臨沂市岸堤水庫溢洪閘除險加固方案比選

謝紅梅 ，李倩雯 ，常倩倩

（1.臨沂市岸堤水庫管理處，山東 臨沂 276200；2.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014）

岸堤水庫溢洪道位于主壩南部約1.2 km處，總長1 640 m，由進水渠、控制段、泄槽消能段和出水渠四部分組成。其中控制段由右閘、裹頭和左閘組成。右閘1966年建成運用，為5孔寬頂堰閘，單孔凈寬10.0 m。中墩厚1.6 m，閘底板頂高程167.0 m，采用10.0 m（寬）×9.3 m（高）弧形鋼閘門。由于右閘規(guī)模偏小，不能滿足水庫保安全要求，1982年對溢洪閘進行擴建，在右閘北側(cè)相距68.5 m處擴建左閘，左、右兩閘之間為裹頭（其中有斷層穿過）。左閘軸線比右閘上移4.0 m，左閘10孔，單孔凈寬14.0 m，中墩厚2.0 m，采用14.0 m（寬）×12.2 m（高）弧形鋼閘門，閘底板高程164.0 m，駝峰堰頂高程164.5 m，閘室長29.0 m。

經(jīng)安全鑒定溢洪閘存在的主要隱患包括：兩閘閘墩、右閘底板的配筋不滿足規(guī)范要求；兩閘閘墩、底板、機架橋、牛腿、橋梁和泄槽護底等存在多條裂縫，鋼筋混凝土抗裂不滿足規(guī)范要求；邊墩外側(cè)繞滲現(xiàn)象嚴重，影響工程安全；左閘底板局部脫空；泄槽底板混凝土剝蝕嚴重；左閘挑流鼻坎基礎淘刷嚴重等問題。

1 設計標準及主要指標

1.1 設計標準

本次岸堤水庫除險加固洪水設計標準100年一遇，校核標準10 000年一遇。溢洪道消能防沖設計洪水標準50年一遇。主壩、溢洪道（閘）、輸水洞等主要建筑物級別為2級。防汛管理道路等級參照公路三級，設計速度40 km/h。橋梁設計標準汽車荷載等級參照公路-Ⅱ級，抗震設防烈度為8度。

1.2 主要設計指標

岸堤水庫死水位160.30m，死庫容1683萬m3。興利水位176.0 m，興利庫容45 939萬m3；50年一遇防洪高水位177.45 m；100年一遇設計洪水位177.51 m；10 000年一遇校核洪水位180.33 m，調(diào)洪庫容30 371萬m3。除險加固后總庫容77 930 萬 m3。

2 溢洪閘加固方案比較

岸堤水庫溢洪閘擋水高度較大，庫內(nèi)正常蓄水時溢洪閘擋水高度達11.5 m，目前屬山東省水庫溢洪閘擋水高度較大者，且位于地震設防烈度8°區(qū)域。在不加高主壩的原則條件下，溢洪道分兩級控泄：20年一遇洪水時泄量2 000 m3/s（下游河道安全泄量），50年一遇洪水時泄量4 000 m3/s。根據(jù)水庫現(xiàn)狀實際情況，設計人員通過計算論證分析，提出6個方案進行比較。

1）方案1：左閘閘墩全部拆除加固為單孔13.0 m、10孔開敞式寬頂堰閘，堰頂高程164.5 m，保留原閘底板，在原閘墩位置重新澆筑中、邊墩。中墩厚3.0 m，邊墩采用衡重式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與原閘墩底板打錨筋連接。閘孔寬度由原來的14.0 m減少至13.0 m，孔數(shù)不變?nèi)詾?0孔；右閘局部拆除加固為5孔溢流壩，壩長56.4 m，壩頂高程177.45 m，壩頂設5孔工作橋。該方案控制段過流斷面總凈寬為180.0 m?？杀软椯M用10 994.77萬元。

該方案優(yōu)點是左閘閘墩拆除重新澆筑，結(jié)構(gòu)整體性好；強震區(qū)抗震性能好；削減洪峰較好，削峰可達53.45%；左閘新舊閘墩聯(lián)結(jié)鑿毛工作量減少，降低了施工難度，理論上可縮短施工工期。缺點是左閘原閘底板與新閘墩結(jié)合部位仍存在安全隱患；與方案2相比工程費用增加近800萬。

2）方案2：左閘閘墩局部拆除，保留部分原閘墩（173.5m以下）。其余同方案1。該方案控制段過流斷面總凈寬為180.0m。可比項費用10198.80萬元。

該方案優(yōu)點是左、右閘均利用原有閘墩，具有投資最省的優(yōu)勢；削減洪峰較好，削峰可達53.45%。缺點是左閘閘墩新舊結(jié)合，整體性差，易留下安全隱患；抗震性能差；左閘墩新舊聯(lián)結(jié)需鑿毛打錨筋，施工難度大。

3）方案3：左閘閘墩局部（173.5 m高程以上）拆除加固為單孔12 m、10孔開敞式駝峰堰閘，堰頂高程164.5 m。閘墩厚度由2.0 m加固至4.0 m，閘孔寬度由原來的14 m減少至12 m，孔數(shù)不變?nèi)詾?0孔。右閘全部拆除改建為單孔12 m、5孔開敞式寬頂堰閘，堰頂高程167.0 m。該方案控制段過流斷面總凈寬為180 m，可比項費用16 357.33萬元。

該方案優(yōu)點是左閘利用原有閘墩加固厚度至4.0 m，結(jié)構(gòu)整體性可靠度高于方案2；右閘全部拆除改建成新閘，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性好；削減洪峰43.97%。缺點是工程費用居6個方案最高；削減洪峰能力下降，比方案1降低10%；左閘墩加固厚度達4.0 m，新舊閘墩結(jié)合部位易留下安全隱患，施工難度大。

4）方案4：左閘全部拆除，改建為單孔12 m、12孔開敞式駝峰堰閘，堰頂高程164.5 m；右閘封堵加固為混凝土心墻砂殼壩，壩頂高程182.5 m，壩頂設防汛道路總寬9.0 m。該方案控制段過流斷面總凈寬為144 m，可比項費用10 198.58萬元。

該方案優(yōu)點是左閘全部拆除改建為新閘，結(jié)構(gòu)整體性好；抗震穩(wěn)定性好；右閘改建為砂殼壩，具有投資最省的優(yōu)勢；調(diào)度控制運用簡單，泄流流態(tài)好于其它方案；削減洪峰較好，可達49.29%。缺點是遇超大洪水，右閘封堵成砂殼壩不參與泄洪，水庫調(diào)度運用靈活性降低；改變了原水庫具有兩個溢洪閘的功能態(tài)勢。

5）方案5：左閘同方案4；右閘同方案1。該方案控制段過流斷面總凈寬為194 m，可比項費用11 725.81萬元。

該方案優(yōu)點是左閘拆除改建為新閘，結(jié)構(gòu)整體性好；抗震穩(wěn)定性高；右閘局部拆除加固，降低了工程費用；削減洪峰48.45%。缺點是與方案1相比工程費用增加730萬。

6）方案6：左閘同方案4；右閘同方案3。該方案控制段過流斷面總凈寬為204 m，可比項費用14 964.41萬元。

該方案優(yōu)點是左、右閘均改建為單孔寬度12 m新閘，安全整體性好，從根本上消除了安全隱患；左、右閘均為12 m閘孔，便于統(tǒng)一調(diào)配；削減洪峰38.41%。缺點是削減洪峰能力下降，比方案1降低15%；工程費用較高；溢洪閘規(guī)模偏大，不能較好利用水庫現(xiàn)有庫容；溢洪閘孔口寬度小，孔數(shù)多，調(diào)度運行相對繁瑣。

上述6個方案調(diào)洪計算成果見表1。

表1 6個方案調(diào)洪計算成果表

3 溢洪閘加固方案選定

上述比較可知，從削減洪峰效果分析：方案1、方案2具有較好優(yōu)勢，溢洪道下泄流量最小，在保證主壩安全的情況下，充分利用了原有庫容。從工程投資方面分析：方案4、方案2、方案1工程費用較省，具有優(yōu)勢。從結(jié)構(gòu)安全可靠度分析：方案 6、方案 5、方案 4、方案 1、方案 3、方案 2結(jié)構(gòu)安全可靠度逐次遞減。其中，方案3、方案6由于削減洪峰效果較差，工程費用偏高，首先棄之。由于方案4，右閘封堵成砂殼壩后不再參與泄洪，水庫遭遇超大洪水時，主壩安全性降低，盡管工程費用最低，也棄之。

方案1、方案2具有相似性，區(qū)別在于方案1左閘閘墩全部拆除重新澆筑，方案2保留部分閘墩。但通過抗震動力分析成果可知，閘墩與排架柱、牛腿連接的整體性可靠度要求較高。且安全鑒定現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，原左溢洪閘閘墩裂縫大部分為豎向貫通性裂縫，豎向貫通性裂縫位置均位于牛腿上、下游兩側(cè)距牛腿1～3 m處，且中墩左右兩側(cè)裂縫位置基本一致，左閘閘墩裂縫寬度0.1～3.1 mm。若保留部分原閘墩，新舊閘墩之間需要通過打錨筋連接，其整體可靠性降低，且受施工質(zhì)量影響較大，易留有安全隱患。

同時，經(jīng)安全復核，閘墩鋼筋已嚴重銹蝕，現(xiàn)狀閘墩混凝土強度測定值25.5 MPa，混凝土強度等級已不滿足耐久性要求。方案2的結(jié)構(gòu)安全可靠度低于方案1，因此棄之。

方案1、方案5相比，均具有閘壩結(jié)合，遭遇超標準洪水時可參與泄洪，工程調(diào)度運用靈活的優(yōu)勢。方案5在結(jié)構(gòu)安全性可靠度方面高于方案1，但工程費用高730萬，同時削減洪峰的能力、利用現(xiàn)有庫容調(diào)洪能力均低于方案1。因此，溢洪閘加固規(guī)模方案推薦采用方案1。