門坎哨攔河閘除險(xiǎn)加固工程方案設(shè)計(jì)

李 帥，龍菲菲

（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）

1 工程概況

門坎哨攔河閘位于渾河水系主河段紅頭山鎮(zhèn)境內(nèi)干流上，位于清源縣紅透山鎮(zhèn)門坎哨村村東，是一座具有灌溉效益的水閘，擔(dān)負(fù)著閘址以下246.67hm2水田的灌溉任務(wù)。

該工程設(shè)計(jì)于1990年，始建時(shí)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用5年一遇，過(guò)閘流量為670.79m3/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇，過(guò)閘流量為1460.31m3/s。工程由進(jìn)水閘、泄沙閘、自由溢流堰和自潰土堤等組成。攔河閘長(zhǎng)度為200.0m，溢流壩堰型為WES實(shí)用堰，戽流消能，堰高1.2m，堰上分散布設(shè)10孔泄沙閘，每孔凈寬2.5m。

2013年8月，清原縣發(fā)生洪災(zāi)，渾河北口前水文站出現(xiàn)6720.00m3/s洪峰流量，重現(xiàn)期為300年一遇，受其影響的門坎哨攔河閘絕大部分被沖毀，殘余部分已無(wú)法利用。

此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，工程等別為大（2）型Ⅱ等工程，主要建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水為50年一遇，消能防沖建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，50年一遇洪水復(fù)核，攔河閘正常高水位149.58m，設(shè)計(jì)水位151.92m，校核水位153.18m。

2 水閘除險(xiǎn)加固方案擬定

2.1 橡膠壩方案（方案一）

維持?jǐn)r河閘軸線基本不變，主河道布置橡膠壩，橡膠壩左側(cè)布置泵房、右側(cè)集中布置2孔泄洪沖沙閘，泄洪沖沙閘右側(cè)岸邊重建進(jìn)水閘室，并對(duì)閘址上下游部位淤積的泥沙進(jìn)行疏浚清淤，對(duì)近處堤岸護(hù)坡加固。

拆除原溢流壩砌石體，由原溢流壩改造為橡膠壩，壩高1.6m，橡膠壩分4跨，單跨長(zhǎng)59.5m，溢流前緣長(zhǎng)度共241.0m，橡膠壩充脹頂高程149.60m，底板頂高程148.00m；在橡膠壩右側(cè)新建2孔泄洪沖沙閘，單孔寬3.0m，中墩厚1.5m，邊墩厚1.0m，底板頂高程147.80m，橡膠壩和泄洪沖沙閘均采用底流消能；橡膠壩左側(cè)布置橡膠壩控制泵房，橡膠壩充水水源通過(guò)盲溝從上游河道內(nèi)取水；重建右岸進(jìn)水閘室，共2孔，孔口尺寸1.5m×1.2m（寬×高），進(jìn)水閘底板頂高程148.50m，高于泄洪沖沙閘底板高程0.70m，結(jié)構(gòu)尺寸及控制高程與現(xiàn)狀進(jìn)水閘基本相同；泄洪沖沙閘、進(jìn)水閘閘門均為平板鋼閘門，采用手動(dòng)螺桿啟閉機(jī)控制；橡膠壩、泄洪沖沙閘、進(jìn)水閘均坐落于圓礫基礎(chǔ)上；對(duì)河道進(jìn)行適當(dāng)清淤，對(duì)兩岸原有護(hù)坡的殘缺損壞部位進(jìn)行修補(bǔ)加固。

2.2 閘壩結(jié)合方案（方案二）

維持?jǐn)r河閘軸線基本不變，主河道采用泄洪沖沙閘和自由溢流壩結(jié)合布置形式，重建進(jìn)水閘室，對(duì)閘址上下游部位淤積的泥沙進(jìn)行疏浚清淤，對(duì)近處堤岸護(hù)坡加固。

拆除原溢流壩砌石體，右岸集中布置10孔泄洪沖沙閘，總長(zhǎng)116.5m，單孔寬10.0m，中墩厚1.5m，邊墩厚1.0m，分縫墩厚2.0m，底板頂高程147.80m，閘門采用電動(dòng)啟閉方式。閘室上游設(shè)置順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度為5.0m的混凝土水平鋪蓋段，下游接消力池。左岸新建自由溢流壩，壩軸線沿垂直河道方向布置，總長(zhǎng)133.5m。溢流壩壩高3.6m，壩頂高程149.58m，底寬7.2m，建基高程145.98m。溢流壩分9個(gè)壩段，靠近泄洪沖沙閘的壩段長(zhǎng)13.5m，其余8個(gè)壩段長(zhǎng)均為15.0m。左岸邊墩與左岸邊墻結(jié)合布置，右岸邊墩與泄洪沖沙閘左閘墩結(jié)合布置。溢流壩下游側(cè)設(shè)1道深0.5m的齒槽，后接消力池和海漫。重建右岸進(jìn)水閘室，共2孔，孔口尺寸1.5m×1.2m（寬×高），進(jìn)水閘底板頂高程148.50m。

3 方案比較

1）攔河閘布置方面：方案一多布置1個(gè)泵房，方案二多8孔泄洪沖沙閘，2個(gè)方案難易程度相近。

2）過(guò)流能力方面：方案一在設(shè)計(jì)洪水時(shí)上游水位比方案二低0.41m，校核洪水時(shí)上游水位低0.23m；方案一的過(guò)流能力大于方案二，出現(xiàn)差別的原因是方案二有133.5m長(zhǎng)的自由溢流壩段相對(duì)阻水，而方案一橡膠壩坍壩后河道全斷面過(guò)水。所以，在過(guò)流能力方面，方案一優(yōu)于方案二。

3）施工方面：方案一在澆筑橡膠壩底板混凝土、兩孔泄洪沖沙閘、進(jìn)水閘、泵房和取水盲溝施工時(shí)，可同時(shí)作業(yè)，施工干擾少，僅安裝橡膠壩袋時(shí)需要先完成底板混凝土，但安裝橡膠壩袋比較簡(jiǎn)單，不占直線工期，而且兩孔泄洪沖沙閘金屬結(jié)構(gòu)安裝量少。方案二需要先澆筑底板混凝土，然后施工10孔泄洪沖沙閘閘墩、檢修平臺(tái)、啟閉機(jī)排架、工作平臺(tái)和起閉機(jī)房，最后金屬結(jié)構(gòu)安裝和啟閉設(shè)備安裝調(diào)試，而且安裝調(diào)試工作量比方案一大很多，還要預(yù)埋閘門和啟閉機(jī)埋件，每道工序必須按順序進(jìn)行，占直線工期長(zhǎng)，施工工序也比方案一多且繁雜。所以，在施工方面，方案一優(yōu)于方案二。

4）運(yùn)行管理方面：方案一的橡膠壩壩頂自由溢流泄水，高水位時(shí)自動(dòng)坍壩泄洪，無(wú)需人工操縱，排洪安全度高，消耗電能少，日常檢修維護(hù)工作量較小，管理方便。橡膠壩袋使用壽命為20年左右，如果把更換橡膠壩袋成本計(jì)入運(yùn)行費(fèi)用，方案一的年平均運(yùn)行費(fèi)稍高于方案二，當(dāng)壩袋漏水需要修補(bǔ)時(shí)，可用草袋做臨時(shí)圍堰進(jìn)行壩袋破損修補(bǔ)。方案二采用電動(dòng)啟閉機(jī)操縱閘門，消耗電能多，汛期需要值班人員不間斷值守，隨時(shí)開(kāi)閘泄洪；如果長(zhǎng)期開(kāi)閘，又失去了水面景觀，鋼閘門及其啟閉設(shè)備的日常維護(hù)工作量比方案一大很多。在運(yùn)行管理方面，方案一優(yōu)于方案二。

5）防止泥沙淤積方面：方案一，在進(jìn)水閘進(jìn)口附近集中布置2孔泄洪沖沙閘，閘底板高程低于橡膠壩底板高程0.2m，低于進(jìn)水閘底板高程0.7m，橡膠壩底板高程低于進(jìn)水閘底板高程0.5m，橡膠壩、泄洪沖沙閘可同時(shí)沖沙，可以基本解決進(jìn)水閘口門的淤積問(wèn)題。方案二與方案一的泄洪沖沙閘閘底板高程相同，但方案二的133.5m長(zhǎng)溢流壩段不具有拉沙功能，在拉沙效果上較方案一稍差。

6）景觀方面：橡膠壩充脹后的袋頂仍低于兩岸路面，當(dāng)壩頂溢水時(shí)宛如瀑布飛泄，在陽(yáng)光映照下泛出銀光閃閃。方案二的攔河閘機(jī)房高于路面，本來(lái)波光粼粼流水潺潺的優(yōu)美水帶被高大的建筑物攔腰截?cái)?，破壞了基本形成的沿河風(fēng)景。所以，在景觀方面，方案一遠(yuǎn)優(yōu)于方案二。

7）工程投資方面：方案一、二投資見(jiàn)表1，由表1可以看出，方案一工程投資比方案二少152.2萬(wàn)元，方案一優(yōu)于方案二。

表1 橡膠壩方案和閘壩結(jié)合方案投資比較

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述比較得知，在布置上2個(gè)方案難易程度均等，在防止泥沙淤積、過(guò)流能力、施工、運(yùn)行管理、景觀和投資方面方案一均優(yōu)于方案二。橡膠壩方案的最大優(yōu)點(diǎn)是泄洪安全，對(duì)于建在城區(qū)的擋水建筑物尤為重要。綜合分析，推薦選用方案一，即橡膠壩方案。門坎哨攔河閘除險(xiǎn)加固工程方案的比較分析可為類似工程提供借鑒、參考。