沁河綜合治理工程1 號(hào)壅水壩工程設(shè)計(jì)

張李拴

（沁水縣水務(wù)局工程技術(shù)站，山西 沁水 048200）

隨著沁水縣城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)?shù)卣畤@“沁河流域特色城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略”，編制了《晉城沁河生態(tài)景觀廊道概念規(guī)劃》《山西省晉城市沁河端氏至潤(rùn)城段綜合治理修建性規(guī)劃》。沁河綜合治理工程端氏鎮(zhèn)1 號(hào)壅水壩是以上規(guī)劃中的一處壅水建筑物，蓄水后可回水至古鎮(zhèn)逸苑公園北側(cè)，公園整體在蓄水區(qū)范圍內(nèi)。

1 壅水壩工程概況

沁河1 號(hào)壅水壩，位于端氏河與沁河匯流口下游約365 m，壩高3 m，壩長(zhǎng)144 m，設(shè)計(jì)河底高程559.4 m，蓄水高程562.4 m。防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇，最大洪峰流量為1 898 m3/s。工程任務(wù)是在河道內(nèi)蓄水美化，改善水生態(tài)環(huán)境。

沁河1 號(hào)壅水壩壩基主要為全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級(jí)配不良礫，結(jié)構(gòu)松散滲透性較強(qiáng)，建議挖除表層卵石混合土、級(jí)配不良礫后，進(jìn)行分層回填、碾壓或夯實(shí)，以消除壩基存在的滲漏及滲透穩(wěn)定問題。左右壩肩主要為全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級(jí)配不良礫、砂巖、泥巖，自然條件下岸坡穩(wěn)定性較好，主要存在繞壩滲漏問題。建議將液壓壩兩壩端與防洪堤或巖體相接，壩基防滲與蓄水區(qū)防滲相連，形成統(tǒng)一防滲體，保證液壓壩蓄水和壩基滲流穩(wěn)定。再者，壩后設(shè)消能池、海漫等消能措施，防止壩后沖刷。

2 壅水壩選型

在符合防洪標(biāo)準(zhǔn)，滿足兩岸防洪前提下，修建壅水壩，打造人造河道蓄水、濱水景觀，在兩岸布置搭建親水平臺(tái)。在城市河道蓄水、濱水美化景觀工程中，橡膠壩和液壓升降壩較為普遍。橡膠壩是高分子合成材料制成的具有薄壁柔性結(jié)構(gòu)的壅水建筑物。根據(jù)本工程的具體條件，對(duì)橡膠壩和液壓升降壩壩型的工程性能、工藝技術(shù)、投資經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，見表1。

橡膠壩和液壓升降壩，對(duì)河道行洪影響小，運(yùn)行方便；單跨長(zhǎng)，需要的混凝土隔墩少，對(duì)景觀的不利影響小。從經(jīng)濟(jì)、景觀及性價(jià)比等方面綜合比較，本工程推薦采用液壓升降壩。

表1 景觀壅水壩比較

3 液壓壩工程設(shè)計(jì)

3.1 液壓壩工程布置

以液壓升降壩底部為軸，采用一排液壓缸直頂活動(dòng)攔水壩的背面，實(shí)現(xiàn)升壩蓄水，降壩行洪。液壓壩壩高3 m，設(shè)計(jì)河底高程559.40 m，壩長(zhǎng)144 m。壩體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土閥式基礎(chǔ)，邊墻采用C 30 鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)，消能池邊墻采用C 30 鋼筋混凝土懸背式擋土墻結(jié)構(gòu)。中央控制室設(shè)在液壓壩左岸處，平面尺寸6.0 m×13.8 m×3.6 m（長(zhǎng)×寬×高），為單層磚混結(jié)構(gòu)。

3.2 水力機(jī)械

3.2.1 液壓泵站選型

為保證液壓壩工作安全可靠，液壓泵站采用一工一備。液壓泵站型號(hào)YZL 2250-C11.5KW/2-3，液壓電器控制柜選YZW 11.5KW/2，液壓缸為HSG 180/150/120-2040（2 支）、HSG 160/130/100-2040（44 支）。

3.2.2 液壓系統(tǒng)組成

液壓系統(tǒng)主要由油箱、液壓泵、電機(jī)、溢流閥、換向閥、管道等附件組成。該系統(tǒng)采用一用一備，以確保工作正常完成。油箱采用鋼板焊接而成，用于盛裝液壓油。高壓軟管由耐液體的合成橡膠內(nèi)膠層，一層或多層鋼絲增強(qiáng)層，耐氣候性能優(yōu)良的合成橡膠外膠層組成；外膠層外也可增添織物輔助層加固。軟管采用2T 型號(hào)（兩層鋼絲編織的液壓橡膠管）。液壓缸缸筒采用無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑珩磨。活塞桿為優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料。前耳環(huán)與活塞桿采用整體結(jié)構(gòu)，以保證較高的強(qiáng)度。

按要求采購(gòu)的液壓裝置、自動(dòng)化裝置由制造廠按批號(hào)配套供應(yīng)，液壓系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下：

額定工作壓力16 MPa；系統(tǒng)最高壓力25 MPa；油箱容量2 250 L；電機(jī)功率11.5 kW×2；電機(jī)轉(zhuǎn)速1 460 r/min；電磁鐵電壓24 V；電機(jī)電壓380 V。

3.3 電氣

3.3.1 用電負(fù)荷及供電電源

在管理房旁設(shè)箱式變電站一座，電壓等級(jí)為10/0.4 kV，容量為30 kVA。箱式變電站T 接于附近10 kV線路，型號(hào)為L(zhǎng)GJ-50，長(zhǎng)度1 000 m。

3.3.2 用電負(fù)荷及供電電源

箱式變電站高壓側(cè)，采用線路變壓器接線，變壓器選用SCB 10 型低損耗節(jié)能型變壓器；變壓器高壓側(cè)，采用封閉內(nèi)充SF 6 的環(huán)氧樹脂澆注殼體的負(fù)荷開關(guān)—熔斷器的組合電氣。低壓側(cè)，采用單母線接線方式，低壓出線為12 回，供各閘門及管理用房用電。液壓升降設(shè)備控制柜，采用降壓?jiǎn)?dòng)方式。

4 壅水壩施工方案

4.1 施工總體布置

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286—2013）和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201—2014）的規(guī)定，永久工程建筑物的級(jí)別為5 級(jí)，施工導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇（P=20%），導(dǎo)流流量沁河為164 m3/s，端氏河為47 m3/s。

4.2 主要施工方法

施工導(dǎo)流采用分期導(dǎo)流方式，建筑物分2 期施工；攔河建筑物施工處，修筑上、下游圍堰及縱向圍堰圍護(hù)，利用束窄河床泄流，開挖明渠泄流。

導(dǎo)流建筑物采用土石圍堰，結(jié)構(gòu)型式為梯形斷面，堰高平均為1.55～2.95 m，堰頂寬度為4 m，迎水面坡比為1∶2，背水面為1∶1.5，迎水面采用編織袋土進(jìn)行護(hù)坡、護(hù)底。導(dǎo)流明渠為土渠，底寬10 m，邊坡為1∶1。

圍堰施工采用1 m3挖掘機(jī)挖填，74 kW 推土機(jī)集料、壓實(shí)。圍堰填筑材料，首先利用基坑開挖的卵石混合土，然后就近河床取料，工程施工完成后對(duì)圍堰進(jìn)行拆除。

圍堰內(nèi)的滲水匯流至1.5 m×1.5 m×2.0 m 的集水坑內(nèi)。在井邊設(shè)置水泵，將水從集水井中抽排。每個(gè)基坑選用2 臺(tái)離心泵，不間斷抽排至圍堰外的河槽內(nèi)。

液壓壩施工：土方開挖采用1 m3挖掘機(jī)挖，就近堆放，用于回填；土方回填利用開挖料，采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。險(xiǎn)工、控導(dǎo)工程主要有鉛絲石籠結(jié)構(gòu)，在河灘地適當(dāng)平整，就地安放。格賓石籠采用機(jī)械吊運(yùn)就位，人工堆放塊石；防滲墻，采用沖擊鉆機(jī)三班倒開槽，液壓抓斗成槽施工，導(dǎo)管法澆筑混凝土。

5 結(jié)語(yǔ)

液壓升降壩，具有壩體跨度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支撐可靠、操作靈活、施工方便、耐久性好、水力條件優(yōu)越、易于制造和建造等優(yōu)點(diǎn)。屬低水頭擋水建筑物，對(duì)于城鎮(zhèn)河流景觀尤其適用，可形成寬闊的水面，營(yíng)造城鎮(zhèn)風(fēng)光帶，壩上易于形成瀑布景觀，可有效改善人文環(huán)境，提升城鎮(zhèn)景觀效果。