對(duì)清潩河泘沱攔河閘除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的探討

□栗香榮 □胡曉艷（許昌市潁汝灌溉管理局）

1 工程概況

清潩河泘沱攔河閘位于許昌市北部，石梁河與清潩河交匯處下游50m 處泘沱村東頭，屬淮河流域沙潁河水系，經(jīng)復(fù)核水閘控制流域面積為765.00km2。原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20a 一遇，設(shè)計(jì)防洪流量491.00m3/s，設(shè)計(jì)最高蓄水位75.50m，相應(yīng)蓄水量50.00 萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)灌溉面積2333.33hm2，實(shí)際灌溉面積2000hm2。

清潩河泘沱攔河閘于1987年冬開工，1988年10月建成并投入運(yùn)用。水閘為開敞式結(jié)構(gòu)，共3 孔，每孔凈寬8.00m，總寬26.60m，安裝平板鋼閘門，配3 臺(tái)2 ×25t 固定雙筒卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。

該閘是許昌市清潩河上重要的攔蓄工程，通過該閘的攔蓄，可用于閘上游兩岸農(nóng)田的灌溉和回補(bǔ)地下水，改善生態(tài)環(huán)境。

清潩河泘沱攔河閘攔河工程現(xiàn)已運(yùn)行20 多年，相關(guān)水利部門組織專家對(duì)該閘進(jìn)行安全鑒定，經(jīng)鑒定該閘防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，閘頂高程及工作便橋高程不滿足要求，海漫長(zhǎng)度及防沖槽寬度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，工作橋橋面已破裂，欄桿全部損壞，啟閉機(jī)房裂縫，漏雨嚴(yán)重，管理房已破敗不堪，閘門已不滿足運(yùn)行要求，啟閉機(jī)和電氣設(shè)備主要零部件存在諸多問題，評(píng)定該閘為三類大閘，按照現(xiàn)行規(guī)范要求采取除險(xiǎn)加固措施，以確保泘沱閘安全運(yùn)行。

2 工程除險(xiǎn)加固的必要性

2.1 工程防洪安全需要

泘沱閘工程運(yùn)行多年，建筑物、機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重，上下游護(hù)坡產(chǎn)生裂縫，啟閉機(jī)電氣設(shè)備陳舊落后、供電系統(tǒng)老化，且水閘過流能力不能滿足防洪要求。這些現(xiàn)狀嚴(yán)重威脅著工程安全，因此需要通過加固、重建、改建等方式保證泘沱閘的防洪安全。

2.2 提高防洪標(biāo)準(zhǔn)的需要

泘沱閘至今已運(yùn)行20 多年，是清潩河上的重要建筑物。由于多方原因，其設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。陷阱安全復(fù)核，原設(shè)計(jì)流量達(dá)不到20a 一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)工程規(guī)模、防洪對(duì)象、城區(qū)規(guī)劃等因素，依照規(guī)范要求，應(yīng)提高工程防洪設(shè)計(jì)流量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 防洪排澇的需要

建國(guó)以來，清潩河水災(zāi)嚴(yán)重，有記載的澇災(zāi)就有25 次，平均不足3a 就有一次澇災(zāi)，給沿岸百姓生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響。受流域氣候的影響，澇水發(fā)生的時(shí)間相對(duì)集中，主要在一年的夏秋兩季，夏季易出現(xiàn)在7月份，秋季易出現(xiàn)在9月份，危及秋季作物的生長(zhǎng)，使作物減產(chǎn)或絕收。清潩河兩岸受地理位置、氣候及工程條件的影響，是河南省的澇災(zāi)多發(fā)區(qū)，因此泘沱閘的防洪排澇對(duì)于許昌至關(guān)重要，直接影響著許昌人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.4 其他方面的需要

清潩河是許昌市內(nèi)的主要河流，清潩河上的泘沱閘對(duì)市區(qū)的景觀用水及灌溉發(fā)揮了重大作用，可以控制河道徑流，排澇時(shí)、平時(shí)蓄、旱時(shí)用，充分利用地表水，保證許昌市的景觀用水及兩岸的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前該閘存在安全隱患，需要盡快進(jìn)行除險(xiǎn)加固。因此從提高工程防洪標(biāo)準(zhǔn)、保證工程安全運(yùn)行、防洪排澇、景觀用水及確保糧食安全等角度出發(fā)，對(duì)泘沱閘進(jìn)行除險(xiǎn)加固是必要的。

3 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.1 工程布置

除險(xiǎn)加固后的泘沱閘仍為3 孔，開敞式結(jié)構(gòu)，單孔凈寬8.00m。兩側(cè)灘地的土壩拆除，改為能過流的橋，均為4 跨，單跨凈寬8.00m。閘室邊墩后擋墻用漿砌石墻護(hù)起來，再做兩側(cè)過水橋，兩側(cè)過水橋靠近河堤上下游處用漿砌石扭曲面護(hù)砌。閘上啟閉機(jī)房及兩側(cè)樓梯間拆除重建，更換閘門、啟閉機(jī)設(shè)備，閘門采用8.00m 寬，6.00m 高的平板鋼閘門，啟閉機(jī)選用QPQ2 ×250雙吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)，維修加固上游護(hù)坡翼墻，拆除重建裂縫，坍塌處；加長(zhǎng)下游海漫段，并新建防沖槽，疏通河道；維修加固消力池；拆除重建啟閉機(jī)房及排架，新建橋頭堡。

3.2 主要建筑物設(shè)計(jì)

3.2.1 閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

閘室除險(xiǎn)加固工作主要包括維修加固閘底板、閘墩、工作便橋，拆除重建啟閉機(jī)房。

3.2.1.1 閘底板、閘墩頂確定

原最高蓄水位為75.50m，此次除險(xiǎn)加固在橋頭堡兩邊各增設(shè)4 孔每孔寬8.00m 的過水橋，閘底高程73.30m 時(shí)，水從橋孔直接向下游流走，設(shè)計(jì)最高蓄水位為73.30m；校核洪水位為74.40m，經(jīng)比較最高蓄水位和行洪兩種運(yùn)行情況，行洪水位加安全超高為74.90m，閘墩頂高程為76.10m，滿足規(guī)范要求。閘墩頂高程不變，工作便橋位置不變。

3.2.1.2 閘室結(jié)構(gòu)布置

該除險(xiǎn)加固保留閘底板、閘墩、工作便橋，對(duì)其表面進(jìn)行維修加固，做碳化處理。在閘室兩側(cè)各修建4 孔每孔寬8m 的過水通道，總寬64.00m，過水橋孔底高程為73.30m。

工作便橋橋頂高程保持不變，在兩側(cè)增加護(hù)欄。

拆除重建排架及啟閉機(jī)房，重建后的房子仍寬4.20m，總長(zhǎng)29.00m，房?jī)?nèi)布置3 臺(tái)啟閉機(jī)和相應(yīng)的電氣設(shè)備。

閘室兩側(cè)原有的樓梯拆除，新建橋頭堡。

工作閘門更換，凈寬8.00m,高6.00m，配QPQ2 ×250kN 固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)。新增檢修閘門一扇，采用疊梁式鋼閘門，配50kN電動(dòng)葫蘆。

3.2.2 岸、翼墻設(shè)計(jì)

泘沱閘上下游翼墻、護(hù)坡經(jīng)計(jì)算滿足設(shè)計(jì)要求，部分漿砌石風(fēng)化脫落，有裂縫，勾縫砂漿脫落，本次設(shè)計(jì)維修加固上下游翼墻坍塌、裂縫處。

3.2.3 防滲排水設(shè)計(jì)

該閘設(shè)計(jì)最不利滲流工況為設(shè)計(jì)最高蓄水位，上游有水，下游無水工況下，上游水位73.30m，擋水時(shí)，最大水位差△H=5.50m,計(jì)算得出水閘要求防滲長(zhǎng)度27.50m。閘室防滲段由上游混凝土鋪蓋和混凝土閘底板及齒墻組成，防滲長(zhǎng)度分別為16.00m 和17.00m 及13.00m，總長(zhǎng)度46.00m，滿足防滲要求，初步設(shè)計(jì)不再對(duì)水閘防滲排水做布置。

3.2.4 消能防沖設(shè)計(jì)

3.2.4.1 消力池布置

泘沱閘原計(jì)算效能最不利工況為最高蓄水位時(shí)，上下游高差為7.70m，經(jīng)計(jì)算滿足消力設(shè)施規(guī)范要求，加固后最不利工況下上下游水位差為5.50m，小于原最高蓄水位時(shí)高差，消能設(shè)施滿足消能需求。消力池深1.55m，總長(zhǎng)26.20m，初步設(shè)計(jì)僅對(duì)消力池進(jìn)行維修處理。

3.2.4.2 防沖設(shè)施布置

原閘海漫段總長(zhǎng)46.00m，其中漿砌石段長(zhǎng)22.00m，干砌石段長(zhǎng)24.00m;防沖槽2.60m 寬9.00m。部分海漫段沖刷破損嚴(yán)重，防沖槽已嚴(yán)重淤積，變形。本次設(shè)計(jì)維修加固海漫坍塌、裂縫處重建防沖槽。將漿砌石加長(zhǎng)段3.00m，總長(zhǎng)25.00m，填筑原防洪槽，用干砌石進(jìn)行鋪設(shè)，末端新建防沖槽，尺寸按原防沖槽尺寸大小。

4 結(jié)語(yǔ)

泘沱閘除險(xiǎn)加固工程完成后，將會(huì)提高治理區(qū)的防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)，增加兩岸農(nóng)作物的灌溉面積，保證夏秋兩季作物的正常生長(zhǎng)。此外還可提高地下水位，改善農(nóng)作物的生長(zhǎng)條件，提高糧食產(chǎn)量。因此，工程的實(shí)施，為治理區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有利條件，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。