石壁水庫除險加固工程排淤泄洪閘撐桿梁優化設計

許志亮

(廣東省水利電力勘測設計研究院 廣州 510635)

1 工程概況

石壁水庫位于興寧市東北部的龍田鎮石壁村，寧江流域石馬河中游，距離興寧城約17km，是一座以防洪為主，保障灌溉、結合發電的中型水庫，2005年被列為全國重點防洪水庫之一。水庫主要建筑物包括大壩、排淤泄洪閘、輸水涵管及電站廠房等。

其中，排淤泄洪閘為胸墻式陡槽泄洪閘，由進口段(長17.75m)、溢流堰段(長32.5m)、泄槽陡坡段(長29.2m)和消力池段(長37.12m)等組成，全長約116.57m。堰型為寬頂堰，分兩孔，單孔凈寬8m，堰頂高程143.0m，閘墩頂高程161.5m，閘前正常蓄水位155m，閘前汛限水位153.5m，閘前校核洪水位160.38m，水庫要求最大泄洪量為865.48m3/s。

2 排淤泄洪閘撐桿梁設計方案優化

2.1 排淤泄洪閘撐桿梁原設計方案

石壁水庫排淤泄洪閘左、右岸連接土質山坡，山坡較高，排淤泄洪閘邊墩外側填土高達18.5m，邊墩所受側向土壓力很大，為減小邊墩側向彎矩，減小邊墩截面面積，設計時考慮在排淤泄洪閘邊墩與中墩之間布置20 根撐桿梁，單根撐桿梁高1m，寬0.5m，凈跨長8m，撐桿梁梁頂高程161.5m，與閘墩頂齊平。撐桿梁為C25 鋼筋混凝土結構，與閘墩一起現澆。

2.2 撐桿梁設計方案優化原因

由于排淤泄洪閘閘室撐桿梁施工需等閘室下部結構施工完畢后才可以實施，因此，在施工進度計劃表所排的施工時間比較靠后，臨近第二年汛期。如按原設計方案將排淤泄洪閘閘室撐桿梁與閘墩一起現澆，為方便閘室撐桿梁施工，需要臨時搭設520m2、高18.5m的施工排架用于撐桿梁的澆筑，而且需要在汛期前完成拆模、拆排架的任務，這些需要花費大量的時間，工期上安排不過來，如果在汛期即將來臨前冒險臨時搭設、拆除施工排架澆筑撐桿梁，待上游洪水襲來，此時排淤泄洪閘上游圍堰已經拆除，臨時搭設的施工排架將完全暴露在洪水之中，容易造成人員傷亡和生產安全事故。為了加快排淤泄洪閘澆筑的進度，解決施工工期安排不過來的問題，業主要求設計部門對排淤泄洪閘閘室的撐桿梁結構設計進行優化處理。

2.3 撐桿梁設計方案優化內容

應業主要求，設計人員對排淤泄洪閘閘室結構重新進行了結構復核計算，經計算，撐桿梁對整個排淤泄洪閘閘室的穩定起到了至關重要的作用，因此不能取消或減少排淤泄洪閘閘室的撐桿梁，但是，排淤泄洪閘施工工期緊迫，又不能在汛期即將來臨之際冒險臨時搭設施工排架澆筑撐桿梁，經設計人員研究，決定對閘室的撐桿梁采取先預制、后吊裝、再與閘墩一起現澆固結的方案，具體措施如下:

a.開始澆筑排淤泄洪閘閘墩時，提前在附近工地場區內預制C25 混凝土撐桿梁，在預制撐桿梁的過程中，為了撐桿梁更好地與閘墩銜接，撐桿梁兩端縱向鋼筋需加長并伸出梁端，此外，為了今后預制撐桿梁吊裝方便，分別在距撐桿梁兩端頭1/4 處設φ25 吊鉤，每端兩個，共4個。

b.為了更好地將撐桿梁和閘室閘墩固結在一起，把撐桿梁梁頂高程降低0.2m，由原設計高程161.5m改為161.3m，并在排淤泄洪閘閘墩快要澆筑到撐桿梁梁底高程的時侯，預先把撐桿梁與閘墩的連接處不澆筑，在閘墩上留下一個一個的凹槽，凹槽用來做以后撐桿梁吊裝時的支座槽，支座槽布設時需比撐桿梁截面尺寸稍大一些，以便支座槽與撐桿梁之間有足夠空間填充C30 二期混凝土，且在澆筑閘墩時，對于靠近支座槽的閘墩位置預埋φ16的插筋，并把插筋伸出到支座槽內，插筋長1.1m，伸入支座槽內長0.5m，縱橫間距300mm。

c.吊裝預制好的C25 鋼筋混凝土撐桿梁，每根撐桿梁重約12t，可用吊裝能力大于12t的汽車起重機吊裝，吊裝時用鋼索牽住撐桿梁兩端的φ25 吊鉤，將撐桿梁吊至平板車上，再由平板車轉運至排淤泄洪閘處，待汽車起重機就位后由其慢慢將撐桿梁兩端放入支座槽內。

d.對支座槽內壁進行鑿毛處理，將表面浮渣清洗干凈，把預埋的φ16 插筋與撐桿梁兩端伸出的縱向鋼筋焊接在一起，鋼筋采用搭接雙面焊，焊接長度≥7d，并設置φ10的箍筋，間距100mm，待鋼筋焊接完畢后，立木模在支座槽內澆筑C30 二期混凝土。

撐桿梁與閘室閘墩的銜接方式詳見下圖。

撐桿梁與閘室閘墩的銜接詳圖

2.4 撐桿梁設計方案優化后發揮的作用

對上述撐桿梁設計方案的優化起到了兩個方面的效果:首先，可以使閘室撐桿梁施工不受汛期及圍堰拆除的影響，改善了排淤泄洪閘閘室撐桿梁施工工期緊張的局面，保證了施工人員的安全生產。其次，節省了臨時搭設施工排架的費用，縮小了工程建造成本。通過設計方案的優化，在工程實施過程中取得了既不影響防洪度汛要求，又能節約成本的良好效果。工程完工后已運行兩年有余，排淤泄洪閘閘室撐桿梁結構完好，無任何破損跡象。

3 結 語

石壁水庫除險加固工程通過改進排淤泄洪閘閘室撐桿梁設計方案，改善了施工條件，緩解了施工工期緊張的問題，達到了優化工程設計以及為相關設計積累設計經驗的目的。