甸邊子攔河閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

孫 利，呂宏飛，李亞文，門(mén) 飛

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

甸邊子攔河閘是太子河流域內(nèi)的一座永久性攔河閘，位于新賓滿(mǎn)族自治縣葦子峪鎮(zhèn)甸邊子村，主要的建筑物包括進(jìn)水閘、沖砂閘、溢流堰段、兩岸邊墻及兩岸堤防。工程于1975年建成，型式為曲線型實(shí)用堰。其工程效益是以灌溉，兼顧防洪的綜合利用水利樞紐工程，可灌溉200 hm2水田，既是新賓縣對(duì)太子河開(kāi)發(fā)的骨干工程之一，又是新賓縣發(fā)展經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程之一。

1 閘址區(qū)水文地質(zhì)

設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用《遼寧省中小河流設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》（中等流域設(shè)計(jì)洪水——遼寧產(chǎn)匯流計(jì)算方法，適用于300～1 000 km2）計(jì)算，50年一遇洪峰流量為3 210 m3/s，20年一遇洪峰流量2 610 m3/s。

工程區(qū)位太子河上游河段，兩岸山體屬中低山地形，山頂呈長(zhǎng)梁狀，河谷較寬闊，屬U型谷，兩岸一級(jí)階地發(fā)育寬闊，階地較平坦。階地高出河床2～5 m，河床寬150～200 m。

該區(qū)基底主要有太古界大面積混合巖（M）和混合花崗巖（Mr），分布地段出露太古界青白口系釣魚(yú)臺(tái)組石英砂巖（Qnd），第四系（Q）為坡積和沖洪積松散堆積物，厚2～5 m。

覆蓋層為卵石，基巖為弱風(fēng)化石英砂巖。卵石層滲透系數(shù)K=1.2×10-1cm/s，允許承載力400 kPa；基巖透水率q=5 lu，允許承載力2 000 kPa。

工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為小于0.05 g，地震基本烈度小于Ⅵ度，屬相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)。

2 工程總布置

按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定確定甸邊子攔河閘工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級(jí)別為3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，消能防沖的洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。根據(jù)相關(guān)部門(mén)的安全鑒定結(jié)論及安全鑒定核查意見(jiàn)，確定甸邊子攔河閘為三類(lèi)閘，應(yīng)進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。閘址應(yīng)保持不變，與原設(shè)計(jì)相同。

除險(xiǎn)加固后的甸邊子攔河閘由溢流堰、沖砂閘、進(jìn)水閘三部分組成。閘軸線總長(zhǎng)175 m，沿閘軸線從左至右依次布置進(jìn)水閘、沖砂閘和溢流堰。

恢復(fù)原設(shè)計(jì)溢流堰長(zhǎng)152.30 m，拓寬溢流壩底板寬6 m，壩頂高程采用原設(shè)計(jì)高程347.35 m。采用自由式溢流，將原溢流堰上游漿砌石鑿除至346.00 m高程，下游漿砌石鑿除至344.05 m高程，中間水撼砂部分用混凝土置換，新增消能設(shè)施。

沖砂閘布置在溢流堰左側(cè)，底板頂高程346.05 m，底板寬6 m，采用4孔沖砂，單孔凈寬3 m，閘頂設(shè)啟閉機(jī)平臺(tái)。

進(jìn)水閘布置在沖砂閘左側(cè)，底板頂高程346.25 m，底板寬6 m，共1孔，孔口凈寬2.2 m，進(jìn)水閘墩厚1 m。閘頂設(shè)啟閉機(jī)平臺(tái)和沖砂閘相接。

對(duì)外交通設(shè)置在進(jìn)水閘左側(cè)，利用原有鄉(xiāng)村公路，不滿(mǎn)足要求的進(jìn)行拓寬和鋪設(shè)。

3 除險(xiǎn)加固方案確定

3.1 溢流堰

1）由對(duì)原攔河閘的復(fù)核可知，原溢流堰表面剝蝕，經(jīng)抽檢混凝土強(qiáng)度及碳化深度均不滿(mǎn)足要求。此次加固設(shè)計(jì)，將原溢流堰表面混凝土鑿除并置換，恢復(fù)堰體右段水毀部分。

消能方式調(diào)整：原溢流堰段設(shè)計(jì)無(wú)消能設(shè)施，此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)補(bǔ)充消能設(shè)施。原堰型不能形成戽流消能，此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)選用底流消能，消能防沖標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇。

堰型調(diào)整：由于消能方式和洪水標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化，因此溢流堰體型需調(diào)整。經(jīng)復(fù)核計(jì)算可知堰體基底應(yīng)力不符合規(guī)范要求，需將壩體基礎(chǔ)順?biāo)鞣较蚣娱L(zhǎng)至6.0 m。

2）溢流堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)溢流堰采用開(kāi)敞式實(shí)用堰，堰面為WES型曲線，堰頂高程347.35 m，將原溢流堰體上部漿砌石鑿除至344.85 m高程，下部漿砌石鑿除至344.05 m高程，中間水撼砂部分用混凝土置換，將堰體底寬拓寬至6 m，堰體垂直水流方向總長(zhǎng)152.30 m。

溢流堰下游新建消力池，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。堰體與消力池平順連接，消力池總長(zhǎng)17.50 m，池深1.05 m，底板厚0.5 m。底板設(shè)φ28錨筋，間排距2.0 m，入巖3.0 m。消力池底板設(shè)排水孔，排水孔間排距2.0 m。

3.2 沖砂閘

1）由對(duì)原攔河閘的復(fù)核可知，原沖砂閘底板均發(fā)生貫穿性裂縫，大面積混凝土剝離脫落，大多地方粗骨料裸露，有的地方已經(jīng)露筋。閘墩混凝土剝蝕嚴(yán)重，部分碳化，且產(chǎn)生了不規(guī)則的裂縫，粗骨料與鋼筋外露，鋼筋銹蝕嚴(yán)重。沖砂閘閘門(mén)損毀，啟閉設(shè)備已丟失，已失去調(diào)節(jié)的功能。此次設(shè)計(jì)需要更新金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，沖砂閘結(jié)構(gòu)依據(jù)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。

2）沖砂閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)沖砂閘為平底閘，恢復(fù)原沖砂閘閘底板頂高程346.05 m。閘底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建基在原沖砂閘底板上。沖砂閘順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)6.00 m，垂直水流方向總寬18.50 m，總凈寬12.00 m，恢復(fù)原沖砂閘沖砂能力，滿(mǎn)足原沖砂閘總凈寬，此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)沖砂閘共4孔，單孔凈寬3.0 m。依據(jù)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備需要確定邊墩厚1.00 m，中墩厚1.50 m。

沖砂閘每孔布置1扇平板鋼閘門(mén)，閘門(mén)采用手動(dòng)螺桿啟閉的方式。閘頂設(shè)2層平臺(tái)，下面一層為閘門(mén)檢修平臺(tái)，兼做人行通道，檢修平臺(tái)寬4.00 m，頂高程352.38 m；上面一層為啟閉設(shè)備平臺(tái)，平臺(tái)寬2.70 m，頂高程355.38 m。

沖砂閘下游接消力池，閘底板與消力池采用1∶4斜坡段連接。消力池總長(zhǎng)23.00 m，池深1.40 m，底板厚0.50 m，設(shè)φ28錨筋，間排距2.0 m，入巖3.0 m。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。消力池底板設(shè)排水孔，排水孔間排距2.0 m。

3.3 進(jìn)水閘

1）由對(duì)原攔河閘的復(fù)核可知，原進(jìn)水閘渠首已沖毀，下游邊墻部分被沖毀，閘門(mén)及啟閉設(shè)備損毀，胸墻表面水泥砂漿掛面剝落，粗骨料已外漏，部分箍筋及受力筋外露銹蝕。進(jìn)水閘修建時(shí)未考慮消能措施，導(dǎo)致下游土渠沖刷嚴(yán)重，邊坡擴(kuò)大，渠底產(chǎn)生不同程度的沖坑。

2）進(jìn)水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)進(jìn)水閘在原址上拆除重建，恢復(fù)原進(jìn)水閘底板頂高程346.25 m。閘底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建基高程345.25 m，坐落在卵石基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)承載力能滿(mǎn)足要求。閘底板下部鋪設(shè)10 cm厚素混凝土墊層?；謴?fù)原進(jìn)水閘灌溉能力，此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)恢復(fù)原進(jìn)水閘孔口尺寸為2.2 m×1.2 m，共1孔。進(jìn)水閘順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)6.00 m，垂直水流方向總寬4.20 m。

進(jìn)水閘布置1扇平板鋼閘門(mén)，閘頂設(shè)胸墻；閘門(mén)采用手動(dòng)啟閉的方式，閘頂設(shè)2層平臺(tái)。下面一層為閘門(mén)檢修平臺(tái)，兼做人行通道，檢修平臺(tái)寬4.00 m，頂高程352.38 m；上面一層為啟閉設(shè)備平臺(tái)，平臺(tái)寬2.70 m，頂高程355.38 m。

進(jìn)水閘下游接消力池，閘底板與消力池采用1∶5斜坡段連接。消力池總長(zhǎng)6.00 m，池深0.30 m，底板厚0.30 m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；消力池設(shè)排水孔，排水孔間排距2.00 m。

4 結(jié)語(yǔ)

除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是在保證原工程功能及安全的前提下，以最少的成本獲取最大的效益，這要求設(shè)計(jì)者對(duì)原工程的功能和效益有深入的把握。此次設(shè)計(jì)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入調(diào)查研究，通過(guò)復(fù)核計(jì)算、理論分析，并與現(xiàn)行規(guī)范對(duì)比，找到了成本與效益相平衡的最佳方案。