引嫩擴建渠首樞紐泄洪閘工程施工防汛計算

李方石

( 黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江 大慶163000)

引嫩擴建渠首泄洪閘工程位于嫩江主河道，尼爾基樞紐下游28 km處，施工期間受洪水威脅較大，是影響工程施工安全的最大因素，可能發生圍堰漫頂和消力池上浮冒頂淹沒基坑，將前功盡棄，造成極大經濟損失并影響工程進度。泄洪閘施工導流按設計標準為5 a一遇天然洪水，等于10 a一遇有尼爾基水庫調節洪水標準，流量為3 950 m3/s，相應水位177.02 m，修筑圍堰頂部高程為179.8 m。根據洪水預測，如遇超標準洪水時，提前準備防汛物資，并制定防洪度汛預案，采取加高圍堰和基坑壓重等技術措施，保證工程施工期內工程安全。

1 5 a一遇洪水防汛技術措施

1.1 5 a一遇洪水圍堰防汛措施

根據水文資料，5 a一遇洪水的天然狀態洪峰流量為3 950 m3/s，相應水位為177.02 m，設計圍堰高程為5 a一遇洪水高程，設計超高2.78 m，堰頂高程179.8 m。故圍堰滿足5 a一遇洪水的度汛要求。

1.2 5 a一遇洪水基坑抗浮計算方法

經計算，當外江水位達到5 a一遇時，蓋重小于水頭，基坑底板不穩定( 詳見后附《五年一遇基坑抗浮計算表》) 。計算方法是:將基坑分為進口石籠、鋪蓋、閘室、消力池海漫、結束段等部分，每部分取6個點位，計算該點黏土層下界即地下水位以上的蓋重，包括黏土層、封底混凝土、閘底板混凝土等蓋重之和，與此時水頭( 即5 a一遇水位和該點地下水位的差值) 相比較，水頭乘以安全系數1.1，如蓋重小于水頭，說明該點不穩定，可能發生上浮或冒頂，應采取增大壓重措施。以下10 a一遇和20 a一遇洪水基坑抗浮計算方法同上。基坑蓋重計算見圖1，計算公式為:

圖1 基坑蓋重計算示意圖

1.3 5 a一遇洪水基坑壓重措施

擬采取的相應措施為: 所有建筑物頂面采用當地比較豐富的砂礫料作為壓重，按照抗浮計算的水頭對各部位作相應厚度砂礫料鋪填。進口鋪蓋部位砂礫料鋪填砂礫料厚度2.05 m; 對于閘室段的閘墩鋼筋混凝土施工完畢的部分，按照閘室底板面積計算為自身總壓重t =720m3×2.4t/m3=1 728 t，平均單位面積的壓重為1728t/( 22.5 ×18.5) =4.15 m，完全能夠滿足閘室自身抗浮要求。對于閘墩鋼筋混凝土未施工部位，砂礫料壓重厚度為1.76 m; 對于消力池部位計算其壓重厚度為2 m;對于海漫石籠護砌部位，計算其壓重厚度為1.25 m。

2 10 a一遇洪水防汛技術措施

2.1 10 a一遇洪水圍堰防汛措施

據水文資料，10 a一遇洪水天然狀態洪峰流量為5 850 m3/s，相應的水位高程為177.79 m，按照設計預留的超高1.50 m 計算，則圍堰的頂高程應該為177.79 +1.5 +0.5 =179.79 m。實際圍堰頂高程為179.80 m，剛好滿足度汛要求。

2.2 10 a一遇洪水基坑防汛措施

當外江水位達到10 a 一遇時，即相應水位177.79 m，經基坑穩定計算，基坑內混凝土底板不穩定。進口鋪蓋部位鋪填砂礫料厚度3.39 m; 對于閘室的閘墩鋼筋混凝土施工完畢的部分，閘墩壓重達4.15 m，能夠滿足閘室抗浮要求。對于閘墩鋼筋混凝土未施工部位，砂礫料鋪壓重厚度為1.85 m; 消力池壓重厚度為2.5 m; 海漫石籠護砌部位壓重厚度為1.78 m。

3 20 a一遇洪水防洪技術措施

3.1 20 a一遇洪水圍堰防汛措施

根據水文資料，20 a一遇洪水的天然狀態洪峰流量為7 800 m3/s，相應的水位高程為178.51 m。設計圍堰頂高程為179.80 m，按照設計預留的超高1.50 m計算，則圍堰的頂高程應該為178.51 +1.5 +0.5 =180.51 m。較現有的圍堰頂高程高出0.71 m，故按照原圍堰的斷面型式在圍堰頂加設編織袋裝砂礫筑子堤進行加高。

按照10 ～20 a一遇洪水圍堰型式計算，在原有圍堰的基礎上加高0.71 m，子堤采用編織袋裝土砌筑0.71 m厚，2.0 m寬，則需要編織袋裝土1.42m2×1205.4m=1711.7m3。

3.2 20 a一遇洪水基坑防汛措施

對于基坑穩定計算，當外江水位達到20 a一遇時，即相應水位178.51 m，基坑內混凝土底板不穩定。進口鋪蓋部位砂礫料鋪填厚度3.55 m; 對于閘室的閘墩鋼筋混凝土施工完畢的部分，按照閘室底板面積計算為自身壓重4.15 m，能夠滿足閘室自身抗浮要求。對于閘墩鋼筋混凝土未施工部位，采用砂礫料鋪填壓重，其壓重厚度為2.35 m; 消力池部位鋪填砂礫料壓重厚度為3.01 m; 海漫石籠護砌部位壓重厚度為2.28 m。

4 超20 a一遇洪水防汛措施

如發生超20 a一遇洪水標準時，提前與尼爾基水利有限公司協調調控尼爾基水庫泄流，若尼爾基水庫不能調節，則放棄泄洪閘施工，在確保人員安全的前提下，及時將基坑內以及施工住區的機械設備、材料、人員全部撤離，避免人員傷亡，盡量減少工程損失。并將上下游圍堰部分拆除，使基坑內過流通水。

為保證消力池底板及閘室底板鋼筋混凝土春汛度汛安全，提前拆除團結橋處西支溢流壩80 m，疏浚其上下游原有河道，底高程清至173.5 m，寬度≥40 m。對泄洪河道的障礙物，即: 導流明渠潛壩、拉査公路第二、三號溢流壩沖溝段，進行拆除。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院. 尼爾基水利樞紐配套項目黑龍江省引嫩擴建骨干工程規劃報告書［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2004.