駱駝灣水閘除險加固工程設(shè)計分析

孫文萍

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計院，江西南昌 330029）

萍鄉(xiāng)市駱駝灣水閘位于江西省萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)荷堯、老關(guān)兩鎮(zhèn)交界的荷堯前進村，離金魚石2km，坐落于湘江水系萍水河上。駱駝灣水閘 1974年開始建造，1979年完工并發(fā)揮效益。樞紐工程主要由翻板閘、左右岸灌溉發(fā)電進水閘、船閘、水輪泵站及灌溉渠系等建筑物組成[1]。水閘建成后主要功能是攔蓄水量，提供農(nóng)業(yè)灌溉用水，閘址控制流域面積為1300km2，工程設(shè)計灌溉面積0.52萬畝，發(fā)電裝機400kW，水閘最大下泄流量2790m3/s，是一座以灌溉為主、兼有發(fā)電、供水等綜合效益的大（2）型水閘工程。

現(xiàn)狀水閘的閘壩壩軸線長128.2m，閘頂高程為65.50m，主要由翻板閘、船閘兼沖砂閘、左右岸灌溉發(fā)電進水閘、公路橋等建筑物組成，主要建筑物呈“一”字型布置，從左至右分別為：左岸灌溉發(fā)電進水閘（開敞式，長5.0m）、翻板閘(長118.2m，含船閘兼沖砂閘)、右岸灌溉發(fā)電進水閘(開敞式，長5.0m)。

駱駝灣水閘投入運行后，基本達到設(shè)計目的，但因受興建時經(jīng)濟條件、技術(shù)水平等限制，在設(shè)計上有不合理之處。對上游泄洪、排砂等問題考慮不周，上游河床逐年淤塞抬高，使得萍鄉(xiāng)河上游泄洪排砂和下游灌溉產(chǎn)生了矛盾[2]，給左右兩岸農(nóng)民帶來了困擾。

1 工程存在的問題

2008年12月對工程進行了全面安全鑒定，鑒定確認駱駝灣水閘為三類閘，屬病險水閘，駱駝灣水閘主要存在如下工程問題。

（1）工程按50年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核，水閘過流能力滿足設(shè)計要求。但翻板閘支鉸銹蝕，啟閉不靈，影響泄洪安全。

（2）閘壩均坐落于巖基上，閘基承載力滿足要求，閘基揚壓力呈無折減的線性分布。經(jīng)復(fù)核，翻板閘溢流堰抗滑穩(wěn)定滿足要求，閘基抗?jié)B穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。下游岸坡?lián)鯄够€(wěn)定滿足要求，但擋墻抗傾穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，現(xiàn)狀漿砌石邊墻存在多處裂縫、錯位，擋墻基礎(chǔ)局部已淘空。

（3）下游未設(shè)消能設(shè)施，現(xiàn)已沖刷成坑，任其發(fā)展，易淘刷閘基，影響閘壩穩(wěn)定。

（4）進水閘鋼閘門銹蝕嚴重，泄洪閘及進水閘因閘門槽變形，啟閉困難，且采用臨時架設(shè)葫蘆啟閉，泄洪安全難以得到保證；翻板閘支鉸銹蝕，啟閉不靈。

（5）工程無排漂排污設(shè)施，閘前雜物、垃圾、藻類密布。

上述表明，現(xiàn)狀的駱駝灣水閘存在諸多的安全隱患，及時對駱駝灣水閘建筑物進行除險加固處理是當(dāng)務(wù)之急之事。

2 工程地質(zhì)

駱駝灣水閘建筑物及其上游河床寬 100～130m，兩岸發(fā)育一級階地，階面高程一般為 64～67m，寬百余米。閘下游河床略窄，兩岸為巖質(zhì)岸坡，坡度較陡，岸坡穩(wěn)定性尚好。閘址區(qū)出露地層主要為三疊系灰?guī)r及第四系全新統(tǒng)沖積粘土、砂、礫(卵)石。三疊系灰?guī)r(T)一般弱～微風(fēng)化，巖石致密堅硬，物理力學(xué)性質(zhì)較好，弱透水性，閘址兩岸及河床均有出露，巖層產(chǎn)狀為 NE30°～40°/NW∠45°～55°。第四系全新統(tǒng)沖積層(alQ4)廣泛分布于河床及兩岸階地。階地沖積層具二元結(jié)構(gòu)，一般上部為低液限粘性土，弱透水性，下部為砂、礫(卵)石，厚度 5～7m，透水性強。河床基本分布為砂、礫(卵)石，厚度1～3m，含透水性好。

閘址區(qū)未見較大斷層構(gòu)造。弱風(fēng)化以上巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育兩組 NE40°/SE∠40°及NW30°/NE∠80°兩組，一組閉合，面平直，延伸3～5m；閘址區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單。地表水主要為河水，地下水以基巖裂隙水和孔隙潛水為主。

3 工程布置及主要建筑物

駱駝灣水閘是一座以灌溉為主、兼有發(fā)電、供水等綜合效益的水閘工程。工程灌溉農(nóng)田 0.52萬畝，發(fā)電裝機 400kW，水閘最大下泄流量為 2790 m3/s。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）、《防洪標準》（GB50201-94）及《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2001）確定，本工程等別為Ⅱ等大（2）型工程。根據(jù)本工程等別，確定泄水閘、左右岸灌溉閘為2級建筑物，次要建筑物級別為3級，臨時建筑物為4級。校核洪水位（P =1%）為69.26m；設(shè)計洪水位（P =3.3%）為67.76m；正常蓄水位為64.00m；校核洪水位時最大下泄流量（P=1%）為2790m3/s；設(shè)計洪水位時最大下泄流量（P=3.3%）為2170m3/s。

工程主要建筑物布置從左至右依次為：左岸灌溉發(fā)電進水閘（胸墻式，單孔，凈寬4m，總長6.4m）、8孔泄水閘（駝峰堰堰型，每孔凈寬12.0m，共8孔，總長113.0m）、右岸灌溉發(fā)電進水閘（胸墻式，單孔，凈寬4m，總長6.4m）等，設(shè)計閘頂高程71.0m。

3.1 泄水閘加固設(shè)計

泄水閘布置在原公路橋上游側(cè)，按原橋孔對應(yīng)布置水閘，每橋孔上游布置水閘兩孔，從右岸至左岸分別為1號～8號孔，其中4號孔對應(yīng)原船閘位置?？紤]到水閘兩岸均有灌溉發(fā)電進水閘，通航船閘仍按原船閘位置布置比較合適，并結(jié)合施工導(dǎo)流的布置，確定4號孔為預(yù)留船閘孔。

船閘上游閘室布置與水閘部分相同，下閘室布置由交通部門自行建設(shè)，水利部門僅負責(zé)完成至水閘消力池末端部分。船閘閘室下游底板高程為60.0m，順水流長14.30m，閘室凈寬12.0m。4號孔兩側(cè)閘墩延長至消力池末端，延長部分閘墩頂高程65.50m，右邊墩厚2.0m，左邊墩沿原橋墩面加澆混凝土，厚0.5m，并在下游末端預(yù)留止水銅片。

水閘閘室布置采用開敞式水閘，共8孔，其中4號孔為預(yù)留船閘孔，閘室結(jié)構(gòu)布置均相同。閘室每孔凈寬12m，中墩厚2.0m，邊墩厚1.5m，閘墩頂高程 71.00m，閘室總寬度 113m，順水流方向長度18m，閘室基礎(chǔ)高程58.50m。

水閘堰體采用駝峰堰，堰頂高程61.50m，堰頂堰面曲線半徑為 3.0m，上游堰面邊坡 1∶1，駝峰堰上游底板高程 60.00m，下游堰面邊坡 1∶3，底板高程60.00m，兼作消力池部分。工作閘門采用平板鋼閘門垂直起吊，門頂允許過水方式，閘門頂高程64.0m，閘門底高程61.50m，布置在堰頂最高處，啟閉機排架頂高程76.5m，啟閉機房建筑面積580m2。檢修閘門槽距工作閘門上游6.30m，采用門機起吊方式。交通橋布置在工作閘門下游側(cè)，橋面高程71.0m，考慮到兩岸交通要求，橋面寬采用7.0m。

水閘上游進口段護底高程 60.0m，護底順水流方向長 25m。閘室下游設(shè)消力池，消力池底板高程60.0m，消力池段長度 9.30m，閘室段長度 4.0m，總長度13.30m，原堰體61.0m高程以上部分拆除，剩余部分用作消力坎，消力池深1m。

消力池下游海漫主要依據(jù)河道各種工況下的河道流速所確定。工程河道設(shè)計洪峰流量為2170m3/s，流速為 2.52m/s，相應(yīng)下游水位 67.50m；校核洪峰流量為 2790m3/s，流速為 2.74m/s，相應(yīng)下游水位68.97m；干砌塊石海漫抗沖流速為 3～4 m/s，設(shè)計采用格賓塊石籠海漫，抗沖流速可達到7 m/s左右，海漫末端坐落在原基巖上，故不設(shè)防沖槽。海漫長20m，厚度1.0m，下部設(shè)0.2m厚的反濾層。

原水閘左岸引水渠基礎(chǔ)部分被淘空，為避免邊墻倒塌，沿原墻基采用拋石固腳[3]，拋石頂高程61.0m，頂寬2.0m，外邊坡1∶2，長度64.35m。

3.2 灌溉進水閘加固設(shè)計

左右兩岸灌溉發(fā)電進水閘，均分別易址改建在其所在地的公路橋上游側(cè)，進水閘結(jié)構(gòu)尺寸相同，故不分別闡述。進水閘均采用單孔胸墻式水閘布置[4]，進水閘孔凈寬4m，孔底高程61.50m，胸墻底高程 64.50m，邊墩厚 1.2m。工作閘門布置在胸墻上游，采用平板鋼閘門卷揚機啟閉，啟閉機安裝高程76.50m，啟閉機房建筑面積31m2。

攔污柵與檢修閘門布置在工作閘門上游，清污平臺布置攔污柵下游側(cè)，清污平臺及胸墻上游擋墻頂高程 65.0m，胸墻下游邊墻頂高程 71.0m。進水閘引水渠靠水側(cè)設(shè)攔砂坎，坎頂高程61.50m，基礎(chǔ)高程 59.0m。引水渠靠岸側(cè)設(shè)導(dǎo)水邊墻，墻頂高程65.0m，為混凝土重力式擋墻。進水閘下游應(yīng)拆除原進水閘閘室，并采用混凝土重力式擋墻與原引水渠岸墻連接[5]，墻頂高程 65.0m，底板采用混凝土護底厚0.30m。

3.3 泄水閘的閘門設(shè)計和啟閉設(shè)備

新建泄水閘共 8孔，每孔凈寬為 12.0m，閘底板高程61.50m，閘墩頂高程71.0m。泄水閘每孔設(shè)一扇工作閘門，結(jié)構(gòu)型式為平面滑動鋼閘門。采用工程塑料合金材料滑道支承，下游止水下游面板。閘門擋水高度為3.5m，門高為2.5m，門頂溢流。門體與埋件主要材料為Q235，門體含加重共約18t/扇，埋件重約6t/孔，閘門運行條件為動水啟閉。

啟閉設(shè)備選擇 QP-2×250kN固定卷揚式啟閉機，揚程12m，共8臺，重量為5.4t/臺，啟閉平臺高程為 76.50m。工作閘門上游側(cè)設(shè)檢修門槽，8孔共用一扇檢修閘門，檢修閘門靜水關(guān)門，動水啟門。啟閉設(shè)備為一臺單向門機DM2×250kN，門機重約55t/套，軌道重約15t，軌上揚程為6m，軌下?lián)P程為7m。檢修閘門平時鎖定在閘墩頂。

3.4 灌溉進水閘的閘門設(shè)計及啟閉設(shè)備

灌溉進水閘為拆除重建，布置在泄水閘的兩側(cè)，共2孔，順水流方向依次設(shè)置檢修閘門、攔污柵、工作閘門。

檢修閘門孔口尺寸為 4m×2.8m（寬×高），底板高程 61.50m，閘墩頂高程 65.00m。每孔設(shè)一扇檢修閘門，結(jié)構(gòu)型式為平面滑動鋼閘門，閘門及埋件主要材料為HS型手拉葫蘆，門體重3t/扇，埋件重 1.0t/孔。閘門靜水關(guān)門，動水啟門，啟閉設(shè)備為臨時設(shè)備。

攔污柵孔口尺寸為 4m×3.5m（寬×高），底板高程61.50m，閘墩頂高程65.00m。每孔設(shè)一扇傾斜式攔污柵，攔污柵為平面滑動式鋼柵，柵體及埋件主要材料為Q235，柵重3.0t/扇，埋件重1.0t/孔。攔污柵靜水啟閉，啟閉設(shè)備為HS型手拉葫蘆。

工作閘門孔口尺寸為 4m×2.5m（寬×高），底板高程 61.50m，閘墩頂高程 71.00m。每孔設(shè)一扇工作閘門，結(jié)構(gòu)型式為平面滑動鋼閘門，閘門及埋件主要材料為Q235，門體重5t/扇，埋件重3.0t/孔。閘門動水啟閉，啟閉設(shè)備為QP-2×100KN固定卷揚式啟閉機，容量2×100KN，揚程12.0m，自重2.5t/臺，共2臺，啟閉平臺高程為76.50m。

4 結(jié) 語

駱駝灣水閘至今已運行了 30多年，取得了一些的經(jīng)濟效益和社會效益。但現(xiàn)狀駱駝灣水閘工程存在諸多安全隱患，工程一旦出現(xiàn)大的險情或發(fā)生潰壩事件，將直接影響到區(qū)域內(nèi)的人民的生產(chǎn)和生活，造成的經(jīng)濟損失和社會影響之大是難于用數(shù)字估量的[6]。由于工程所處的重要作用，為了確保工程的運行安全，發(fā)揮其正常的作用，必須對駱駝灣水閘進行了除險加固處理。

駱駝灣水閘除險加固項目施工總工期為 24個月。主要國民經(jīng)濟評價指標為：經(jīng)濟內(nèi)部收益率9.36%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值526.52萬元，經(jīng)濟效益費用比1.11，經(jīng)濟指標均大于規(guī)范的評價標準，各項經(jīng)濟評價指標均較好。敏感性分析也表明工程具有一定的抗風(fēng)險能力，說明該除險加固項目在經(jīng)濟上是合理可行的。設(shè)計方案已通過主管部門的審查。

[1]張李蓀,丁維馨,陳靜.基于WEBGIS的廖坊灌區(qū)信息管理系統(tǒng)設(shè)計[J].人民長江.2008,12：90-93

[2]張李蓀.基于WEBGIS的山洪災(zāi)害預(yù)警信息系統(tǒng)的設(shè)計[J].人民長江.2009,17∶84-85

[3]張李蓀.工程圖紙掃描輸入及矢量化在水利工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].江西水利科技.1997.3∶155－157

[4]張李蓀,徐俊.峽江水庫移民信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].人民長江.2010,21∶92-95

[5]張李蓀,周放平,陶柏強.萬安水電站庫區(qū)贛州市舊城區(qū)防護工程設(shè)計[J].中國農(nóng)村水利水電.2006,12∶110-111

[6]張李蓀.水東防護區(qū)庫岸失穩(wěn)分析與防護措施[J].江西水利科技.2001,(S2)∶49-51