耿樓樞紐復線船閘工程設計中有關問題的探討

王靜清 鄧 偉 龍際俊

耿樓樞紐復線船閘工程設計中有關問題的探討

王靜清1鄧 偉1龍際俊2

一、工程概況

耿樓樞紐位于沙潁河河道上，現(xiàn)狀由節(jié)制閘和一線船閘組成。樞紐處沙潁河河道近期防洪標準為20年一遇，遠期防洪標準為50年一遇。由于一線船閘通航能力已不能滿足當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展要求，故在一線船閘和左岸堤防之間新建復線船閘。擬建復線船閘為Ⅳ級船閘，兩船閘縱軸線平行且相距55.36m。復線船閘上、下閘首順水流向長度均為30m，采用鋼筋混凝土結構。上閘首底坎高程24.00m，下閘首底坎高程20.50m，閘首兩側設輸水廊道。閘室為鋼筋混凝土倒“∏”型結構，長240m，底板頂高程20.50m。引航道采用不對稱布置，上、下游導航墻長度均為60m，輔導航墻以圓弧線形與一線船閘輔導航墻連接。

潁河左堤自樁號27+617.3～29+376.4段為復線船閘布置影響段，長1759.1m。依據(jù)兩船閘共用引航道寬度不小于75.0m，上游航道左側導航墻采用直立式擋墻和邊坡組合結構，預留外灘地寬20m，確定現(xiàn)有堤防退建32.8m，基本與現(xiàn)狀堤防平行布置，退建堤防總長988m。退建堤防兼顧沙潁河治理遠期規(guī)劃要求，堤頂寬6.0m，堤頂高程采用50年一遇水位加1.5m超高，確定為39.41m。

二、設計中存在的有關問題

1.閘頂高程的確定

根據(jù)《船閘總體設計規(guī)范》（JTJ 305-2001）中有關規(guī)定，船閘非擋水前緣閘首的閘門頂高程應為上游設計最高通航水位加安全超高確定；船閘擋水前緣閘首的閘門頂高程應為上游校核高水位加安全超高確定；船閘上游校核高水位可采用樞紐的校核洪水位或非常運用水位。

根據(jù)耿樓復線船閘初設報告，復線船閘上閘首閘頂高程按50年一遇設計洪水位37.91m加超高0.5m，考慮啟閉機布置另加0.2m安全富裕，確定上閘首閘門頂高程為38.61m。復線船閘上閘首具有防洪功能，在汛期節(jié)制閘行洪時，船閘閘門需關門擋水，故其閘頂高程應按上游校核高水位加安全超高確定。由此可見，船閘設計規(guī)范中閘頂高程是按上游校核高水位加安全超高來確定，而初設報告中閘頂高程是按設計水位加安全超高來確定，兩者存在差異。

根據(jù)《船閘總體設計規(guī)范》（JTJ 305-2001）中的描述，船閘閘頂高程的確定需考慮上游校核高水位及安全超高兩個因素。沙潁河河道遠期治理標準為50年一遇，設計洪水位為37.91m，但河道工程一般無校核標準，故樞紐在確定其校核洪水位、船閘在確定上游校核高水位時缺少一定的參考。此外，由于在河道上修建了節(jié)制閘、船閘構成攔河樞紐，節(jié)制閘閘上水位局部存在一定的壅高，此種影響因素未在船閘安全超高值中進行考慮。

2.行洪能力問題

耿樓樞紐中一線船閘及復線船閘不參與行洪，洪水由節(jié)制閘下泄。節(jié)制閘按20年一遇防洪標準設計，50年一遇防洪標準校核。該閘為12孔，單孔凈寬7.5m，泄流能力如表1。

根據(jù)泄流能力分析，當河道發(fā)生50年一遇及以下洪水時，均可從節(jié)制閘過流。當河道發(fā)生50年一遇以上洪水時，節(jié)制閘過流能力不足。

復線船閘建設后，船閘與左岸堤防之間仍保留20m寬灘地，但由于船閘上下閘首均與左岸堤防之間設連接堤（堤頂高程與左岸退建堤防堤頂高程一致）以起到封閉作用，阻斷了可作為行洪通道的灘地，對河道行洪有一定影響。

耿樓樞紐右岸原有一條老河道，由于當?shù)亟ㄔO發(fā)展需要，老河道進出口已被封閉，周圍被改為濕地公園，老河道已喪失了行洪能力。

耿樓樞紐處左岸灘地、右岸老河道均無法分泄洪水，若節(jié)制閘不進行擴建，將難以承泄50年一遇以上標準的洪水。

3.交通橋橋墩距堤腳過近問題

閘上交通橋總寬9.5m，荷載等級為公路-Ⅱ級。橋梁與左岸堤防立交，跨堤處橋墩位于堤防迎、背水側堤腳。根據(jù)《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-2013），橋墩不應布置于堤身設計斷面以內。橋墩的布置最好與堤腳保持一定距離，以減小對堤防的影響。若橋墩離堤腳過近，橋墩處容易形成滲漏通道，改變堤防的滲徑，影響堤防的滲流穩(wěn)定；另外，在橋墩施工過程中，對堤身將產(chǎn)生擾動，影響堤防安全；若橋梁運行時橋墩震動過大，對堤身也有不利影響。

三、幾點建議

1.船閘閘頂高程應考慮河道遠期防洪標準等因素綜合確定

根據(jù)《淮河流域綜合規(guī)劃》，沙潁河遠期防洪標準為50年一遇。故本次船閘的新建應考慮沙潁河的遠期規(guī)劃治理目標。節(jié)制閘目前過流能力不足，遠期是通過擴孔或其他方式進行加固暫未確定。但就復線船閘來說，作為耿樓樞紐防洪體系的一部分，應根據(jù)整個樞紐遠期的防洪任務，確定其設計洪水標準，合理確定閘頂高程，以保證船閘本身的安全。

在平原河道上，攔河節(jié)制閘的設計防洪標準宜與河道的防洪標準相匹配。考慮到沙潁河河道遠期治理標準的提高，或遇超標準洪水利用堤防超高強迫行洪，為保障水閘工程安全并減少對河道行洪的影響，節(jié)制閘設計可根據(jù)兩岸堤防標準與安全超高情況，按閘上設計水位加一定的超高（如0.5～1.0m）作為復核其閘頂高程、閘室穩(wěn)定和結構安全的校核條件。節(jié)制閘確定了合適的校核條件后，再據(jù)此確定船閘上游校核高水位，進而確定上閘首閘頂高程。

由于節(jié)制閘的存在，閘上水位局部存在一定壅高。船閘設計中的安全超高還應考慮由于閘上水位壅高而產(chǎn)生的影響值。

2.應研究樞紐遇超標準洪水時的泄洪方案

根據(jù)過流能力計算，耿樓節(jié)制閘遭遇50年以上洪水時過流能力不足，故應研究超標準洪水時的泄洪方案，以保工程安全。

節(jié)制閘右岸有一段老河道，進、出口分別位于節(jié)制閘的上、下游側，目前由于當?shù)匕l(fā)展需要已將其進出口封堵，廢棄使用。可考慮將該段老河道重新投入使用，對河道進行疏浚，岸坡進行防護，恢復其行洪的功能。這樣可以適當增加河道的行洪能力，保證工程安全，更好地促進當?shù)匕l(fā)展。

目前節(jié)制閘右側為樞紐管理區(qū)，地勢較為開闊。為了從根本上解決節(jié)制閘遭遇超標準洪水時過流能力不足的問題，可考慮對節(jié)制閘進行擴孔加固，以增加其泄量。

復線船閘建成后，考慮到其需要防洪，故在上閘首與左岸退建后的堤防之間設一道連接堤以起封閉作用，堤頂高程39.50m。若短期內節(jié)制閘沒有進行擴建，老河道也沒有恢復行洪功能，即節(jié)制閘遭遇超標準洪水時過流能力不足時，該段連接堤阻斷了可作為行洪通道的灘地，對河道行洪有一定影響。超標準洪水來臨時，在保證復線船閘、閘上交通橋以及左岸堤防安全的前提下可考慮將該段連接堤破開缺口以使左岸灘地變成臨時的行洪通道，分泄洪水。行洪時主要會對復線船閘的閘室段邊墻產(chǎn)生影響，此時邊墻與左岸堤防共同起擋水作用。另外行洪時洪水對交通橋產(chǎn)生影響，主要為對橋墩的沖刷作用。故在設計中應對以上因素進行考慮。

3.近堤橋墩處應采取合理防護措施以保堤防安全

近堤橋墩施工過程中，由于施工位置離堤防較近，對堤防將產(chǎn)生一定影響，基坑開挖時應盡量減少對土體擾動。施工時可在開挖處四周采用鋼板樁護壁，減少開挖放坡及對周圍土體影響。基坑回填時，如邊坡較陡，回填土與基土結合可能不緊密，結合面可能出現(xiàn)開裂、沉陷等現(xiàn)象，影響回填質量。可在回填前將基坑內積水、石塊、雜物和表層土清除后再進行回填，填筑土料應滿足設計和規(guī)范要求。對于近堤腳不具備放坡條件的承臺基坑，可采用打夯機分層夯實，回填壓平后，再拔除鋼板樁，樁孔應立即做回填處理。

橋梁在運行期間車輛荷載的作用下，橋墩對周圍土體產(chǎn)生擾動，易形成空隙從而導致接觸沖刷等滲透破壞，故應采取截滲措施以保堤防安全。

堤防截滲一般在迎水側設截滲墻，以達到延長滲徑的目的。按照截滲墻施工工藝的不同，一般有深層攪拌法、高壓噴射灌漿、混凝土防滲墻等形式。

本工程設計時可根據(jù)地質條件和工程實際，通過技術經(jīng)濟方案比較，合理確定堤防采用的截滲措施。

四、結語

耿樓復線船閘是耿樓樞紐的一個重要組成部分，不僅承擔著船閘本身的過船作用，同時也承擔著河道的防洪任務。因此，在復線船閘工程設計中不僅要充分考慮船閘自身的安全、運用情況，同時也要考慮耿樓樞紐所在河道遠期治理標準的提高對復線船閘工程的影響等問題■

（作者單位：1.淮河水利委員會水利水電工程技術研究中心 233001 2.安徽省阜陽市水利規(guī)劃設計院 236000）

（專欄編輯：周 權）