衛(wèi)學(xué)文

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

尊村引黃工程為多級(jí)泵站聯(lián)合組成的泵站系統(tǒng)工程，為農(nóng)業(yè)灌溉泵站，原建設(shè)規(guī)模9級(jí)31站，設(shè)計(jì)揚(yáng)程219.13 m，總裝機(jī)59 975 kW，設(shè)計(jì)提水流量46.5 m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積11.07萬(wàn)hm2，灌溉保證率為75%。

總干一級(jí)站位于永濟(jì)市西北黃河小北干流的尊村咀上，由進(jìn)水系統(tǒng)、主副廠房、出水系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)及廠區(qū)等組成。1976年動(dòng)工，1978年完建。采用岸邊固定式取水，主要建筑物等級(jí)為3級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計(jì)，100年一遇校核。

總干一級(jí)站廠區(qū)地下水位341.50 m，在自然地面以下2.13～3.6 m，主要含水層為粉土層及細(xì)中砂層。廠區(qū)為非濕陷性場(chǎng)地，建筑物抗震設(shè)防烈度為8度。

進(jìn)水系統(tǒng)包括進(jìn)水閘、前池及進(jìn)水流道三部分。進(jìn)水閘共10孔，底板高程338.0 m，閘室后段底板設(shè)折坡與前池底板相接。

前池為半開(kāi)敞式矩形漿砌石與混凝土混合材料結(jié)構(gòu)，10個(gè)流道劃分為東西2個(gè)獨(dú)立單元，總長(zhǎng)度15.7 m，總寬度55 m。前池后為水泵進(jìn)水流道，總長(zhǎng)度4.36 m，總寬度55 m，設(shè)置20孔流道檢修閘門(mén)。

2 前池改造設(shè)計(jì)變更

2.1 前池現(xiàn)狀及加固改造必要性分析

前池原設(shè)計(jì)為漿砌石底板，鋼筋混凝土扶臂式擋土邊墻及漿砌石隔墻。隔墻基礎(chǔ)為塊石混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂高程335.95 m，隔墻厚800 mm，隔墻頂高程342.30 m。前池前11.7 m為斜坡段，后4 m為水平段，中間設(shè)沉降縫。于1979年曾對(duì)前池隔墻進(jìn)行加固，加固方案為在漿砌石隔墻頂部設(shè)置鋼筋混凝土帽梁一道，各隔墻間在帽梁處設(shè)置三道工字鋼梁以維系前池各隔墻的整體穩(wěn)定。

從安全鑒定到初設(shè)階段，直至技施設(shè)計(jì)開(kāi)工前，一級(jí)站前池漿砌石隔墻完全埋沒(méi)于淤沙之下，安全鑒定專家及設(shè)計(jì)單位無(wú)法對(duì)隔墻安全狀況做出合理評(píng)價(jià)。近些年前池持續(xù)高水位運(yùn)行（目前水位344.0 m），加之黃河水含沙量高，能見(jiàn)度低，一級(jí)站管理人員也看不到隔墻的安全狀況。

依據(jù)初設(shè)批復(fù)，在前池內(nèi)增設(shè)并安裝10臺(tái)回轉(zhuǎn)式清污機(jī)，為滿足新增回轉(zhuǎn)式清污機(jī)及皮帶輸送機(jī)的安裝要求，同時(shí)受投資限制，原除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)擬對(duì)隔墻前6 m進(jìn)行拆除重建。但2010年4月初經(jīng)施工單位對(duì)前池東單元徹底清淤后，發(fā)現(xiàn)流道所有漿砌石隔墻均已發(fā)生嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性斷裂損壞。如果仍按技施批復(fù)方案將有可能引發(fā)后段隔墻坍塌破壞，即使采取臨時(shí)支護(hù)，也將成為運(yùn)行的安全隱患。尊村引黃管理局、監(jiān)理、施工及設(shè)計(jì)單位一致認(rèn)為，應(yīng)將現(xiàn)前池漿砌石隔墻全面拆除，并對(duì)前池隔墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)。

通過(guò)了解，受資金、施工排水及搶工期等多種因素制約，當(dāng)年一級(jí)站前池施工時(shí)變更了鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)方案，邊墻保留為鋼筋混凝土扶臂式擋墻，隔墻及底板變更為漿砌石結(jié)構(gòu)。底板與隔墻塊石混凝土條形基礎(chǔ)間缺少制約，且隔墻施工時(shí)取消了平壓孔，超出了漿砌石隔墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)條件，雖在隔墻頂部采用型鋼支撐，但由于泥沙淤積嚴(yán)重及前池現(xiàn)狀運(yùn)行水位抬高，漿砌石隔墻在距底部1/3處發(fā)生整體斷裂破壞。

2.2 結(jié)構(gòu)布置及方案比選

設(shè)計(jì)單位會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理及施工單位對(duì)尊村引黃一級(jí)站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)查勘，根據(jù)一級(jí)站前池東單元清淤后的現(xiàn)場(chǎng)情況，認(rèn)為現(xiàn)有漿砌石隔墻所發(fā)生的裂縫為結(jié)構(gòu)性裂縫，通過(guò)修補(bǔ)已無(wú)法解決隔墻穩(wěn)定及安全問(wèn)題，建議將隔墻拆除重建，并在節(jié)省投資、縮短工期、保障農(nóng)業(yè)灌溉的前提下，提出如下方案對(duì)前池進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。

方案一：無(wú)底板鋼筋混凝土隔墻加連系梁結(jié)構(gòu)。

保留前池鋼筋混凝土邊墻及漿砌石底板，將原漿砌石隔墻全部拆除至原隔墻塊石混凝土基礎(chǔ)頂面335.95 m高程，在原塊石混凝土基礎(chǔ)上澆筑600 mm厚C25鋼筋混凝土隔墻，接合面涂刷界面劑并采用2排Φ20化學(xué)植筋錨固，間距400 mm。在344.25 m，340.45 m，336.45 m高程設(shè)置鋼筋混凝土支撐橫梁（400 mm×600 mm）3道，從上游至下游共設(shè)置6道支撐梁。前池進(jìn)口8.1 m段隔墻頂高程345.75 m，后7.6 m段隔墻頂高程344.25 m。前池前段設(shè)置現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土清污橋，橋面凈寬3 m，總寬3.6 m。前池水平段與斜坡段分界處設(shè)置20 mm沉降縫。該沉降縫及進(jìn)口與橋墩接合處、出口與流道閘墩接合處共3道沉降縫內(nèi)填低發(fā)泡聚乙烯閉孔泡沫塑料板，端部30 mm用聚硫密封膏封堵。

方案二：有底板鋼筋混凝土隔墻加連系梁結(jié)構(gòu)。

保留前池鋼筋混凝土邊墻及漿砌石底板，將原漿砌石隔墻及塊石混凝土基礎(chǔ)全部拆除至前池底板，在現(xiàn)有漿砌石底板上澆筑600 mm厚鋼筋混凝土底板及隔墻，并在344.25 m及340.45 m高程設(shè)置鋼筋混凝土支撐橫梁（400 mm×600 mm）2道，從上游至下游共設(shè)置6道支撐梁。其余結(jié)構(gòu)布置同方案一。

方案三：連同底板及邊墻整體拆除。

保留原漿砌石底板，拆除原前池鋼筋混凝土邊墻及漿砌石隔墻。將前池10個(gè)流道劃分為東西2個(gè)單元，每個(gè)單元由2道邊墻、4道隔墻、2道支撐橫梁及底板連接成為整體空間框架結(jié)構(gòu)。

分析以上三種前池改造方案，方案三從結(jié)構(gòu)上最為合理，解決了前池的不合理結(jié)構(gòu)形式。但由于一級(jí)站位于黃河臺(tái)地，地下水位較高，拆除邊墻會(huì)引起大量地下水涌入前池基坑，甚至引發(fā)周圍主、副廠房的地基破壞，增加了施工排水量及澆筑混凝土的施工難度，延長(zhǎng)了施工時(shí)間，影響了農(nóng)業(yè)灌溉?？偟膩?lái)講，方案三弊大于利。

方案二與方案一的主要區(qū)別在于是否增加鋼筋混凝土底板。方案二需拆除原隔墻塊石混凝土基礎(chǔ)，最高拆除高度2 m，拆除量較大且有可能對(duì)現(xiàn)有漿砌石底板構(gòu)成破壞。澆筑混凝土底板時(shí)存在施工排水問(wèn)題，且需保證底板排水暢通，以降低基底揚(yáng)壓力。

綜合分析三個(gè)方案，認(rèn)為方案一投資最省，施工期最短，通過(guò)對(duì)扶臂式鋼筋混凝土邊墻的整體穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算可知，現(xiàn)有邊墻穩(wěn)定，強(qiáng)度滿足要求。故推薦采用方案一對(duì)前池進(jìn)行改造。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

保留原鋼筋混凝土扶臂式擋土邊墻和原漿砌石底板，將原漿砌石隔墻及縫墻（共10道）拆除至塊石混凝土基礎(chǔ)頂面（335.95 m高程）為止，在原塊石混凝土基礎(chǔ)上澆筑C25鋼筋混凝土隔墻。鑿毛清洗接合面，涂刷混凝土界面劑，并在原塊石混凝土中種植2排Φ20鋼筋，間距400 mm。驗(yàn)算表明，扶臂式邊墻自身穩(wěn)定，故通過(guò)設(shè)置支撐梁將第2至5廂隔墻及第6至9廂隔墻分別連為一體，形成2個(gè)框架結(jié)構(gòu)獨(dú)立單元。第1廂及第10廂流道內(nèi)在相應(yīng)位置設(shè)置簡(jiǎn)支支撐梁，斷面400 mm×600 mm。

現(xiàn)有扶臂式邊墻雖經(jīng)計(jì)算結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但考慮到混凝土存在一定的碳化深度（大于20 mm），用聚合物水泥砂漿對(duì)表面進(jìn)行處理后，既可對(duì)混凝土表面進(jìn)行翻新，又能增加混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。故采用聚合物水泥砂漿（厚度20 mm）對(duì)邊墻混凝土表面進(jìn)行處理。

此外，由于前池內(nèi)隔墻比原隔墻高，需同時(shí)將進(jìn)水閘與交通橋閘墩間3.4 m長(zhǎng)閘墩加高1.25 m，采用C20素混凝土，接合面鑿毛清洗并刷界面劑，同時(shí)種植2排Φ20鋼筋，單根長(zhǎng)1.2 m，間距0.4 m。原走道板保留繼續(xù)使用。

3 建議

泵站運(yùn)行多年，前池邊墻一直穩(wěn)定，現(xiàn)狀良好?？紤]以后有可能出現(xiàn)的邊界條件變化，建議管理單位加強(qiáng)對(duì)邊墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)，并采取合理的加固改造措施。

為保證前池的整體穩(wěn)定，改造后的前池運(yùn)行及檢修時(shí)，第1廂及第10廂不可在其余流道空廂的工況下單獨(dú)運(yùn)行，必須保證每個(gè)單元其余4個(gè)廂體中至少有一廂充滿水。