平原地區(qū)涵閘設(shè)計(jì)若干注意問題

楊狀

【摘要】涵閘在平原地區(qū)可以發(fā)揮泄洪和排澇的功能，對人們的生產(chǎn)生活有著重大影響?？茖W(xué)合理地對涵閘進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效保證涵閘功能的發(fā)揮。涵閘設(shè)計(jì)是個系統(tǒng)工程，在對涵閘設(shè)計(jì)時，應(yīng)在涵閘數(shù)據(jù)觀測、結(jié)構(gòu)選擇、洞身長度、閘門、啟動機(jī)、門槽深度等方面進(jìn)行認(rèn)真分析，保證設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等正常進(jìn)行，提高涵閘的運(yùn)行效率，讓大堤更好地為經(jīng)濟(jì)社會服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】平原地區(qū)；涵閘設(shè)計(jì)；泄洪；排澇

1、概述

涵閘是堤防工程的重要組成部分，在保證人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中發(fā)揮了重要作用，對涵閘進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證工程質(zhì)量，及時進(jìn)行維護(hù)，減少涵閘使用過程中出現(xiàn)滲漏、裂縫、傾斜等問題。由于設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等原因，造成涵閘經(jīng)常出現(xiàn)裂縫、滲漏等情況，對堤防安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。涵閘的正常使用可以減少對人民生命財產(chǎn)的威脅，因此必須做好涵閘的設(shè)計(jì)工作。根據(jù)水閘的位置，平原地區(qū)水閘主要分為兩類，一類位于河流的中下游地區(qū)和河口位置，對河流進(jìn)行攔截，河流上游為山區(qū)等地形，進(jìn)行集水。水閘能夠?qū)ι嫌紊絽^(qū)洪水進(jìn)行宣泄，也能對下游平原澇區(qū)進(jìn)行排澇，進(jìn)行宣泄和排澇的標(biāo)準(zhǔn)不相同，進(jìn)行閘涵設(shè)計(jì)時，洪水的計(jì)算應(yīng)根據(jù)面積的大小，根據(jù)水閘的防洪和排澇目標(biāo)，把排洪區(qū)和排澇區(qū)進(jìn)行區(qū)分，分別對洪水流量和排澇流量進(jìn)行區(qū)分，根據(jù)兩者數(shù)據(jù)計(jì)算出過閘流量。另一類閘涵位于河網(wǎng)排澇區(qū)，外側(cè)水位高，圍內(nèi)水位低且地勢平坦，洪流密布。排澇區(qū)的河網(wǎng)通常概化為等容積的的湖泊，計(jì)算蓄排驗(yàn)算，從而確定水閘和泵站的規(guī)模。

2、涵閘設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

2.1 涵閘設(shè)計(jì)進(jìn)行涵閘工程觀測。在涵閘設(shè)計(jì)前對涵閘工程進(jìn)行觀測主以下幾個目的：可以檢測水情、水流狀態(tài)、工程狀況，從而掌握水情和工程基本情況，為下一階段的設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)；對涵閘工程進(jìn)行觀測，可以發(fā)現(xiàn)一些不利于設(shè)計(jì)和施工的因素，及時采取措施，進(jìn)行防范，從而保證工程正常運(yùn)行；對實(shí)際情況進(jìn)行觀測，可以讀有關(guān)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行檢驗(yàn)；現(xiàn)場的觀測可以對水質(zhì)變化有比較清楚的認(rèn)識。

2.2 涵閘設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)選擇。涵閘設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況，確定選擇正確的結(jié)構(gòu)，干涸的河流進(jìn)行涵閘設(shè)計(jì)時，涵閘的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與正常標(biāo)準(zhǔn)保持一致。由于涵閘在防洪中具有難以替代的作用，為了避免涵洞成為防洪中的薄弱環(huán)節(jié)，涵洞結(jié)構(gòu)的選擇尤為重要。

根據(jù)有關(guān)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，大堤進(jìn)行建設(shè)時，有一個環(huán)節(jié)容易被忽視又異常重要，就是漿砌塊涵洞。漿砌塊涵洞作為傳統(tǒng)的涵洞建設(shè)方法，但由于現(xiàn)代社會大量化工也產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個角落，河流中的酸堿物質(zhì)增加程度較大，建筑材料很容易受到腐蝕，形成沿墻身的滲水通道。在進(jìn)行涵洞設(shè)計(jì)中，要使用優(yōu)質(zhì)的鋼筋混凝土，使涵洞具有較強(qiáng)的抗?jié)B防漏功能，還能減少涵洞受力變形，建造的涵洞安全性能較好，施工操作簡單，涵洞質(zhì)量穩(wěn)定，避免了漿砌塊石涵洞的缺點(diǎn)。因此，現(xiàn)在進(jìn)行涵洞設(shè)計(jì)時，很少使用漿砌塊石涵洞，通常直接使用鋼筋混凝土進(jìn)行建設(shè)。

2.3 涵閘設(shè)計(jì)洞身長度確定。涵洞和堤防的斷面對大堤的攔截洪水都有重要作用，除了對涵洞進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)以外，堤防的斷面也要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。大堤的涵洞較短時，涵洞就非常重要；堤防則相反，涵洞越小，堤防的上下游翼墻就需要越高，建設(shè)的工程量就越大，涵洞的洞身比較長時，洞身工程量就會很大程度增大，上下游翼墻高度就會減小，翼墻的工程量就會減小。

因此，涵洞長度對涵洞本身和堤防的工程量都會產(chǎn)生影響，涵洞長度是工程造價的決定因素之一，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時應(yīng)確定合理長度，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行認(rèn)真驗(yàn)算和對比，確定經(jīng)濟(jì)合理的涵洞設(shè)計(jì)方案。

涵洞的滲透路徑也是涵洞設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題，如果涵洞無法滿足抗?jié)B要求，需要對抗?jié)B路徑進(jìn)行延長，或者通過截滲措施，但這樣會增加涵洞的建設(shè)成本，延長涵洞的建設(shè)周期。

一般情況下，涵洞洞身斷面較大的涵洞，洞身的長度設(shè)計(jì)應(yīng)短一些；涵洞洞身斷面較小時，洞身長度應(yīng)稍微長些。

涵閘涵洞能夠進(jìn)行防洪、排澇，特別是在防洪中發(fā)揮著重要作用。涵閘進(jìn)行建設(shè)時，建設(shè)位應(yīng)在排水溝道的穿堤處，從而能夠迅速進(jìn)行排水；此外，涵首應(yīng)建在河道外側(cè)，能夠有效進(jìn)行防洪，很能夠進(jìn)行止水。閘首高度應(yīng)高于洪水位，方便進(jìn)行閘門啟閉和汛期進(jìn)行檢修。

2.4 涵閘設(shè)計(jì)閘門與啟閉機(jī)的安裝。閘門和啟閉機(jī)的設(shè)計(jì)和安裝是涵閘設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，涵閘的平均應(yīng)力對閘門結(jié)構(gòu)和布置有決定作用，此外，閘門結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中進(jìn)行控制和調(diào)整。

閘門進(jìn)行設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)涵閘的有關(guān)要求，對閘門的設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修等進(jìn)行充分考慮，保證閘門質(zhì)量，方便后期檢修。合格的閘門能夠有效進(jìn)行防洪防澇，保證大堤整體有效發(fā)揮作用。設(shè)計(jì)時，根據(jù)閘室結(jié)構(gòu)情況，對閘門進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在進(jìn)行閘們建設(shè)時，常常要求閘門足夠堅(jiān)固，能夠承受足夠壓力，最近些年，閘門一般使用鋼混閘門，抗壓性能較好，還能夠有效防止腐蝕。

閘門通常采用單側(cè)止水，可以避免洪水倒灌導(dǎo)致大堤解體。閘門的孔涵閘都不是很大，閘門的內(nèi)外側(cè)水壓在一定范圍內(nèi)，方便閘門開啟。因此在進(jìn)行閘門設(shè)計(jì)時，常采用螺桿式啟閉機(jī)來控制閘門啟閉。

2.5 涵閘設(shè)計(jì)門槽深度確定。涵閘的門槽設(shè)計(jì)是一個非常重要的部分，門槽的深度直接決定混凝土涵洞墩墻的厚度，厚度越大，材料使用越多，影響工程施工的成本。在涵閘門槽設(shè)計(jì)時，盡可能減小門槽的深度，減小墩墻的厚度。

單孔涵洞可以通過增大涵閘閘首來控制墩墻厚度。多孔涵閘涵洞，中間墩墻受到軸力作用，墩墻厚度主要有門槽尺寸決定，設(shè)計(jì)人員通過閘門外墩墻漸變式或錯門槽式來減小墩墻厚度，節(jié)約建設(shè)成本。

2.5.1 閘門處墩墻漸變式。墩墻的厚度由門槽的要求決定，根據(jù)涵洞洞身構(gòu)造要求決定墩墻的厚度。通過漸變段連接門槽墩墻和洞身墩墻，能夠減少工程建設(shè)成本，節(jié)約資金。施工工序的增加，會是施工過程更加繁雜，因此，在建設(shè)多孔涵洞時應(yīng)用漸變式設(shè)計(jì)比較合適。

2.5.2 錯門槽式。門槽設(shè)計(jì)中，將多個涵洞門槽進(jìn)行前后相錯，依據(jù)孔涵門槽深度構(gòu)造來確定中間墩墻厚度，這種設(shè)計(jì)能夠較少墩墻的厚度。

2.6 涵閘落差的選擇。過閘水位應(yīng)綜合上游淹沒情況、允許過閘單寬流量和工程造價確定，通過比較各個因素的重要性來確定，通常，平原地區(qū)過閘水位控制在1到-0.3米，三江平原地區(qū)水位落差控制在0.1到-0.2米之間。

2.7 要加強(qiáng)對涵閘的檢查。定期對涵閘進(jìn)行檢查，涵閘的管理單位應(yīng)對涵閘的各個部位進(jìn)行檢查，特別是薄弱部位、閘門、啟閉機(jī)械、動力設(shè)施、通訊設(shè)備、水流情況等，制定相應(yīng)檢查制度，定期由技術(shù)人員進(jìn)行檢查；除定期檢查外，汛前、汛后、冰凍期都要由管理部門進(jìn)行全面檢查，重點(diǎn)對檢修完成情況、存在的不安全因素、度汛安全措施、防汛組織工作和物資供應(yīng)，做好各項(xiàng)防汛準(zhǔn)備工作，汛期過后及時檢查設(shè)施的狀況，對損壞情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并制定檢修計(jì)劃。涵閘在冰凍期應(yīng)對防凍措施執(zhí)行情況和冰冷的危害情況進(jìn)行查看；此外出現(xiàn)暴雨、暴雪、地震等 極端天氣后，應(yīng)對涵閘進(jìn)行檢查，對涵閘的損壞情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，損害嚴(yán)重的應(yīng)及時進(jìn)行上報，會同上級部門進(jìn)行檢查，并提出意見；整修后需要進(jìn)行安全鑒定，管理單位應(yīng)定期組織技術(shù)人員進(jìn)行安全鑒定。

2.8 涵閘的養(yǎng)護(hù)與維修。閘涵的正常運(yùn)行除了在設(shè)計(jì)階段應(yīng)依照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行外，涵閘在平時使用時還需要進(jìn)行定期檢修維護(hù)。涵閘進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時應(yīng)隨時維修，重視平時養(yǎng)護(hù)，在搶修之前把問題解決。這就要求閘涵需要進(jìn)行正常性的檢查和維修，根據(jù)存在的問題，進(jìn)行日常的修補(bǔ)工作，保證工程設(shè)施的完整清潔，在汛前和汛后進(jìn)行全面檢查維護(hù)，歲修工作應(yīng)根據(jù)檢查出現(xiàn)的問題制定歲修計(jì)劃，經(jīng)上級領(lǐng)導(dǎo)部門同意之后進(jìn)行整修，歲修是為了保證涵閘在汛期正常運(yùn)行；工程出現(xiàn)故障，影響了工程的正常運(yùn)行時，需要及時組織人員進(jìn)行搶修。

3、對涵閘設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響的其他問題

涵閘的運(yùn)行好壞，不僅與涵閘設(shè)計(jì)有關(guān)，還與涵閘的施工、涵閘后期維護(hù)等有關(guān)，在設(shè)計(jì)階段對影響涵閘的因素進(jìn)行充分考慮，可以提高涵閘的質(zhì)量，提高大堤的運(yùn)行效率。

3.1 建設(shè)前期收集準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。涵閘工程建設(shè)必須一絲不茍，不能出現(xiàn)任何粗心大意，在可行性研究階段，應(yīng)收集足夠的資料，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對工程所出的環(huán)境充分了解，勘探工作應(yīng)精確、全面，為后期工程的設(shè)計(jì)和施工提供有效的支撐資料。

3.2 設(shè)計(jì)時進(jìn)行工程規(guī)劃。涵閘工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)專業(yè)知識和工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程實(shí)際，對工程進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，避免由于規(guī)劃數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，造成工程位置和功能出現(xiàn)缺陷。在工程設(shè)計(jì)中層出現(xiàn)由于規(guī)劃原因造成涵洞位于河溝底部。

3.3 施工人員對工程充分了解。設(shè)計(jì)人員應(yīng)對施工技術(shù)人員進(jìn)行交底，使施工人員對工程設(shè)計(jì)意圖充分了解。涵洞進(jìn)行施工時，施工技術(shù)人員對施工技術(shù)和施工順序了然于胸，這樣大堤建設(shè)才能更有整體感。由于施工人員對設(shè)計(jì)的了解不充分，細(xì)小的錯誤都可能帶來嚴(yán)重的后果。

3.4 嚴(yán)格控制工程質(zhì)量。施工質(zhì)量是保證工程正常使用的重要途徑，在施工中對工程進(jìn)行全過程質(zhì)量控制。施工單位應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，避免偷工減料的發(fā)生。一些工程施工企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)利益，在進(jìn)行施工時，使用不合規(guī)的材料，降低工程質(zhì)量；為了追求進(jìn)度，不合理趕工期，導(dǎo)致涵閘質(zhì)量降低，發(fā)生洪水時，工程很容易發(fā)生損壞，給周圍群眾帶來巨大隱患。

3.5 加強(qiáng)質(zhì)量管理和外界監(jiān)督。涵閘設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制和外界監(jiān)督。質(zhì)量控制措施是提高工程質(zhì)量的第一步，質(zhì)量監(jiān)督是提高工程質(zhì)量的第二步。施工人員應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行質(zhì)量檢驗(yàn)措施，在工程建設(shè)全過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督。避免因?yàn)槭┕ぶ械氖д`造成難以設(shè)想的后果。質(zhì)量檢驗(yàn)人員每天檢驗(yàn)進(jìn)行登記保存，及時查找存在的問題。隱蔽工程必須經(jīng)過質(zhì)量檢查人員的認(rèn)可之后，才能進(jìn)行覆蓋，嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)理制度。

3.6 模板工程。進(jìn)行工程施工時，應(yīng)根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)和工程的實(shí)際情況，確定施工方案，根據(jù)施工方案確定施工工藝，制定出技術(shù)方案，一些特殊的模板工程需要經(jīng)過專家論證，模板搭設(shè)應(yīng)經(jīng)過計(jì)算，對支架的受力進(jìn)行分析。支撐模板對模板的安全有重要影響，不僅需要有穩(wěn)定性，還需要承受混凝土和各種重力。在進(jìn)行支架搭設(shè)和拆除，應(yīng)由專業(yè)人員完成，保證模板工程安全。

3.7 基坑的支護(hù)。進(jìn)行基坑開挖前，需要對工程所處的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，了解周邊地質(zhì)和土壤情況，為后期的工程設(shè)計(jì)和施工做準(zhǔn)備?；娱_挖過深時，基坑開挖方案應(yīng)進(jìn)行專家論證，論證通過后在進(jìn)行基坑開挖，做好充分的安全防護(hù)工作。在施工過程中，要注意監(jiān)視基坑的情況，發(fā)現(xiàn)坑底和護(hù)壁出現(xiàn)異常，立即才去措施。

3.8 臨時用電。施工主體采用中性點(diǎn)接地三相四線供電，電力供應(yīng)應(yīng)安裝電力保護(hù)裝置，分配電力的設(shè)備應(yīng)執(zhí)行嚴(yán)格規(guī)范。安裝漏電保護(hù)裝置的設(shè)備，供電系統(tǒng)不容易出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)故障，后果可能非常嚴(yán)重。在臨時用電上，應(yīng)高度重視，提高自我保護(hù)意識，保證用電安全。

4、結(jié)語

涵閘可以發(fā)揮泄洪和排澇的功能，對人們的生產(chǎn)生活有著重大影響。對涵閘進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計(jì)，可以提高涵閘的效率，發(fā)揮涵閘的功能。涵閘設(shè)計(jì)是個系統(tǒng)工程，在對涵閘設(shè)計(jì)時，應(yīng)在涵閘數(shù)據(jù)觀測、結(jié)構(gòu)選擇、洞身長度、閘門、啟動機(jī)、門槽深度等方面進(jìn)行認(rèn)真分析，保證設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等正常進(jìn)行，提高涵閘的運(yùn)行效率，讓大堤更好地為經(jīng)濟(jì)社會服務(wù)。

涵閘能夠保證堤防工程有效發(fā)揮作用，能夠保證經(jīng)濟(jì)社會正常運(yùn)行。本文對涵閘設(shè)計(jì)幾個若干注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，并對影響工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的問題進(jìn)行分析，以期對工程設(shè)計(jì)人員的提供幫助。涵閘設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)因素眾多，文章僅對個別問題進(jìn)行分析，切實(shí)做好涵閘設(shè)計(jì)工作，需要在工作和學(xué)習(xí)中保持不斷學(xué)習(xí)，提高自己的專業(yè)素養(yǎng)，依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴正清.平原河網(wǎng)區(qū)水文特征骨架數(shù)據(jù)模型與分布式空間離散化研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2013.

[2]謝志成.平原涵閘消能問題初探[J].治淮，1991（01）：36-38.

[3]李海崗，劉玉花.涵閘設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個問題[J].中國水運(yùn)（下半月），2011（06）：241-242.

[4]李輝.涵閘現(xiàn)場參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[D].重慶：重慶大學(xué)，2005.

[5]劉筠，王昊，張峰. 黃河下游引黃涵閘設(shè)計(jì)特征水位探討[J].人民黃河，2012（11）：94-96.

[6]商荷娟.引黃涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2007.