廣西玉林市三聯(lián)水閘工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案選擇

何洪元

【摘 要】歷史遺留的許多病險(xiǎn)水閘工程都需要進(jìn)行改建，特別是處于城區(qū)的水閘工程，將來(lái)水閘兩岸土地大部分開(kāi)發(fā)建設(shè)成新城區(qū)，水閘的灌溉面積將減少，灌溉功能將減弱，逐漸形成景觀閘，閘上游蓄水改善了河道水環(huán)境，也成為居民休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所，因此應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)條件、樞紐布置、施工條件及工程投資等，選擇技術(shù)先進(jìn)，兼顧城區(qū)景觀的閘型作為改建方案。應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，改善城區(qū)河道面貌，促進(jìn)城鎮(zhèn)居住環(huán)境建設(shè)。

【關(guān)鍵詞】水閘；除險(xiǎn)加固；設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】TV543 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）03-0108-03

1 工程概況

三聯(lián)水閘位于廣西玉林市名山街道名山村與城北街道平地村交界的清灣江主流上，距玉林市舊城區(qū)約2 km，閘下游260 m有市區(qū)二環(huán)公路橋。該水閘是一座以灌溉為主的中型水閘，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，閘下消能防沖建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。20年一遇洪水設(shè)計(jì)洪峰流量為650 m3/s，下泄流量為650 m3/s，上游設(shè)計(jì)洪水位為80.55 m，下游設(shè)計(jì)洪水位為80.08 m；50年一遇洪水校核洪峰流量為845 m3/s，下泄流量為845 m3/s，校核洪水位為81.34 m，下游校核洪水位為80.87 m。正常高水位為78.80 m，堰頂高程為76.00 m。工程建筑物主要由閘室、消能設(shè)施、兩岸連接建筑物、引水建筑物等組成。

2 水閘工程現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題

2.1 工程現(xiàn)狀

原水閘的閘壩全長(zhǎng)36.75 m，閘孔共9個(gè)，孔口尺寸為3.6 m×1.3 m，堰形為折線形實(shí)用堰，堰頂高程為77.50 m，閘門類型為水力自控翻板鋼閘門，壩基底高程為73.80 m，閘門頂高程為78.80 m；沖砂閘孔口尺寸為0.8 m×1.0 m，閘門類型為砼平板閘門，無(wú)啟閉設(shè)備；交通橋橋面高程為80.50 m，橋?qū)?.4 m。消能設(shè)施為消力池形式，為底流消能，池底高程為74.00 m，池長(zhǎng)11.8 m，寬35.8 m。兩岸連接建筑物的上游護(hù)岸墻頂高程為79.03～79.80 m，長(zhǎng)30 m；下游護(hù)岸右岸長(zhǎng)65 m，墻頂高程為79.40～80.00 m，左岸長(zhǎng)55 m，墻頂高程為79.10～80.30 m。引水建筑物有東、西干渠，合計(jì)設(shè)計(jì)灌溉面積為226.67 hm2（0.34萬(wàn)畝）。

2.2 工程存在的主要問(wèn)題

工程存在的主要問(wèn)題：①攔河閘壩兩邊繞壩滲漏非常嚴(yán)重，兩岸靠近壩肩部位均有水流從消力池?fù)鯄α鞒?，流量高達(dá)150 L/s，閘墩砼局部剝落；②消力池兩側(cè)擋墻墻基被掏空，松散崩塌，兩側(cè)靠近壩肩部位均有水流流出，流量約150 L/s；③兩岸連接建筑物的上游右岸壩肩掏空嚴(yán)重，導(dǎo)致右岸閘壩接頭處沉陷拉裂，裂縫寬達(dá)4～5 cm，上游兩岸壩肩每年均被大水掏空，每年只是簡(jiǎn)單地進(jìn)行回填土處理，下游左岸漿砌石護(hù)岸沉降不均，局部變形開(kāi)裂；④閘門門軸及支承鉸已經(jīng)銹蝕，閘門轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，有一個(gè)閘門控制失靈，止水已嚴(yán)重老化、剝落，每扇閘門底部和兩側(cè)都出現(xiàn)嚴(yán)重漏水，沖砂閘止水老化，漏水嚴(yán)重，可見(jiàn)水流從底部和兩側(cè)噴射而出，砼板閘門堵塞嚴(yán)重，開(kāi)啟困難，閘門無(wú)啟閉設(shè)備。

3 水閘安全鑒定的主要結(jié)論

根據(jù)安全鑒定報(bào)告書評(píng)定類別為四類閘，工程老化嚴(yán)重，存在諸多安全問(wèn)題，帶病運(yùn)行，需進(jìn)行重建。鑒定主要結(jié)論如下：①閘頂高程和消力池邊墻頂高程不夠高，水閘泄流能力不足；②閘墩混凝土局部剝落，漿砌石有空洞、裂紋等，質(zhì)量差；③閘基為沖積粗砂，透水性強(qiáng)，存在流土、滲漏、滲透變形和地震液化等問(wèn)題，且閘壩兩邊繞壩滲漏嚴(yán)重；④在各個(gè)計(jì)算工況下，閘壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范的要求，基底應(yīng)力最大值與最小值之比不滿足規(guī)范的要求；⑤在設(shè)計(jì)工況下，翼墻抗滑穩(wěn)定性不滿足規(guī)范的要求，基底應(yīng)力最大值與最小值之比不滿足規(guī)范的要求；⑥在地震工況下，閘壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范的要求，基底應(yīng)力最大值與最小值之比不滿足規(guī)范的要求，岸墻基底應(yīng)力最大值與最小值之比不滿足規(guī)范的要求；⑦閘門門葉、門軸及支承鉸已銹蝕，閘門轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，止水嚴(yán)重老化，漏水嚴(yán)重。

4 工程方案比選

4.1 方案初擬

本水閘工程的主要任務(wù)為蓄水灌溉，閘址以上控制集雨面積約143 km2。綜合考慮地形、地質(zhì)條件，以及與上、下游新建的防洪堤連接，水閘改建的閘軸線僅能選擇在原閘址位置重建，使水閘上、下游平順連接，減少工程投資。

依水閘上、下游河床連接情況，設(shè)計(jì)堰形擬采用寬頂堰形式，且采用露頂式鋼閘門控制，依工程特點(diǎn)選取2種閘型方案進(jìn)行比較。

改建鋼壩方案（方案1）：拆除舊閘，改建為1座1孔閘室，設(shè)1扇臥軸鋼閘門擋水，增設(shè)閘下消能防沖設(shè)施及兩岸連接建筑物。

改建平板閘方案（方案2）：拆除舊閘，改建成1座3孔閘室，設(shè)3扇平板鋼閘門擋水，增設(shè)閘下消能防沖設(shè)施及兩岸連接建筑物。

4.2 水力計(jì)算

2個(gè)方案水閘在2%、5%洪水頻率時(shí)，上、下游洪水位計(jì)算值見(jiàn)表1。

從表1可知，由于2個(gè)方案閘址相同，方案1的堰頂高程為76.00 m，方案2的堰頂高程為75.30 m，計(jì)算得水位相差不大；當(dāng)水閘在50年一遇和20年一遇2種標(biāo)準(zhǔn)洪水下，方案1和方案2的上游淹沒(méi)洪水位均小于原水閘的淹沒(méi)洪水位，均能減少上游淹沒(méi)面積，比原閘均增大了泄洪能力。方案1和方案2均可以實(shí)施，通過(guò)方案比選，最終確定水閘改建方案。

4.3 投資比較

方案1和方案2工程投資概算比較見(jiàn)表2。

方案1的工程部分投資概算為1 347.15萬(wàn)元，方案2的工程部分投資概算為1 194.23萬(wàn)元。

4.4 方案比較結(jié)論

由以上分析可知，2個(gè)方案地形、地質(zhì)條件相同，均具備建閘條件。方案1的工程概算總投資比方案2多152.92萬(wàn)元，但方案1比方案2布置較簡(jiǎn)單，操作也簡(jiǎn)單，對(duì)閘上、下游景觀影響較小。雖然方案2在泥沙淤積對(duì)啟門影響方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是與方案1的差別不是很大。本水閘是一座以灌溉為主的水利工程，下游無(wú)防洪要求，能否安全蓄水是整個(gè)工程的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)2個(gè)方案進(jìn)行比較可知，方案1和方案2均滿足要求。此外，從該水閘所處位置來(lái)看，將來(lái)水閘兩岸土地大多開(kāi)發(fā)建設(shè)成玉林新街區(qū)，水閘原有灌溉面積將減少，原灌溉功能將減弱，逐漸形成景觀閘，閘上游蓄水改善了河道水環(huán)境，也成為居民休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所。綜合各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，主要從將來(lái)城區(qū)景觀的角度進(jìn)行考慮，本次推薦原閘改建鋼壩方案（即方案1）。

5 工程加固設(shè)計(jì)

本次加固設(shè)計(jì)的樞紐建筑物主要由閘室、消能防沖設(shè)施、兩岸連接建筑物等組成。閘室段布置在河床的中間，緊靠閘室下游布置消能設(shè)施，閘室兩端分別設(shè)兩岸接頭土堤與原防洪堤連接，根據(jù)不同的功能需要設(shè)人行橋、液壓泵房和值班室等附屬結(jié)構(gòu)；為了引導(dǎo)水流均勻地過(guò)閘及兩岸防沖，在水閘上、下游設(shè)置翼墻、護(hù)坡等建筑物。

閘室堰形為寬頂堰，堰上設(shè)鋼閘，堰頂高程為76.00 m，閘室段總長(zhǎng)36.00 m，順?biāo)骰A(chǔ)沿長(zhǎng)15.0 m，設(shè)1個(gè)閘室，兩側(cè)邊閘墩厚度為0.8 m，閘墩頂高程為83.20 m，閘室的總寬度為47.00 m。左右閘墩背后分別設(shè)鋼閘門液壓?jiǎn)㈤]基坑，基坑外形尺寸為15.0 m×5.5 m（長(zhǎng)×寬），坑頂板高程為83.30 m?；禹斣O(shè)值班室，左岸為單層框架結(jié)構(gòu)，房頂高程為86.80 m，房寬5.1 m，長(zhǎng)12.0；右岸為雙層框架結(jié)構(gòu)，房頂高程為90.00 m，房寬4.6 m，長(zhǎng)15.0 m；左右基坑內(nèi)各安裝1臺(tái)2×1 250 kN集成式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。兩岸連接交通橋設(shè)于距離閘室上游側(cè)10 m，橋面高程為83.00 m，橋面寬3.0 m，為現(xiàn)澆砼簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，兩端分別與防洪土堤相連。

消能形式采用底流消能，布置有消力池、海漫、拋石防沖槽等消能防沖設(shè)施。消力池長(zhǎng)22.0 m，寬36.00 m，底板高程為74.00 m；海漫總長(zhǎng)35.00 m，其中平段為5.0 m，斜段為30.0 m，坡比為1∶50，高程為74.80～74.20 m；海漫末端沖坑設(shè)底寬2.0 m的拋填塊石防沖，坑頂高程為74.20 m。

閘室上下游兩岸均設(shè)埋石砼翼墻，上游墻頂高程為79.30 m，下游墻頂高程為79.30～77.50 m。右岸檢修涵閘凈斷面尺寸為2.5 m×2.0 m（寬×高）。兩岸連接防洪堤為土堤結(jié)構(gòu)，上游堤頂高程為83.00～82.60 m，下游堤頂高程為83.00～80.70 m，堤頂總寬均為4.5 m，左岸防洪堤長(zhǎng)125 m，右岸防洪堤長(zhǎng)125 m。

6 結(jié)語(yǔ)

水閘主要任務(wù)是引水灌溉，負(fù)責(zé)灌溉名山街道名山村、城北街道谷山村和平地村共226.67 hm2（0.34萬(wàn)畝）農(nóng)田，此外，渠尾余水可補(bǔ)充城西街道江岸、慶豐、蓮塘等村農(nóng)田用水，確保玉林市蔬菜基地的生產(chǎn)用水。2011年原水閘工程報(bào)廢后，基本失去了灌溉功能。本次工程建成后，可恢復(fù)水閘原有灌溉功能；因?yàn)榻档土搜唔敻叱蹋钥梢岳l宣泄50年一遇設(shè)計(jì)洪水，創(chuàng)造一個(gè)安定、良好的生活、生產(chǎn)和建設(shè)環(huán)境，避免因洪澇災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)卦斐傻母鞣N損失。本工程項(xiàng)目的實(shí)施，技術(shù)上安全可靠，經(jīng)濟(jì)上合理可行。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]SL 252—2000，水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]SL 265—2001，水閘設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]SL 379—2007，水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]SL 74—95，水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]GB 50286—2013，堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：陳澤琦]