哈爾濱市松北灌排體系一期工程景觀閘設計

付 彥

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

1 工程概況

哈爾濱市松北灌排體系及水生態環境建設工程位于松花江北岸，西為哈爾濱市與肇東市交界處，南為松花江干流，東為呼蘭河、北為肇蘭新河。涉及哈爾濱市松北區和呼蘭區兩個行政區，即松北區的松北鎮、松浦鎮、萬寶鎮、樂業鎮和對青山鎮，呼蘭區的利民開發區，總面積578 km2。

本著“以水定城”的指導方針，通過人工水系湖泊建設、引清補源、沿岸綠化、濕地保護和制度建設等，打造松北區完善的河湖連通的河網體系，需興建哈爾濱市松北灌排體系渠道與人工湖相連的景觀閘。

《水閘設計規范》(SL 265—2001)，灌排渠系上的水閘，其級別可按現行的《灌溉與排水工程設計規范》(GB 50288—99)的規定確定，同時，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2000)，穿堤水工建筑物的級別，按所在堤防工程的級別和與建筑物規模相應的級別高者確定，確定天璣湖進水閘工程級別為4級。

根據2001年國家地震局編制的國家標準(GB 18306—2001)1/400萬《中國地震動參數區劃圖》，本區地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，地震基本烈度為6度，根據《水工建筑物抗震設計規范》(SL 203—97)規定，確定主要建筑物地震設計烈度采用基本烈度，即地震設計烈度為6度，可不進行抗震計算。

2 基本資料

2.1 水文氣象

1)哈爾濱市松北區規劃區域面積為578 km2，地勢低洼，自古是松花江和呼蘭河的洪泛區。地勢西高東低，高程在118.5～115 m，整個松北城區全部在洪水淹沒范圍內。100 a一遇洪水位122.5 m，淹沒水深4～7.5 m，屬于洪水高風險地區。嫩江上游有尼爾基水利樞紐，第二松花江中游有梯級水電站白山、紅石和豐滿電站。如今松花江干流哈爾濱呼蘭河口下游修建了大頂子航電樞紐，樞紐運行回水影響到松北新區。

2)哈爾濱地處中溫帶，屬半濕潤大陸性季風型氣候，四季分明，春季風大干旱，夏季短暫多雨，秋季冷涼霜旱，冬季漫長寒冷。城區多年平均氣溫3.5℃，全年1月為最冷月份，平均氣溫為－19.7℃;全年7月份最熱，月平均氣溫23.1℃。哈爾濱歷年地層凍結深度，最深為2.12 m，最淺為1.54 m，平均為1.9 m。松花江冰凍厚度為1.2～1.5 m，歷年平均封江日期為11月下旬，開江時間為4月上旬。

2.2 建筑物特征水位

水閘特征水位見表1:

表1 水閘特征水位參數表 m

3 工程地質

天璇湖出水閘所在地貌單元屬松花江左岸漫灘，地勢平坦，地面高程115.0 m。揭露底層為第四系全新統沖洪積層。表層為耕植土，局部為填土，厚0.5～2.0 m性狀差;其下分布土黃色軟塑狀粉質黏土和松散狀細沙⑥－1互為層狀分布，厚度1.5～4.5 m，部分地段夾中砂，中密狀態，以下為灰色細沙，呈松散～稍密狀。夾硬塑狀灰色粉質黏土，厚度為1.5～5.0 m;下部為中砂和粗砂或礫砂，多呈中密狀態。層厚一般1～5.0 m，最厚為10 m，分布較連續，局部夾硬塑狀灰色粉質黏土，互層狀分布。

地下水位埋藏較淺，埋深1.8 ～4.3 m，分布高程114.25 ～118.70 m，屬第四系孔隙潛水，受大氣降水補給，向松花江排泄。含水層為細沙、中砂及粗砂礫砂，中等透水。

閘基工程地質評價:閘建基于覆蓋層中，由于土層性狀變化較大，強度不高，層厚不穩定，而且建基土層為砂層，透水性中等，地下水位較高，若采用擴大基礎，施工時涌水量大，基坑穩定性差，給施工增加難度，建議采用碎石樁基礎較適宜。

4 設計技術參數

天璣進出水閘、天璇進出水閘及松浦支渠進水閘總體布置型式一致，本文僅對天璣湖進水閘設計技術參數進行闡述。

天璣湖進水閘位于天璣湖樁號K20+670.500位置處，閘室控制點坐標見表2:

表2 天璣湖進水閘閘室控制點坐標

天璣湖位于發生渠與松浦支渠交匯處，天璣湖的進水渠與發生渠連接，出水渠與松浦支渠連接。在天璣湖進水渠上布置進水閘和交通橋，進水閘中心線樁號為發生渠K20+670.5。進水渠渠底高程112.23 m，進水閘上游設計水位114.00 m，相應正常運行水深 1.77 m，上游最高水位114.50 m，最低水位113.43 m，進水閘共1孔，單孔凈寬18 m，閘門采用底軸驅動式翻板閘門，具有雙向擋水功能，在發生渠行洪水時擋發生渠最高水位114.50 m，在發生渠檢修防空時擋天璣湖設計水位113.90 m。進水閘上游側布置天璣湖進水閘交通橋，交通橋連接發生渠巡河堤，橋梁長度23.4 m，橋梁凈寬 7.0 m，凈寬18.0 m。

天璣湖進水閘主要建筑物由閘前混凝土鋪蓋、閘室段、海漫段及兩岸翼墻組成。上游鋪蓋為鋼筋混凝土，鋪蓋頂高程112.23 m，順水流方向長度為 10.0 m，厚0.5 m，其下設10 cm厚混凝土墊層，混凝土鋪蓋與兩側混凝土擋墻、啟閉機室及閘底板間設一道橡膠止水帶。

閘室段為現澆鋼筋混凝土結構，閘底板長15.0 m，閘門前部底板長度9.0 m，板厚3.30 m，閘底板頂高程為112.23 m;閘門后部底板長度6.00 m，板厚2.50 m，閘底板頂高程為111.43 m。閘室底板下部鋪設10 cm素混凝土墊層，墊層下鋪設30 cm厚碎石墊層，底板前后分別設高1.0 m、寬0.5 m、坡比1∶1的齒墻。閘底板兩側啟閉機室兼做作閘墩，與閘底板為一整體結構。

啟閉機室長15.0 m，寬6.0 m，與閘底板整體連接，啟閉機室共設兩層，下層設有液壓啟閉設備，上層為配電室及管理層，下層底板頂高程111.43 m和113.57 m，上層底高程為116.42 m。基礎處理方式同閘室底板。

經過消能防沖計算在進水閘下游設置海漫，用以控制閘后水深，改善水流條件。海漫段長14.1 m，寬度18.0 m，設1∶15斜坡與渠底連接，海漫上部為40 cm厚混凝土，下部為10 cm素混凝土墊層、10 cm碎石墊層、10 cm中粗砂墊層、無紡布，底板上布置間排距2.0 m×2.0 m的排水孔。海漫末端設防沖槽，長度4.5 m，深度2.0 m，寬度與海漫段寬度相同，拋填塊石。

閘室鋪蓋段上游側、海漫段兩側均設混凝土懸臂式擋土墻與渠道兩岸相接，墻后回填開挖棄渣料，兩岸翼墻分別連接左右岸綠地，并回填漫坡與左右岸道路相接。翼墻基礎處理方式同閘室底板。

天璣湖進水閘交通橋主要建筑物由兩岸橋臺、橋梁及上部結構組成。交通橋橋梁全長21.4 m，凈寬5.0 m，道路中心線為橋梁結構中心線。橋梁為20.0 m裝配式后張法預應力混凝土簡支空心板梁，梁高0.90 m。上游鋪蓋段兩側擋墻兼做交通橋橋臺，擋墻為半重力式鋼筋混凝土結構，兩側墻下分別設6根現澆混凝土鉆孔灌注樁，樁徑1.0 m，樁深25.0 m。

本工程設計地震烈度為6度，不考慮地震液化問題。由于節制閘所處位置地質條件較差，基礎均為承載力很小的松散～稍密細砂或中砂土層，易產生滲透變形，對閘基礎穩定不利，故根據地質建議對閘底板基礎采用碎石樁進行基礎處理，碎石樁樁徑0.5 m，間排距2.0 m×2.0 m，呈梅花形布置。根據建筑物基礎各個部位地質條件進行不同的分區樁深長度的確定。

［1］中水東北勘測設計研究有限責任公司.哈爾濱市松北灌排水系改擴建及水生態環境建設一期工程初步設計報告［R］.長春:中水東北勘測設計研究有限責任公司，2012.

［2］水利部.SL 482—2011灌溉與排水渠系建筑物設計規范［S］.北京:水利電力出版社，2011.

［3］水利部.SL 265—2001水閘設計規范［S］.北京:水利電力出版社，2001.