进线终端杆以下变配电设计。刘连闸工程规模为中型，建筑物等别为3级。根据本工程的重要性，确定用电负荷为二级，采用主备两个电源供电。主电源采用专用10kV架空输电线路供电，备用电源采用柴油发电机组。通过复核计算及工程安全鉴定结论，刘连闸除险加固工程是十分必要而迫切的。通过国民经济评价，本工程项目具有一定的抗风险能力。从国民经济盈利能力分析来看，工程在经济上是合理可行的。加强水利设施的除险加固，使其能够长期使用，为德州市农业发展提供更好的保障。依据条例：（1)山东省水利厅鲁水建字〔2015〕3号文关于《山东省水利水利工程预算定额及设计概（估）算编制办法》的通知。（2)水利部〔2005〕515号文“关于批准《水利水电工程设计工程量计算规定》SL328-2005的通知。（3)国家发展计划委员会、建设部计价格〔2002〕10号文颁发的《工程勘察设计收费标准》。（4)国家发展改革委、建设部计价格〔2007〕670号文的“关于印发《建设工程监理与相关服务收费管理规定》的通知”。（5）山东省水利厅鲁水建字〔2015〕5号文关于《山东省水利水电工程营业税改征增值税计价依据调整办法》的通知。（6)山东省水利厅鲁水建字〔2009〕38号文的“关于贯彻水利部《水利工程质量检测管理规定》有关工作的通知”。