某雙向擋水節(jié)制閘工程的方案設(shè)計分析

楊艷軍

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

某雙向擋水節(jié)制閘工程的方案設(shè)計分析

楊艷軍

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

南運(yùn)河捷地節(jié)制閘為雙向擋水，且閘基坐落在粉土地基上，根據(jù)工程這一特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，方案設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化比較，取得了較好的成果。

節(jié)制閘；雙向擋水；方案設(shè)計

1 工程說明

南運(yùn)河捷地節(jié)制閘是引黃濟(jì)津潘莊線路應(yīng)急輸水工程永久性閘涵建設(shè)工程之一。引黃濟(jì)津潘莊線路應(yīng)急輸水工程，由山東省德州市黃河潘莊渠首新建倒虹吸穿岔河后入河北省南運(yùn)河，至天津市九宣閘，線路全長約390km。

根據(jù)1971年《捷地減河擴(kuò)建工程設(shè)計》，為保證南運(yùn)河分洪安全，結(jié)合考慮滄州市區(qū)兩岸工農(nóng)業(yè)用水及市區(qū)美化，修建了由節(jié)制閘、船閘組成的北陳屯樞紐。近30a來，由于滄州地區(qū)地下水的超量開采造成附近地面嚴(yán)重下沉，其中北陳屯節(jié)制閘沉降量達(dá)到2.5m，基本上已喪失擋水功能。因此結(jié)合南運(yùn)河安全輸水整治，新建南運(yùn)河捷地節(jié)制閘，位于捷地分洪閘和捷地船閘之間，與捷地分洪閘共同組成捷地樞紐工程，兩者統(tǒng)一調(diào)度、聯(lián)合運(yùn)用，便于洪水調(diào)度。

由河道規(guī)劃，南運(yùn)河四女寺～捷地分洪閘行洪180m3/s，捷地分洪閘～冀津界行洪90m3/s。南運(yùn)河捷地節(jié)制閘工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，50a一遇設(shè)計洪水位9.73m，過閘流量90m3/s。考慮滄州市市區(qū)美化，閘下游設(shè)計洪水位8.0m。

借助相鄰的捷地泄洪閘地質(zhì)勘探報告，附近建基面以下10m范圍內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)沖積相形成的粉土和粉質(zhì)粘土。粉土層層底標(biāo)高1.56～2.46m，平均2.01m。粉質(zhì)粘土層厚度7.4～7.9m，平均7.6m；層底標(biāo)高-5.44～-5.84m，平均-5.64m。 該區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度0.6m。工程地震動峰值加速度0.1g，相應(yīng)地震基本烈度7度區(qū)。

2 設(shè)計條件分析

（1）從地形圖看，南運(yùn)河捷地樞紐河段河勢彎曲呈“S”形，新建節(jié)制閘位于彎道拐點(diǎn)附近。該處河底寬上游為30m，下游為20m。由于新建節(jié)制閘過水?dāng)嗝孑^小，在總體布置上應(yīng)注意和上下游河道的連接。

（2）南運(yùn)河河道橫斷面呈“U”字形，河槽底高程4.0m，右岸堤頂高程12.0m左右，左岸灘地高程10.50m左右，兩岸坡比1∶2.0～1∶3.0。

（3）從地質(zhì)條件看，河道底部及兩岸為粉土層。該土層滲流穩(wěn)定性較差，在防滲設(shè)計上應(yīng)采用適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施。

（4）從水位條件看，該閘修建后南運(yùn)河下游市區(qū)段由于景觀生態(tài)環(huán)境的要求將處于長期蓄水狀態(tài)，當(dāng)上游無水時工程即出現(xiàn)反向擋水情況。在閘室穩(wěn)定分析和閘門設(shè)計時應(yīng)重點(diǎn)考慮這一工況。

（5）南運(yùn)河工程所在河段無交通要求，節(jié)制閘上部可不設(shè)交通橋。

3 工程設(shè)計方案確定

3.1 閘底板高程的確定

根據(jù)實(shí)測地形圖，南運(yùn)河在原捷地分洪閘和捷地閘之間河底高程為4.0m左右，按照河道不沖不淤原則確定閘底板高程與河底齊平為4.0m。

3.2 閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計

閘室設(shè)計涉及閘型、孔寬、閘墩和兩岸連接結(jié)構(gòu)的選型。

（1）閘型。一般水閘閘型有開敞式和封閉式，新建捷地閘閘底板高程4.0m，設(shè)計水位9.73m,設(shè)計水頭較高，且該為節(jié)制閘，兼有行洪要求，故采用開敞式。

（2）閘室結(jié)構(gòu)。閘室結(jié)構(gòu)采用三孔一聯(lián)整體式結(jié)構(gòu)。經(jīng)水力計算，新建節(jié)制閘若通過設(shè)計流量，閘室過水?dāng)嗝鎸挾葹?8m，擬布置3孔。單孔寬度采用6.0m。

（3）閘墩。閘墩的厚度根據(jù)門槽的布置和結(jié)構(gòu)受力的要求，中墩采用1.0m，邊墩0.8m，墩頂高程為12.5m。閘墩的長度根據(jù)上部結(jié)構(gòu)包括檢修便橋、工作門及檢修門布置要求，定為長10.0m。閘室段長度采用12.0m。

（4）閘底板厚度。根據(jù)斷面受力和剛度相匹配的原則閘底板的厚度采用1.3m。

（5）兩岸連接結(jié)構(gòu)型式。水閘兩岸連接結(jié)構(gòu)型式有放坡式和圓弧翼墻式。圓弧翼墻優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)流性能好，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，對地基承載力要求較高，且土方回填量較大，投資較高。放坡式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是閘前、閘后水流條件不好，但考慮能節(jié)省投資，故推薦采用。

4 工程布置

南運(yùn)河捷地節(jié)制閘由上游防護(hù)段、閘室段和下游消能防沖段三大段組成。

（1）上游防護(hù)段長20m，由漿砌石護(hù)砌、鋼筋混凝土防滲板兩部分組成。

（2）閘室段長12m，底板高程4.0m，單孔凈寬6m，共3孔。閘室采用三孔一聯(lián)的整體式結(jié)構(gòu)。閘底板寬21.6m，厚1.3m，中墩厚1.0 m，邊墩厚0.8m。閘墩上設(shè)3座檢修便橋，以及啟閉機(jī)排架和閘門操作室。閘室安裝檢修閘門和工作閘門。工作閘門設(shè)3扇平面定輪鋼閘門和3臺固定卷揚(yáng)啟閉機(jī)，一門一機(jī)布置。在工作閘門下游側(cè)設(shè)3孔檢修閘門門槽和1扇檢修疊梁閘門。采用移動式電動葫蘆啟吊檢修閘門。閘室上游端底板下設(shè)一道高壓定噴灌漿防滲墻，防滲墻重直水流方向長66m，墻底高程-8.30m。兩岸連接結(jié)構(gòu)型式采用放坡式。

（3）下游消能防沖段長度為64m，由消力池段、海漫段及拋石防沖槽段等部分組成。防沖槽后以1∶5的倒坡與下游河底相連。

全閘順?biāo)飨蚩傞L101m。

5 防滲排水設(shè)計

由于南運(yùn)河捷地節(jié)制閘為雙向擋水，且閘基坐落在粉土地基上，故防滲排水設(shè)計是一個重點(diǎn)。根據(jù)SL265—2001《水閘設(shè)計規(guī)范》，當(dāng)閘基為粉土?xí)r，閘室上游宜采用鋪蓋和垂直防滲體相結(jié)合的布置型式，垂直防滲體宜布置在閘室底板的上游端。故本工程采用水平和垂直防滲相結(jié)合的布置型式，閘室上游設(shè)10m長鋼筋混凝土水平鋪蓋，閘底板上游端下部設(shè)一道高壓定噴灌漿防滲墻，防滲墻重直水流方向長66m，墻底高程-8.30m。高壓定噴灌漿防滲墻防滲效果較少，投資較低，且適宜在粉土地基中采用。

6 方案設(shè)計計算情況

結(jié)合工程布置情況，經(jīng)水閘水力計算、閘室穩(wěn)定計算、閘室沉降計算、閘室結(jié)構(gòu)計算、水閘抗?jié)B穩(wěn)定計算及消能防沖計算等，計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

7 結(jié)語

通過對南運(yùn)河捷地節(jié)制閘的水文、地質(zhì)等基本資料進(jìn)行分析，本著工程安全、實(shí)用且能節(jié)省投資的思路，對工程布置方案進(jìn)行了設(shè)計比較。尤其是針對閘基坐落在粉土地基上，且為雙向擋水這一特殊性，方案設(shè)計采取了特別的防滲排水措施。最終取得了合理的方案設(shè)計成果。

［1］李煒.水力計算手冊［K］.北京：中國水利水電出版社,2006.

［2］陳寶華,張世儒.水閘［M］.北京：中國水利水電出版社,2003.

［3］SL265—2001,水閘設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］河北省水利水電勘測設(shè)計研究院.引黃濟(jì)津潘莊線路南運(yùn)河捷地節(jié)制閘工程初步設(shè)計報告［R］.2010.

［5］周氏,章定國,鈕新強(qiáng).水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊［K］.北京：中國水利水電出版社,1998.

［6］李崇智,等.跌水與陡坡［M］.北京：水利電力出版社,1982.

Two-way Retaining Controlling Sluice Analysis of Engineering Design

YANG Yan-jun
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower,Tianjin300250,China）

The South Canal Jie Di Sluice adopted the two-way retaining,and land-based powder falls on the base gate,according to the characteristics of project and the actual situation,optimizing the design to obtain good results.

sluice;two-way retaining;design

TV34

A

1672-9900（2011）05-0043-02

2011-07-22

楊艷軍（1978—），男（漢族），河南滑縣人，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計工作，（Tel）13820201323。