雙臺子河閘樞紐工程中水閘設(shè)計

王建軍

雙臺子河閘樞紐工程位于盤錦市雙臺子區(qū)東郊，是遼河下游的樞紐建筑物，它的主要作用是抬高閘上水位，防海潮倒灌，改善水質(zhì)，調(diào)蓄水量，保證盤錦地區(qū)遼河兩岸74萬畝水田用水和盤錦市西部近65萬畝蘆葦?shù)墓喔扔盟约氨P錦市的部分工業(yè)用水和城市居民用水，是遼河下游防洪體系的一個重要組成部分。

水閘是一種既能擋水，又能泄水的水工建筑物，它依靠可以升降的閘門來控制水位調(diào)節(jié)流量。在防洪、灌溉、排水、航運、發(fā)電等水利工程中得到十分廣泛的應(yīng)用。

水閘一般由閘室、防滲排水設(shè)施、消能防沖設(shè)施及兩岸連接建筑物四個部分組成。閘室是水閘擋水和控制過閘水流的主體部分，它包括底板、閘墩、閘門、胸墻和工作橋。水閘的設(shè)計是非常復(fù)雜的，它不僅有主觀的因素，還有客觀的因素。水閘的地基處理是水閘設(shè)計中的重點和難點。當(dāng)天然地基不能滿足承載力和沉降要求時，在滿足水閘抗滑穩(wěn)定的前提下，設(shè)計人員首先考慮采用輕型結(jié)構(gòu)、增加水閘結(jié)構(gòu)剛度等結(jié)構(gòu)措施。如果仍不能保證地基穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全時，就必須對水閘地基進行技術(shù)處理。水閘地基處理的目的主要有三個方面。增加地基的承載能力，保證建筑物的穩(wěn)定，消除或減少地基的有害沉降，防止地基滲透變形。

一、水閘的地基選擇

根據(jù)閘址地質(zhì)情況，閘基礎(chǔ)擬采用樁基礎(chǔ)。常用的樁基礎(chǔ)有：混凝土灌注樁、振沖碎石樁及深層攪拌樁等。

深孔閘底板下為群樁基礎(chǔ)（混凝土灌注樁及預(yù)制樁兩種）。

深孔閘基存在軟弱土層的地質(zhì)問題，已經(jīng)在樞紐工程施工初期就做了樁基、挖基、換砂以及井點排水等措施，進行了有效處理。

1995年雙臺子河閘改建初步設(shè)計時，對閘基進行了勘探，結(jié)果認為深孔閘、進水閘、船閘閘基未發(fā)現(xiàn)集中滲漏、管涌和淘空等現(xiàn)象。上述情況證明，閘基未產(chǎn)生破壞。

淺孔閘工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，地基土可分為素填土（耕植土）、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂及細砂，上部土層承載力較低，土質(zhì)不均，層位不穩(wěn)定。閘基礎(chǔ)建議采用樁基礎(chǔ)，并在施工前進行試樁。

對于上拔力和水平的荷載時樁基在一定程度上可以承受的，在3種情況下，可以有效的得到利用，分別為在沉降的過程中，所屬的建筑物具備非常高的要求；豎向的荷載的結(jié)構(gòu)非常集中，并且很大；相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，受到了大面積地面的荷載影響。

二、水閘閘型的正確選擇

水利水電工程中水閘包含的閘型是多種多樣的，在這諸多閘型當(dāng)中具備著不同的優(yōu)缺點以及具體的功能，選擇閘型的過程當(dāng)中，不應(yīng)該只是選擇新穎度高的閘型，一定要根據(jù)實用度進行選擇。由于本工程防洪安全及灌溉安全都極為重要，運行要求較高，而翻板閘及橡膠壩均存在的一些難以克服的缺點，而平板閘門運行調(diào)度靈活可靠，通過閘門不同組合的開啟調(diào)度方式，可以渲泄各種頻率的洪水。因此淺孔閘工作閘門采用平面定輪鋼閘門，孔口尺寸為10.0 m×1.9m（寬×高），設(shè)計水頭為1.3m，底坎高程為3.0m，設(shè)計水位為4.30m?？卓跀?shù)量18孔，閘門數(shù)量18扇，閘門動水啟閉，不調(diào)節(jié)流量。啟閉設(shè)備采用18臺固定卷揚式啟閉機，容量為2×160 kN，揚程9.0 m。閘門及門槽埋件采用金屬鋅熱噴涂加油漆封閉的方法進行防腐。

三、水閘的排水問題

水利水電工程中的防沖槽就是對于水閘的關(guān)卡末端實施的加固措施。水流在經(jīng)過關(guān)卡的時候，由于關(guān)卡的作用使得水流的速度和能量，在一定程度上減小了，可是經(jīng)過關(guān)卡末端部位時，會重現(xiàn)原來的沖擊能力，水流的強力沖擊對于河床一定會造成危害。往往在關(guān)卡末端設(shè)置的通常為拋石防沖槽，其設(shè)置流程是將在關(guān)卡的末端進行挖槽拋石，在水流沖擊河床的過程中，由于末端具備了非常多的石塊，使得在形成沖坑的過程中，留下的石塊根據(jù)水流的沖擊方向，沿著陡坡的方向順勢滾下，所以在沖坑上游的斜坡上要設(shè)置鋪蓋。主要的流程為的是將沖刷坑的向上游擴展的流程能夠有效避免，為水利水電工程營造安全性能。

消力池底板的排水孔設(shè)計，在水利水電工程中，消力池底板必須承載著不同因素所帶來的力量，其中包含水流的脈動壓力、水流的沖擊力等等，一定要充分的耐磨靜壓，對于重物的沖擊能夠合理的抗擊，并且要具備很大程度上的強度和重量。垂直的排水孔可以設(shè)置在水平護板的后半部分，并且反濾層一定要鋪在排水孔的下面。在布置形態(tài)上，將排水孔布置成梅花形，以使排水通暢，減輕護板低端的滲透壓力。

閘基防滲面層的排水，水利水電工程的上游以及下游有非常明顯的水位差，從而起到了強力的作用，在一系列的流程進行中可以有效的開展排水的活動。其具體的流程為：上游水滲透進河床中，然后經(jīng)過閘底板、防滲鋪蓋和板樁，最后經(jīng)過消力池的時候，通過反濾層的排水孔順暢的流進下游地段，有效的排水自然生成。對于地基的滲水方面，最優(yōu)質(zhì)的效率是應(yīng)該以最快的速度排出去，想要速度加快，就要對于防滲止水的設(shè)施大量布置在高水位的一側(cè)，具體布置防滲止水的設(shè)施可以是板樁、淺齒墻或鋪蓋，這樣的方式可以將底板上游的相關(guān)滲透路徑有效延長，使得滲透壓力在消力池底板上能夠壓縮減小。同時，濾水層的設(shè)置可以有效排水，排滲管可以合理的進行排滲。

四、水閘的底板高程

在水利水電工程中確定的水閘底板高程是極其重要的，絕對不能夠粗心大意，閘的質(zhì)量、造價、制作以及施工與閘底板高程的選取有著直接的聯(lián)系。由于主槽與灘地高差懸殊達到7.0m，選擇合適的底板高程，不僅節(jié)省工程投資，同時利于后期運行管理，減少河道淤積。現(xiàn)狀左側(cè)灘地高程為3.0m左右，灘地淤積基本處于平衡狀態(tài)。鑒于左側(cè)灘地寬闊，建筑物布置基本不受限制，提高建筑物底高程是合適的。

根據(jù)樞紐總布置方案進行閘底板高程比較。

深孔閘閘底板高程為-4.00m，淺孔閘如選擇同樣的高程，為使上下游河床與淺孔閘室閘底板高程保持一致，需挖除河床左側(cè)灘地。而且閘前河寬400多m，在閘址附近將形成局部大肚子河槽。又淺孔閘位于河床左岸凸形灘地位置，在非汛期的很長時間里，上游來水量很少，主流靠近深孔閘，上游來水夾帶的大量泥砂將會沉積在淺孔閘閘前，將影響到閘門的提升，阻礙汛期泄洪；淺孔閘基礎(chǔ)需向下開挖近9.0m，工程量大，施工排水強度高。上游施工后，圍堰拆除部分需水下作業(yè)。因此，不采用深孔閘底板高程作為淺孔閘底板高程。

參考文獻：

[1]《盤錦市雙臺子河閘除險加固工程初步設(shè)計報告》

[2]《水閘設(shè)計規(guī)范》SL265-2001

[3]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）；

[4]《全國大中型病險水閘除險加固總體實施方案的通知》（發(fā)改農(nóng)經(jīng)[2013]303號）