廣西玉林市三聯水閘工程除險加固設計方案選擇

何洪元

【摘 要】歷史遺留的許多病險水閘工程都需要進行改建，特別是處于城區的水閘工程，將來水閘兩岸土地大部分開發建設成新城區，水閘的灌溉面積將減少，灌溉功能將減弱，逐漸形成景觀閘，閘上游蓄水改善了河道水環境，也成為居民休閑娛樂的場所，因此應結合工程地質條件、樞紐布置、施工條件及工程投資等，選擇技術先進，兼顧城區景觀的閘型作為改建方案。應用先進科學技術，改善城區河道面貌，促進城鎮居住環境建設。

【關鍵詞】水閘；除險加固；設計

【中圖分類號】TV543 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）03-0108-03

1 工程概況

三聯水閘位于廣西玉林市名山街道名山村與城北街道平地村交界的清灣江主流上，距玉林市舊城區約2 km，閘下游260 m有市區二環公路橋。該水閘是一座以灌溉為主的中型水閘，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為50年一遇，閘下消能防沖建筑物設計洪水標準為20年一遇。20年一遇洪水設計洪峰流量為650 m3/s，下泄流量為650 m3/s，上游設計洪水位為80.55 m，下游設計洪水位為80.08 m；50年一遇洪水校核洪峰流量為845 m3/s，下泄流量為845 m3/s，校核洪水位為81.34 m，下游校核洪水位為80.87 m。正常高水位為78.80 m，堰頂高程為76.00 m。工程建筑物主要由閘室、消能設施、兩岸連接建筑物、引水建筑物等組成。

2 水閘工程現狀及存在的主要問題

2.1 工程現狀

原水閘的閘壩全長36.75 m，閘孔共9個，孔口尺寸為3.6 m×1.3 m，堰形為折線形實用堰，堰頂高程為77.50 m，閘門類型為水力自控翻板鋼閘門，壩基底高程為73.80 m，閘門頂高程為78.80 m；沖砂閘孔口尺寸為0.8 m×1.0 m，閘門類型為砼平板閘門，無啟閉設備；交通橋橋面高程為80.50 m，橋寬2.4 m。消能設施為消力池形式，為底流消能，池底高程為74.00 m，池長11.8 m，寬35.8 m。兩岸連接建筑物的上游護岸墻頂高程為79.03～79.80 m，長30 m；下游護岸右岸長65 m，墻頂高程為79.40～80.00 m，左岸長55 m，墻頂高程為79.10～80.30 m。引水建筑物有東、西干渠，合計設計灌溉面積為226.67 hm2（0.34萬畝）。

2.2 工程存在的主要問題

工程存在的主要問題：①攔河閘壩兩邊繞壩滲漏非常嚴重，兩岸靠近壩肩部位均有水流從消力池擋墻流出，流量高達150 L/s，閘墩砼局部剝落；②消力池兩側擋墻墻基被掏空，松散崩塌，兩側靠近壩肩部位均有水流流出，流量約150 L/s；③兩岸連接建筑物的上游右岸壩肩掏空嚴重，導致右岸閘壩接頭處沉陷拉裂，裂縫寬達4～5 cm，上游兩岸壩肩每年均被大水掏空，每年只是簡單地進行回填土處理，下游左岸漿砌石護岸沉降不均，局部變形開裂；④閘門門軸及支承鉸已經銹蝕，閘門轉動不靈活，有一個閘門控制失靈，止水已嚴重老化、剝落，每扇閘門底部和兩側都出現嚴重漏水，沖砂閘止水老化，漏水嚴重，可見水流從底部和兩側噴射而出，砼板閘門堵塞嚴重，開啟困難，閘門無啟閉設備。

3 水閘安全鑒定的主要結論

根據安全鑒定報告書評定類別為四類閘，工程老化嚴重，存在諸多安全問題，帶病運行，需進行重建。鑒定主要結論如下：①閘頂高程和消力池邊墻頂高程不夠高，水閘泄流能力不足；②閘墩混凝土局部剝落，漿砌石有空洞、裂紋等，質量差；③閘基為沖積粗砂，透水性強，存在流土、滲漏、滲透變形和地震液化等問題，且閘壩兩邊繞壩滲漏嚴重；④在各個計算工況下，閘壩抗滑穩定安全系數不滿足規范的要求，基底應力最大值與最小值之比不滿足規范的要求；⑤在設計工況下，翼墻抗滑穩定性不滿足規范的要求，基底應力最大值與最小值之比不滿足規范的要求；⑥在地震工況下，閘壩抗滑穩定安全系數不滿足規范的要求，基底應力最大值與最小值之比不滿足規范的要求，岸墻基底應力最大值與最小值之比不滿足規范的要求；⑦閘門門葉、門軸及支承鉸已銹蝕，閘門轉動不靈活，止水嚴重老化，漏水嚴重。

4 工程方案比選

4.1 方案初擬

本水閘工程的主要任務為蓄水灌溉，閘址以上控制集雨面積約143 km2。綜合考慮地形、地質條件，以及與上、下游新建的防洪堤連接，水閘改建的閘軸線僅能選擇在原閘址位置重建，使水閘上、下游平順連接，減少工程投資。

依水閘上、下游河床連接情況，設計堰形擬采用寬頂堰形式，且采用露頂式鋼閘門控制，依工程特點選取2種閘型方案進行比較。

改建鋼壩方案（方案1）：拆除舊閘，改建為1座1孔閘室，設1扇臥軸鋼閘門擋水，增設閘下消能防沖設施及兩岸連接建筑物。

改建平板閘方案（方案2）：拆除舊閘，改建成1座3孔閘室，設3扇平板鋼閘門擋水，增設閘下消能防沖設施及兩岸連接建筑物。

4.2 水力計算

2個方案水閘在2%、5%洪水頻率時，上、下游洪水位計算值見表1。

從表1可知，由于2個方案閘址相同，方案1的堰頂高程為76.00 m，方案2的堰頂高程為75.30 m，計算得水位相差不大；當水閘在50年一遇和20年一遇2種標準洪水下，方案1和方案2的上游淹沒洪水位均小于原水閘的淹沒洪水位，均能減少上游淹沒面積，比原閘均增大了泄洪能力。方案1和方案2均可以實施，通過方案比選，最終確定水閘改建方案。

4.3 投資比較

方案1和方案2工程投資概算比較見表2。

方案1的工程部分投資概算為1 347.15萬元，方案2的工程部分投資概算為1 194.23萬元。

4.4 方案比較結論

由以上分析可知，2個方案地形、地質條件相同，均具備建閘條件。方案1的工程概算總投資比方案2多152.92萬元，但方案1比方案2布置較簡單，操作也簡單，對閘上、下游景觀影響較小。雖然方案2在泥沙淤積對啟門影響方面具有明顯的優勢，但是與方案1的差別不是很大。本水閘是一座以灌溉為主的水利工程，下游無防洪要求，能否安全蓄水是整個工程的關鍵。通過對2個方案進行比較可知，方案1和方案2均滿足要求。此外，從該水閘所處位置來看，將來水閘兩岸土地大多開發建設成玉林新街區，水閘原有灌溉面積將減少，原灌溉功能將減弱，逐漸形成景觀閘，閘上游蓄水改善了河道水環境，也成為居民休閑娛樂的場所。綜合各方案的優、缺點，主要從將來城區景觀的角度進行考慮，本次推薦原閘改建鋼壩方案（即方案1）。

5 工程加固設計

本次加固設計的樞紐建筑物主要由閘室、消能防沖設施、兩岸連接建筑物等組成。閘室段布置在河床的中間，緊靠閘室下游布置消能設施，閘室兩端分別設兩岸接頭土堤與原防洪堤連接，根據不同的功能需要設人行橋、液壓泵房和值班室等附屬結構；為了引導水流均勻地過閘及兩岸防沖，在水閘上、下游設置翼墻、護坡等建筑物。

閘室堰形為寬頂堰，堰上設鋼閘，堰頂高程為76.00 m，閘室段總長36.00 m，順水流基礎沿長15.0 m，設1個閘室，兩側邊閘墩厚度為0.8 m，閘墩頂高程為83.20 m，閘室的總寬度為47.00 m。左右閘墩背后分別設鋼閘門液壓啟閉基坑，基坑外形尺寸為15.0 m×5.5 m（長×寬），坑頂板高程為83.30 m。基坑頂設值班室，左岸為單層框架結構，房頂高程為86.80 m，房寬5.1 m，長12.0；右岸為雙層框架結構，房頂高程為90.00 m，房寬4.6 m，長15.0 m；左右基坑內各安裝1臺2×1 250 kN集成式液壓啟閉機。兩岸連接交通橋設于距離閘室上游側10 m，橋面高程為83.00 m，橋面寬3.0 m，為現澆砼簡支結構，兩端分別與防洪土堤相連。

消能形式采用底流消能，布置有消力池、海漫、拋石防沖槽等消能防沖設施。消力池長22.0 m，寬36.00 m，底板高程為74.00 m；海漫總長35.00 m，其中平段為5.0 m，斜段為30.0 m，坡比為1∶50，高程為74.80～74.20 m；海漫末端沖坑設底寬2.0 m的拋填塊石防沖，坑頂高程為74.20 m。

閘室上下游兩岸均設埋石砼翼墻，上游墻頂高程為79.30 m，下游墻頂高程為79.30～77.50 m。右岸檢修涵閘凈斷面尺寸為2.5 m×2.0 m（寬×高）。兩岸連接防洪堤為土堤結構，上游堤頂高程為83.00～82.60 m，下游堤頂高程為83.00～80.70 m，堤頂總寬均為4.5 m，左岸防洪堤長125 m，右岸防洪堤長125 m。

6 結語

水閘主要任務是引水灌溉，負責灌溉名山街道名山村、城北街道谷山村和平地村共226.67 hm2（0.34萬畝）農田，此外，渠尾余水可補充城西街道江岸、慶豐、蓮塘等村農田用水，確保玉林市蔬菜基地的生產用水。2011年原水閘工程報廢后，基本失去了灌溉功能。本次工程建成后，可恢復水閘原有灌溉功能；因為降低了堰頂高程，所以可以拉閘宣泄50年一遇設計洪水，創造一個安定、良好的生活、生產和建設環境，避免因洪澇災害對當地造成的各種損失。本工程項目的實施，技術上安全可靠，經濟上合理可行。

參 考 文 獻

[1]SL 252—2000，水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].

[2]SL 265—2001，水閘設計規范[S].

[3]SL 379—2007，水工擋土墻設計規范[S].

[4]SL 74—95，水利水電工程鋼閘門設計規范[S].

[5]GB 50286—2013，堤防工程設計規范[S].

[責任編輯：陳澤琦]