清徐縣白石河交叉閘建設(shè)與運行探析

張 森

（清徐縣邊山水利管理站，山西 清徐 030400）

1 工程建設(shè)

1.1 工程概況

白石河流域總面積62.9km2，白石河交叉閘位于清徐縣城東北部、白石河入汾口與汾河二壩西干渠十字交叉處，是一座以防洪、灌溉為主兼顧工業(yè)供水的中型水閘，保護下游5個企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施和1000余口人的防洪安全。該閘1963年竣工運行，2009年水閘安全鑒定結(jié)論為4類閘。2011年5月11日，山西省水利廳組織專家核查同意白石河交叉閘為4類閘。

建設(shè)前存在的主要問題，水閘過流能力嚴重不足、土建結(jié)構(gòu)老化，下游消能設(shè)施破損嚴重，閘門銹蝕變形，啟閉設(shè)備損壞，電纜及配電設(shè)備年久失修。針對上述存在問題及安全鑒定結(jié)論，為了確保水閘安全運行，繼續(xù)發(fā)揮其應(yīng)有的效益，需對本交叉閘進行除險加固。本次除險加固后洪峰流量標準為20年一遇187m3/s，校核洪峰流量標準為50年一遇302m3/s。

1.2 工程任務(wù)

根據(jù)山西省發(fā)展和改革委員會的晉發(fā)改投資發(fā)［2015］461號文，對《清徐縣白石河交叉閘樞紐除險加固工程初步設(shè)計報告》的批復(fù)。確定本次工程主要任務(wù)，對原白石河上下游閘進行拆除，在考慮濱河西路南延工程本段的景觀需要，以及滿足白石河防洪要求和西干渠灌溉輸水的前提下，新建鋼壩閘。

2013年12 月、2014年5月，省水利廳、發(fā)改委，先后分別以晉水規(guī)計［2013］640號文和晉發(fā)改設(shè)計［2014］683號文，對《清徐縣白石河交叉閘樞紐除險加固工程初步設(shè)計的》做出批復(fù)。核定工程建設(shè)內(nèi)容：原白石河東、西閘拆除改建，汾河二壩西干渠恢復(fù)，交通橋及管理房工程。概算總投資1761萬元，其中申請中央投資1056萬元，省級投資352萬元，市級配套財政補助資金353萬元。白石河交叉閘樞紐除險加固工程劃工期為1年。

1.3 工程等級及建筑物級別

根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2001）并結(jié)合本次除險加固設(shè)計，確定白石河交叉閘為中型閘，工程等別為III等，其主要建筑按3級，次要建筑按4級，臨時工程按5級設(shè)計。地震烈度為8°，需要采取抗震構(gòu)造措施。

1.4 工程地質(zhì)

白石河交叉閘范圍內(nèi)地層分布，新生界第四系洪沖積（Q4pal）灰黃、淡黃、黃褐、淡紅色低液限粘土，夾低液限粉土、級配不良砂、粉土質(zhì)砂。

白石河河堤及西干渠堤壩為人工填土（Qs）。地下水類型為松散巖類孔隙水，含水層為第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級配不良礫、級配不良砂等松散堆積層，低液限粉土、低液限粘土為相對隔水層。地下水位標高為995～996.9m，與河水位相近。松散巖類孔隙水接受大氣降水補給和側(cè)向徑流補給，向河流下游排泄。

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）附錄規(guī)定，砂層地震液化復(fù)判為采用標準貫入錘擊數(shù)法。判定為液化土，液化等級為中等-嚴重。

1.5 工程設(shè)計

新建白石河交叉閘與汾河二壩西干渠十字交叉，既要確保白石河主汛期行洪，又要兼顧西干渠夏澆和兩庫調(diào)水。須在西干渠與交叉閘交叉處，增加兩處導(dǎo)流涵洞，便于西干渠運行時，白石河小流量泄洪，實現(xiàn)渠、河同時運行。

1.6 鋼壩閘工程

鋼壩閘工程作為本項目的重中之重，要求造型新穎、形象美觀、簡單實用。鋼壩閘是一種新型的、跨度大、底軸驅(qū)動的翻板閘門，它具有雙向擋水，啟閉靈活、開關(guān)無級可調(diào)、無礙河流、環(huán)境優(yōu)化、數(shù)字化控制等優(yōu)點。由兩側(cè)啟閉機室的獨立液壓系統(tǒng)，驅(qū)動轉(zhuǎn)動底軸來控制門葉的啟閉；適用于寬度小于100m，河道坡度較小的河流。能起到蓄水、泄洪、排澇的功能。

1.7 鋼壩閘安裝

根據(jù)招標文件的技術(shù)條款和要求，優(yōu)化設(shè)計施工圖紙，并對閘門原材料進行取樣，做理化分析試驗，出具試驗報告。認真嚴格檢查采購的規(guī)格材料清單、合格證書、證件、試驗報告。組織設(shè)計、監(jiān)理、施工等參建人員，進行技術(shù)交底，掌握技術(shù)要求、工藝要求和關(guān)鍵性技術(shù)措施等。每個成員堅持質(zhì)量為先、各負其責、分工協(xié)作、層層把關(guān)。

2 施工中出現(xiàn)的問題

2.1 閘基地震液化問題

閘基存在地震液化問題，必須采取措施消除閘基的液化土層。工程采用碎石擠密樁，處理深度為閘基基礎(chǔ)以下15m，并采取結(jié)構(gòu)措施，防止因地震液化引起閘基變形，造成交叉閘建筑物變形破壞。

2.2 基坑開挖涌水問題

白石河為常年流水河谷，西閘北側(cè)土質(zhì)為粉細砂，基坑建基面低于河水位及地下水位，基坑開挖出現(xiàn)涌水問題。工程降水采用明排及井排相結(jié)合的措施，在施工基礎(chǔ)開挖前，每隔10m設(shè)置一個排水管井，然后用水泵進行不間斷抽水，降低地下水位。在基礎(chǔ)開挖后，在基礎(chǔ)底鋪20cm石子墊層，在旁邊挖一口深基坑，不間斷抽水，將水位控制在基坑底以下，防止水位升高影響墊層施工。

2.3 冬季保溫問題

白石河交叉閘除險加固工程合同工期為1年，施工單位在《投標文件》施工組織設(shè)計中沒有考慮冬季施工，原計劃主體工程在2016年5月～7月進行施工。但在2015年11月18日，接到山西省水利廳水管處下發(fā)的“晉水管便［2015］31號”《關(guān)于加快推進大中型病險水閘除險加固工作進程的通知》，通知要求2015年底完成建設(shè)任務(wù)。

項目部立即作出響應(yīng)，調(diào)動人員和設(shè)備于2015年11月21日開工，在施工過程中采取冬季施工保溫措施，確保工程質(zhì)量。具體措施為，搭保溫棚、生火以提高施工部位溫度，混凝土添加外加劑，做好保溫防凍工作，并做好地面排水工作，保證冬季排水暢通。

3 閘門運行問題與對策

3.1 運行故障處理

在閘門正常狀態(tài)下啟門、閉門時，左右啟閉機出現(xiàn)不同步問題。當運行行程差超過30，會自動停機，故障報警，紅燈閃爍。處理方法：先進行故障復(fù)位，根據(jù)運轉(zhuǎn)情況確定左點或右點模式，手動糾偏，調(diào)整左右閘門數(shù)值，保持同步。

閘門運行時，出現(xiàn)變頻器故障，打開控制柜，關(guān)閉變頻器，休息10min后重新啟動。

顯示屏幕出現(xiàn)電機故障，一般為電機跳閘，打開控制柜，合上對應(yīng)的電機電源。若電源正常，則檢查對應(yīng)的電機，測試每臺電機的運轉(zhuǎn)情況。

停電，先把設(shè)備模式，從市電供應(yīng)改為發(fā)電機模式，啟用備用發(fā)電機。

3.2 鋼壩閘工程漏水處理

西干渠常年輸水，鋼壩閘工程底軸與混凝土止水為單向止水，出現(xiàn)局部滲漏。鋼壩閘止水，分為底止水與側(cè)止水兩部分，設(shè)計均采用鋼結(jié)構(gòu)埋件固定橡皮的形式。

底止水安裝，首先組裝底止水埋件，并澆筑埋設(shè)于二期混凝土內(nèi)，閘體安裝完成后，將橡皮固定于底止水埋件上。橡皮現(xiàn)場打孔，采用壓板和固定螺栓固定；橡皮始終處于固定位置，且不隨底軸轉(zhuǎn)動，橡皮與底軸始終保持貼緊狀態(tài)；隨著水位升高、水壓增加，橡皮在水壓的作用下與底軸貼合越來越緊，底止水橡皮均勻壓縮、緊貼閘門底轉(zhuǎn)軸外徑圓弧面，從而達到止水效果。

側(cè)止水設(shè)計方式與底止水相同，側(cè)止水橡皮緊貼在兩側(cè)胸墻的大理石表面，與底止水不同之處在于側(cè)止水沒有埋件，采用鋼結(jié)構(gòu)支撐固定于門葉兩側(cè)，將橡皮壓緊與兩側(cè)側(cè)墻貼合，達到止水效果。

3.3 啟閉機室漏水問題

底軸與啟閉室鏈接段存在輕微滲漏，在啟閉機室內(nèi)部增加了全自動浮球污水泵。

啟閉機室處于地下，內(nèi)部環(huán)境潮濕，極易對啟閉機室內(nèi)電機產(chǎn)生影響，為了防止電機發(fā)生故障，在啟閉機室頂部加裝排風系統(tǒng)，每天定時對室內(nèi)空氣進行循環(huán)排風，達到除濕的效果。

3.4 增加視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為方便觀測河流水情、閘門啟閉、液壓系統(tǒng)、啟閉機鎖定等運行運轉(zhuǎn)情況，在啟閉機室內(nèi)部及閘門上方增加了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可在管理室內(nèi)對河道、閘門周邊及4個啟閉機室內(nèi)部進行24h監(jiān)控。

4 工程效益

清徐縣白石河交叉閘樞紐除險加固工程完工后，解決了白石河入汾口，調(diào)節(jié)白石河泄洪兼顧西干渠農(nóng)田灌溉、工業(yè)供水的難題，在經(jīng)歷了兩個主汛期的大水檢驗后，白石河交叉閘樞紐運行狀況良好，充分發(fā)揮了應(yīng)有的工程效益，為清徐縣縣域經(jīng)濟的快速發(fā)展提供了堅強的安全保障。