汾河太原段綜合治理三期工程壅水閘壩設計

楊文青

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

汾河太原段綜合治理三期工程壅水閘壩設計

楊文青

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

結(jié)合汾河太原段綜合治理三期工程現(xiàn)況，對壅水閘壩形式進行了比選，確定采用壅水閘壩組合方案，介紹了橡膠壩和壅水閘設計過程，指出工程實施后，可大大提升城市形象，促進生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，改善南部新區(qū)整體環(huán)境。

壅水閘壩；橡膠壩；翻板鋼閘門；汾河三期

1 工程概況

為進一步改善生態(tài)環(huán)境，提升城市品味和對外形象，根據(jù)太原市城市發(fā)展規(guī)劃，啟動實施汾河太原段綜合治理三期工程。工程治理范圍為：二期工程末端（祥云橋下游500m處）至晉祠迎賓路南2km，治理總長12km。建設內(nèi)容包括：河道拓寬移堤重建14.1km，加固堤防10.3km；主槽護岸9.8km；壅水閘壩及船閘3座；灘岸防護、二級平臺填筑及防滲墻均為24km；兩岸新建排污暗涵各12km；其他配套設施。

2 壅水閘壩設計

2.1 閘壩形式比選

擋水建筑物應滿足水利工程的基本功能，既滿足其汛期行洪，又能達到蓄水目的，使其成為城市水景觀工程的重要組成部分。

在天然河道上設置壅水建筑物，首先應滿足防洪要求，需設有活動閘壩。目前，國內(nèi)外常用的有鋼閘門、橡膠壩和鋼壩閘。其中蓄水工程中橡膠壩和鋼壩閘應用居多，根據(jù)工程特點，鋼閘門擬采用轉(zhuǎn)軸式鋼閘門。

從投資、施工、運行、景觀等方面對橡膠壩、鋼壩閘和轉(zhuǎn)軸式鋼閘門進行比較，鋼壩閘投資最大，轉(zhuǎn)軸式鋼閘門居中，橡膠壩投資最小。壅水壩較高，跨度較大；橡膠壩具有投資低，施工周期短、簡單方便，且檢修維護便利等特點。但工程洪水泥沙較多、防洪壓力大，壅水建筑物需既能底孔沖砂，又應滿足塌壩泄洪快的要求。經(jīng)綜合考慮，在保留現(xiàn)有小主槽并利用其進行底孔沖沙的基礎(chǔ)上，參照前兩期工程及國內(nèi)其他城市蓄水美化工程經(jīng)驗，采用壅水閘壩組合方案，即現(xiàn)有小主槽內(nèi)布置轉(zhuǎn)軸式鋼閘門，小主槽兩側(cè)布置橡膠壩。

2.2 壅水閘壩布置

工程共布置3座壅水建筑物，分別位于小店橋下游200m處、規(guī)劃的12號線下游100m和治理段末端蓄水池內(nèi)。為適應三條河槽蓄水條件，滿足底孔排沙要求，減少蓄水池泥沙淤積，3座壅水建筑物均采用壅水閘壩組合方案。每座閘壩均為3跨，中間跨為翻板鋼閘門，布置在現(xiàn)有小主槽內(nèi)，閘門兩側(cè)邊跨為橡膠壩。

1號閘壩總長293.6m（不包括壅水閘中間15m寬的船閘），分為3跨，長度從東向西依次為119.8m，88m和85.8m。2號閘壩總長298.6m（不包括壅水閘中間15m寬的船閘），分為3跨，長度從東向西依次為108.8m，100m和89.8m。3號閘壩總長299.6m（不包括壅水閘中間15m寬的船閘），分為3跨，長度從東向西依次為74.8m，76m和148.8m。

2.2.1 橡膠壩設計

三期工程共布置有3座壅水橡膠壩，均布置于現(xiàn)有小主槽兩側(cè)，即每座壩均分為東、西兩跨，1號橡膠壩處東西兩跨壩長分別為119.8m和85.8m，壩高分別為4.3m和2.4m；2號橡膠壩處東西兩跨壩長分別為108.8m和89.8m，壩高分別為4.9m和2.4m；3號橡膠壩處東西兩跨壩長分別為74.8m和148.8m，壩高分別為4.9m和2.4m。

1號橡膠壩東跨內(nèi)壓比取1.3，2號和3號橡膠壩東跨內(nèi)壓比取1.26，3座橡膠壩西跨內(nèi)壓比取1.54。壩袋采用無縫搭接充水式壩袋，1號壩的壩袋安全系數(shù)取10，2號壩和3號壩的壩袋安全系數(shù)均取8。

在順水流方向，根據(jù)壩袋坍落寬度和上下游施工檢修要求確定底板長度，3座橡膠壩東跨底板長度為20.5m，厚1.8m；西跨底板長度為16.5m，厚1.5m。根據(jù)運行管理對排水時間的要求，橡膠壩充排水均采用動力充排。

橡膠壩地基采用碎石樁進行處理，梅花型布置，樁徑0.4m，樁距1.2m，有效樁深10.0m。

2.2.2 壅水閘設計

壅水閘布置在現(xiàn)有小主槽內(nèi)，1號閘寬88m，布置7孔；2號閘寬100m，布置8孔；3號閘寬76m，布置6孔。3座壅水閘單孔凈寬均為10m，門頂高程高出設計蓄水位0.3m，分別為775.3m，773.7m，771.6m，閘門均采用液壓啟閉機啟閉。

壅水閘建筑物包括上游鋪蓋段、閘室段、消力池段、海漫防沖段。閘室段閘室結(jié)構(gòu)為開敞式整體結(jié)構(gòu)，順水流方向長24.5m。1號閘設7孔閘門，2號閘設8孔閘門，3號閘設6孔閘門，單孔凈寬均為10m。閘底板采用C25鋼筋混凝土，厚度3m。閘門邊墩寬1.5m，中墩寬2.0m，高10.3m，10.8m，10.8m。閘室段上游依次設長21.2m、厚0.4m鋼筋混凝土鋪蓋和10m長0.5m格網(wǎng)石籠護底?；炷龄伾w下設垂直防滲墻。閘室段下游采用消力池消能，采用1∶4斜坡與閘室底板連接，消力池總長20m，池深1.5m。下游設12m長漿砌石和20m長格網(wǎng)石籠海漫。

由于閘基坐落在不良砂層上，根據(jù)地質(zhì)勘察報告，地基土嚴重液化，1～3號閘地基承載力分別為90～110kPa，100～120kPa，90～100kPa。根據(jù)計算，參照前兩期工程的經(jīng)驗和地質(zhì)報告建議，閘室地基采用振沖碎石樁進行處理，梅花型布置，樁徑0.4m，樁距0.8m，有效樁深10.0m；混凝土鋪蓋和消力池地基振沖碎石樁樁徑0.4m，樁距1.2m，有效樁深10.0m。

2.3 壅水閘壩控制室設計

每座壅水閘壩（包括橡膠壩、壅水閘和船閘）均共用1座控制室，布置有橡膠壩泵房和副廠房，并排布置于東大堤內(nèi)側(cè)堤腳處。橡膠壩泵房為半地下式結(jié)構(gòu)，1號和3號平面尺寸為26.7m×9m、2號平面尺寸為31.5m×9m，地上部分為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地基采用振沖碎石樁進行處理，梅花型布置，樁徑0.4m，樁距1.2m，深10m。副廠房位于泵房一側(cè)，總面積330m2。

3 結(jié)論

工程實施后，將增加1090萬m3的蓄水量和380萬m2的水面，對改善太原市的自然環(huán)境和人居環(huán)境起到積極作用，對促進生態(tài)系統(tǒng)良性可持續(xù)發(fā)展，改善南部新區(qū)整體環(huán)境，提升太原市的對外形象具有重要意義。

TV644 ［

］C ［

］1004-7042（2016）07-0026-02

楊文青（1986-），男，2010年畢業(yè)于太原理工大學土木工程專業(yè)，助理工程師。

2016-05-12；

2016-06-19