洛河渡槽加固改造方案探討

郭正組，羅文剛

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西 西安 710001）

洛河渡槽位于陜西省大荔縣與蒲城縣交界處洛河上,是渭南市東雷二期抽黃續(xù)建工程的控制性工程，其上游接塬下總干渠，下游出口接蒲石閘，之后經(jīng)塬下總干渠和鐵路涵洞至下寨三級站。洛河渡槽全長1275.2 m，設(shè)計流量40 m3/s，加大流量44 m3/s，設(shè)計比降1/1000，槽箱采用鋼筋混凝土矩形斷面，凈寬×凈高為6.0 m×2.9 m。每兩節(jié)槽箱放置在T梁上，T梁架設(shè)在兩槽墩之間，形成簡支結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過多年運行，洛河渡槽存在過流能力不足、拉梁和人行橋混凝土欄桿破損以及槽箱內(nèi)壁蜂窩麻面等問題，嚴重影響工程效益發(fā)揮。

1 洛河渡槽存在問題及改造思路

1.1 存在問題

根據(jù)工程現(xiàn)狀存在的問題，經(jīng)分析影響洛河渡槽過流能力不足的主要原因如下：

（1）下游段渠道過流能力不足和下寨三級站壅水運行

通過多次查勘現(xiàn)場，了解到三級站通常運行水位比設(shè)計水位壅高1 m～1.5 m，造成下游渠道淤積嚴重、現(xiàn)狀比降變緩，導致渠道和渡槽過流能力不足。

（2）洛河渡槽凈空不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求

洛河渡槽通過設(shè)計流量時凈空為17 cm，通過加大流量時凈空為零，槽內(nèi)凈空不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

（3）沿線交叉建筑物橋墩阻水

總干渠沿線交叉建筑物基礎(chǔ)（橋墩）均位于渠中，阻掛柴草，形成淤積，橋墩前壅水，壅水長度較長，因交叉建筑物較多，壅水后渠道形不成均勻流，對洛河渡槽過流能力也有影響。

（4）蒲石節(jié)制閘阻水

根據(jù)測量資料，蒲石節(jié)制閘現(xiàn)狀底板高程較原設(shè)計高出0.069 m，節(jié)制閘前29 m矩形槽形不成均勻流，并且水位壅高等，對洛河渡槽過流能力也有一定影響。

1.2 改造思路

針對洛河渡槽過流能力不足問題，考慮了以下幾種改造思路。（1）解決下寨三級站壅水運行問題。

（2）加大渡槽凈空，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

（3）調(diào)整渡槽下游渠道比降和寬度

鐵路涵洞建筑物較為特殊，要進行大的改造較為困難，本次維持鐵路涵洞基本不變，通過調(diào)整其上下游渠道的比降和寬度，拓寬渠道斷面，降低洛河渡槽出口后渠道水位。

（4）減小跨渠建筑物支墩阻水

渡槽下游渠道段跨渠建筑物多，基礎(chǔ)位于干渠中，阻水嚴重，影響渡槽過流能力。需要對跨渠建筑物進行改造，增加跨度去掉水中阻水支墩。

結(jié)合上述改造思路，本次采用減少渡槽下游渠道交叉建筑物阻力損失和增加槽箱凈空的改造方案。

2 可選方案

2.1 槽箱拆除重建方案

拆除整個洛河渡槽槽箱以及上部的人行橋和拉梁，采用C30砼重新澆筑，人行橋?qū)捜詾?.5 m。考慮到支墩承載力，重新澆筑的槽箱邊墻比原來加高0.3 m，通過設(shè)計流量凈空值由0.17 m增大到0.47 m，加高后槽箱和滿槽水重量比原來增加了8%，需要對槽箱下部的承重結(jié)構(gòu)進行鑒定，確定是否需要進行加固處理。該方案斷面圖見圖1。

圖1 槽箱拆除重建方案橫斷面圖

2.3 槽箱上部鋼結(jié)構(gòu)方案

槽箱上部鋼結(jié)構(gòu)加高方案為拆除混凝土拉梁和人行橋，槽箱頂鑿毛補澆0.12 m高C30素砼，恢復(fù)到原拉梁和橋面頂高程，然后在上面采用鋼結(jié)構(gòu)新做人行橋、欄桿和拉梁，加高后槽箱滿槽水時重量比原來減少了7%。該方案斷面圖見圖3。

2.2 槽箱拉梁抬高方案

拆除槽箱上部混凝土拉梁及人行橋，采用C30砼重新預(yù)制拉梁和人行橋。為增大凈空，槽箱側(cè)墻高度不變，新預(yù)制的T形拉梁比原來抬高0.32 m，新拉梁底面與原拉梁頂平齊，與邊墻連接處基本同原拉梁。在T形拉梁上部左右架設(shè)1.5 m寬混凝土人行橋，欄桿采用鋼結(jié)構(gòu)，槽箱滿槽水時荷載比原設(shè)計減小了0.2%，無需對下部承重結(jié)構(gòu)進行加固。對槽箱內(nèi)外壁表面進行防碳化處理，底板進行抗沖蝕處理。該方案斷面圖見圖2。

圖3 槽箱上部鋼結(jié)構(gòu)方案橫斷面圖

2.4 槽箱加襯加高方案

拆除拉梁及人行橋，以其原有槽箱做為模板，在槽箱內(nèi)壁加掛0.15 m厚C30砼內(nèi)襯，重新澆筑拉梁及人行橋。對槽箱外壁進行防碳化處理。槽箱凈寬為5.7 m，經(jīng)水力計算，需要加高0.57 m，加襯加高后槽箱和滿槽水重量比原來增加了15.7%，需要對下部承重結(jié)構(gòu)進行加固處理。該方案斷面圖見圖4。

圖2 槽箱拉梁抬高方案橫斷面圖

圖4 槽箱加襯加高方案橫斷面圖

表1 槽箱改造方案比較表

3 槽箱增加凈空方案選定

四個改造方案主要工程量及不同條件比較見表1。由表1可知，方案一拆除和重新澆筑工程量大，投資大，存在下部承重結(jié)構(gòu)加固的問題，工期長且無法利用灌溉間隙實施完成，對灌溉影響較大；方案四槽箱新增重量較大，對承重構(gòu)件影響較大，并且縮窄了槽箱寬度，槽內(nèi)水面線抬高，使上游渠道水面線壅高，與上游渠道水面線銜接不暢，工程投資適中，施工期對灌溉影響大，還需考慮下部承重結(jié)構(gòu)的加固措施和費用。方案一和方案四槽箱施工分別影響灌溉3個月和1個月，下寨三級站控制灌溉面積80.5萬畝，因未及時灌溉造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、農(nóng)民減收，而且斷水時間過長，會造成社會不穩(wěn)定因素。

方案二和方案三工期基本相同，對灌溉影響較小。方案三雖減輕了槽箱上部荷載，但投資較大，上部鋼結(jié)構(gòu)后期維護工程量大。方案二保持原槽箱邊墻高度不變，只拆除拉梁和人行橋，采用C30砼預(yù)制拉梁，升高拉梁增加了凈空，人行橋為C30砼，采用鋼制欄桿，也沒有增加槽箱荷載，工程直接費用最小，更為安全合理。因此采用方案二槽箱拉梁抬高方案。

4 改造加固措施

4.1 槽箱新舊部位銜接

加固改造工程一定要做好新舊部位銜接。設(shè)計對槽箱上部的拉梁進行更換，采用預(yù)制C30砼結(jié)構(gòu)，預(yù)制新拉梁時在其下部預(yù)埋鋼板，原拉梁與槽壁結(jié)合處用水鉆鑿除老混凝土露出鋼筋并在槽箱上部埋設(shè)鋼板，鋼板埋件的預(yù)埋筋和槽壁鋼筋焊接，然后架設(shè)新拉梁，拉梁底部的預(yù)埋鋼板與槽壁上部埋設(shè)的鋼板焊為一體，最后再用高強度灌漿料填充補齊鑿除的混凝土位置。

4.2 常見性混凝土病害修補加固

對槽箱出現(xiàn)的蜂窩、麻面露筋、裂縫等問題，采取高強砂漿修補、鋼筋阻銹、灌膠和防碳化處理等措施。對槽箱漏水和局部滲水區(qū)采用防滲堵漏材料進行封堵，對槽箱大于等于0.2 mm的裂縫進行灌漿封閉。更換渡槽原伸縮縫處填充料，對槽箱側(cè)墻頂部伸縮縫進行粘貼橡膠止水帶處理，對槽箱底板和內(nèi)外側(cè)墻進行防碳化處理。4.3 保護性措施

考慮到槽箱為薄壁結(jié)構(gòu)，在拆除槽箱上部的拉梁和人行橋時，避免使用大錘、沖擊鉆等破壞性大的工具，利用混凝土無損切割工藝拆除拉梁，將施工對槽箱的振動影響降到最低。在槽底鋪設(shè)方木，減少了運渣運料車輛對槽箱底部的碾壓破壞，同時嚴禁在槽箱及箱底等重要位置鉆打膨脹螺栓以固定腳手架。上述措施對保護原有工程結(jié)構(gòu)起到了重要作用。

5 結(jié)語

目前洛河渡槽加固改造工程已基本竣工，更新了人行橋和拉梁，更換了橋面欄桿，對槽箱進行防炭化處理，消除了隱患保證了行水安全。與原設(shè)計相比抬高了拉梁和人行橋，加大了渡槽凈空，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，同時拓寬了下游連接渠道，通過對渡槽下游渠道交叉建筑物改造，減小了阻力損失，隨著下游三級泵站的改造完成，后期嚴格按照下寨三級站進水池設(shè)計水位運行，加強渠道淤積觀測并根據(jù)具體情況及時清淤，是可以達到渡槽改造目標的。