淺談珠巖攔河閘除險加固措施

王 燕

（煙臺市城市水源工程運行維護中心，山東 煙臺 264000）

煙臺市大沽夾河珠巖攔河閘修建于1998年。工程設計洪水標準為20 年一遇，設計流量2 020 m3/s；校核洪水標準為50 年一遇，校核流量2 808.4 m3/s。閘門高3.5 m，分12 孔，其中中間4 孔液壓翻板閘門，每孔凈寬8 m；左右各4 孔水力自動翻板閘門，每孔凈寬15.96 m。攔河閘一次性最大蓄水量124 萬m3，年調(diào)節(jié)水量800 萬m3。主體工程由鋪蓋、底板、消力池、海漫和防沖槽等組成。工程與上下游橡膠壩聯(lián)合調(diào)度運用，可向市區(qū)供水5 萬m3/d，灌溉農(nóng)田33 hm2。

1 攔河閘存在的問題

1.1 運行維護費高

珠巖攔河閘所處的大沽夾河屬于山洪河道，洪水來臨，大水挾雜著樹木，對閘板、閘墩、軌道、液壓啟閉系統(tǒng)等工程造成不同程度的破壞。每次洪水過后，需采取機械設備對閘址處河道進行清障、一系列的維修工程，耗費大量的人力、物力、財力，運行維護費逐年遞增。2012 年對珠巖攔河閘液壓系統(tǒng)進行改造，對閘門及支墩進行加強處理。2014 年初對閘門支承板、軸擋板等部分鐵件進行了更換，對閘墩的部分裂縫采取環(huán)氧砂漿處理，對所有閘門板支墩進行了清理并噴刷環(huán)氧樹脂進行防碳化處理。一年需多次對液壓系統(tǒng)調(diào)試，才能保證液壓系統(tǒng)的正常工作。

1.2 工程安全隱患突出

1）水閘設計防洪標準不滿足河道的防洪標準。水閘原設計洪水標準為20 年一遇，校核洪水標準為50 年一遇。而外夾河規(guī)劃防洪標準為50年一遇。

2）水閘為12 孔自動翻版閘（其中4 孔液壓啟閉閘門），汛期受樹木等漂浮物堵塞，啟閉困難，嚴重影響防洪安全。

3）水閘底板抗裂不滿足規(guī)范要求。鋼筋混凝土支墩剝落、露筋銹蝕，強度和抗裂不滿足要求。

4）鋼筋混凝土閘門混凝土強度低于設計標準，面板存在孔洞、溶蝕、露筋，止水設施老化，漏水嚴重，影響安全運行。

5）液壓啟閉系統(tǒng)及電氣設備老化、損壞嚴重，壓力不足，啟閉困難；閘門軌道、連桿等金屬結(jié)構銹蝕嚴重，影響閘門的正常運行。

2 原因分析

一是當年建設珠巖攔河閘時大沽夾河還沒有防洪治理規(guī)劃。二是經(jīng)過多年洪水沖刷破壞，液壓啟閉系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不靈活。三是洪水期間，閘前水位迅速壅高，超出了翻板泄水閘的設計荷載，使閘門扭曲變形，止水橡膠破壞。四是近幾年來連續(xù)干旱，上游河道挖砂嚴重，河床凹凸不平，植被破壞，當洪水來臨時，上游的漂浮物堆積在閘前及支墩上，影響了翻板閘的正常翻轉(zhuǎn)。五是洪水過后，樹木、雜草及生活垃圾盤踞閘址處，人工無法清理干凈，再采用挖掘機清除，費用高，并且機械作業(yè)對閘板、啟閉系統(tǒng)及止水橡膠等都有破壞。由此確定對珠巖攔河閘進行除險加固。

3 除險加固方案選擇

結(jié)合河道和工程的實際情況，在基本保留原消能防沖工程的情況下，珠巖攔河閘除險加固工程擬定了兩種方案進行比較。

3.1 方案一：橡膠壩壩高3.5 m

設計2 孔長170.3 m，壩高3.5 m 的橡膠壩，設計蓄水量124 m3，工程投資818.4 萬元。

3.2 方案二：橡膠壩壩高3.7 m

設計2 孔170.3 m，壩高3.7 m 的橡膠壩，設計蓄水量144 m3，工程投資958.2 萬元。

兩種方案優(yōu)點是都能從根本上徹底解除工程隱患，泄水能力強，操作靈活，管理方便。缺點是新舊混凝土不易結(jié)合，新老止水可能銜接不好。方案一設計蓄水量保持原狀，方案二設計蓄水量增大。

按照經(jīng)濟合理、技術可行、運行可靠、管理方便的原則，經(jīng)綜合比較，確定選用方案二。

4 除險加固處理措施

4.1 下游消能防沖工程

根據(jù)《水閘設計規(guī)范》（SL 265-2016），對下游消能防沖重新計算。通過計算，現(xiàn)有消力池池深、海漫長度、防沖槽長度滿足設計要求。因此保留下游原有消力池、海漫、防沖槽等工程。

4.2 橡膠壩主體工程

1）底板。底板采用C25 鋼筋混凝土平底板。根據(jù)壩袋塌落的尺寸確定底板12.6 m，其中壩袋上游1.55 m，下游3.73 m，壩袋上下游錨固點凈距6.87 m。底板頂面高程為8.5 m，厚0.6 m，下設0.1 m 厚C15 素混凝土墊層，底板首末端設有2 m深的齒墻，原翻板閘底板下游2.1 m 予以保留。

2）壩袋。橡膠壩壩袋設計高度3.7 m，為充水式壩袋，充水量為3 752 m3。

3）錨固。錨固形式為雙錨固螺栓壓板式，壩袋上、下游側(cè)及兩側(cè)均采用外錨固。壩袋固定在底板上，形成一個封閉的水袋。

4）超壓溢流管。溢流管采用DN300 鋼管。在橡膠壩兩端設置超壓溢流管與壩袋相聯(lián)通，管出口高程與設計內(nèi)壓高度齊平。當充水高度超過設計內(nèi)壓值時，水就從溢流管流出，可保證壩袋不致超壓而破壞。

4.3 上游進水工程

上游設10 m 長C25 鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.3 m，下設厚0.1 的C15 素混凝土墊層，首端設1.0 m 深的齒墻，末端設1.0 m 深齒墻。原翻板閘鋪蓋拆除5.9 m，未拆除部分作為墊層置于新鋪蓋之下，重新再澆筑鋪蓋混凝土。

4.4 電氣設計

1）用電負荷的計算。18.5 kW 充水水泵2 臺，30 kW 強排管道泵2 臺，日常用電25 kW?？紤]用電負荷主要是水泵電機，充水水泵與強排管道泵不同時工作的情況。

2）變壓器容量。根據(jù)《電力工程設計手冊》，結(jié)合工程的用電負荷計算變壓器的額定容量，最后選擇一座箱變額定容量100 kVA 的變壓器，電壓等級380/220 V。

4.5 充排水系統(tǒng)

1）控制房及水源?？刂品吭O計兩層，每層10 m2左右。地面下層布設充水水泵，強排管道泵、電機、控制閥門等；地面上層布設操作平臺。

2）水泵的選擇及充水方式。充水水泵采用同型號2 臺潛水泵，均為工作水泵，流量400 m3/s，揚程10.5 m，功率18.5 kW；排水水泵2 臺，采用單泵流量650 m3/s，揚程10.0 m，功率30 kW，一用一備。壩袋充水采用機充方式。一臺泵工作或者兩臺泵工作。兩臺泵工作，大大縮短充水時間。壩袋在無水的情況下，將其充水至設計壩高，實際充水時間小于5 h。

3）排水方式。壩袋排空采取自排、強排和強排自排結(jié)合三種方式。正常情況下，采用壩袋自排，節(jié)省費用，排水時間1.6 h；洪水來臨或上游橡膠壩放水，需要壩袋強排放水，強排時間4.0 h；緊急情況下，采取強排自排結(jié)合，排水時間1.0 h。

4.6 控制系統(tǒng)設計

控制運用主要采用自動控制方式。包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制設備、傳輸設備、中央控制室設備。在停電或特殊情況下采用手動控制閥門。水泵及閘閥的運行均在操作臺上操作，對壩袋內(nèi)水位、水壓以及閘閥的開啟度進行監(jiān)視和控制。

2019 年珠巖攔河閘改建成橡膠壩順利竣工，經(jīng)過2 個汛期洪水考驗，及時化解工程風險隱患，取得了明顯效果。