南朗鎮中心二河水閘重建工程施工導流方案淺析

黃杰宏

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概況

南朗鎮中心二河水閘位于廣東省中山市南朗鎮中心二河。原舊水閘建于解放初期，因防洪(潮)、排澇標準偏低，運行至今，水閘主體結構破損嚴重，機電設備老化。為提高堤圍整體防洪、排澇能力，移址重建南朗鎮中心二河水閘，重建水閘位于舊閘上游400 m處。

新建水閘工程規模為小(1)型，按30年一遇排洪(澇)標準設計，洪水重現期為30年(P=3.33%)設計過閘流量為99.2 m3/s。水閘閘室采用整體式槽型結構，閘孔凈寬為7 m，共3孔，閘室長度為15 m，閘寬為25 m，底板高程為-1.5 m，閘頂高程為+4.00 m；閘室前后擴散段長12 m，采用分離式結構，內外河消力池長為12 m、池深為0.5 m，兩側池末端布置干砌石海漫，順接二河河涌。水閘上、下游翼墻采用扶壁式鋼筋砼擋墻和排樁岸墻兩種結構形式，水閘閘室及翼墻采用DN800鉆孔灌注樁基礎，水閘閘室底采用雙排水泥攪拌樁圍封。閘門形式為定輪式平板鋼閘門結構，采用3臺QPQ-2×125 kN卷揚機啟閉。新建管理房于水閘右閘墩旁，閘頂新建II級公路交通橋。

工程所在地年平均氣溫為22.1℃，最低氣溫為1.4℃，最高氣溫為37.1℃，二河歷史上未出現冰凍結霜現象。年平均降雨量為1 737 mm，多年平均徑流量為19.3 m3/s，相應洪峰流量為61.8 m3/s，每年5—9月為雨季，河流進入豐水期，10月—次年4月為枯水期。

2 導流方案分析比選

2.1 導流標準

根據《水利水電工程施工導流設計規范》(SL 623—2013)，工程等別為IV等，主要建筑物級別為4級，確定本工程對應導流建筑為5級[1]。采用土石結構導流建筑物，洪水標準按照10-5年重現期設計[2]，考慮到本工程位于城區內河，保護群體重要，取10年一遇標準[2]。

2.2 導流方案比選

2.2.1方案一

采用一次性攔斷河床，自上游開挖明渠繞過圍堰導流至下游，全年圍堰擋水。施工導流設計示意見圖1所示。

圖1 方案一導流示意

設計渠底寬度為5.5 m，渠頂超高1 m，放坡系數1.5，開挖渠道長度為89 m，袋裝土護坡，經公式計算得明渠設計最大過水流量為64.55 m3/s，大于常年洪峰流量。導流明渠斷面形式見圖2所示。

圖2 方案一明渠設計斷面形式示意

方案一投資：40萬元。

難點及風險：施工期間需臨時征用耕地約2 200 m2。因屬線狀施工，臨時征地面積不大，但涉及耕地所有人數量較多，協調工作量大。

2.2.2方案二

采用一次攔斷河床，開挖導流明渠引至一河、全年圍堰擋水。一河河道水流流向與二河大致平行，設計最大過水流量為135.4 m3/s，多年平均徑流量為22.3 m3/s，相應洪峰流量為72.2 m3/s，與二河之間有一工廠閑置用地可用于開挖明渠，施工導流設計示意見圖3所示。

圖3 方案二導流示意

設計渠底寬度為8 m，渠頂超高1 m，放坡系數1.5，開挖渠道長度為102 m，袋裝土護坡，經公式計算得明渠設計最大過水流量為62.60 m3/s，大于常年洪峰流量。導流明渠斷面形式見圖4所示。

圖4 方案二明渠設計斷面形式示意

方案二投資：50萬元。

難點及風險：① 施工期間需臨時征用耕地約400 m2及工業工地2 300 m2，但亦存在協調工作大的問題；② 導流引至一河后洪峰流量已與一河設計最大流量相當，如遇突發暴雨或洪水，恐造成不利后果。

2.2.3方案三

采用分期導流，明渠導流及建筑物導流相結合。一期(枯水期：10月—次年4月)開挖導流明渠引至一河、枯水期圍堰擋水，導流方式與方案二基本一致(如圖3所示)；二期(豐水期：5—9月)拆除施工圍堰，封堵回填明渠，采用閘孔導流，導流設計示意見圖5所示。

圖5 方案三豐水期閘孔導流示意

一期導流設計渠底寬度為2 m，渠頂超高1 m，放坡系數1.5，開挖渠道長度為102 m，袋裝土護坡，經公式計算得明渠設計最大過水流量為27.19 m3/s，大于常年枯水期最大流量(14.6 m3/s)。導流明渠斷面形式見圖6所示。

圖6 方案三明渠設計斷面形式示意

一期采取趕工措施，在汛前完成閘室+4.00 m以下主體結構及金屬結構預埋，二期利用已建好的閘孔導流，進行+4.00 m以上部分施工。

方案三投資：20萬元。

難點及風險：施工期間需臨時征用耕地約280 m2及工業工地1 700 m2，仍存在一定的協調工作。

2.2.4方案選擇

綜合上述三種方案，經過技術經濟比對分析，本工程應采用方案三。其施工簡單，工程量較前兩種方案小，施工風險小、投資也較小。

3 圍堰設計

選擇上述第三種的導流方案后，一期施工圍堰則按枯水期10年一遇洪(潮)水位(+1.98 m)設計，采用土石結構上下游一次攔斷修筑圍堰，施工期導流通過連接中心一河與中心二河的明渠經由中心一河排至外江。堰頂高程應大于設計水位、安全超高(10年一遇洪水標準設計的土石圍堰規范規定應大于0.5 m)、波浪爬高(經資料統計及實測最大值為0.4 m)三值的總和[3]，并結合進場道路的高程，形成閉合，設計圍堰斷面尺寸如圖7、8所示。

圖7 上游圍堰斷面示意

圖8 下游圍堰斷面示意

4 導流工程施工程序及施工期監測

4.1 一期導流施工程序

明渠開挖及護坡施工→上游圍堰戧堤截流→下游圍堰戧堤截流→堰體加高填筑至設計高程→防滲土工膜鋪設→袋裝土護坡填筑→堰內基坑抽排水

4.2 二期導流施工程序

袋裝土護坡拆除→防滲土工膜拆除→下游圍堰拆除→上游圍堰拆除→利用已建成的閘孔導流→明渠封堵回填

4.3 施工期監測

施工期監測包括：上下游圍堰堰體穩定性、導流明渠邊坡穩定性監測、堰內基坑滲流量監測。

監測結果顯示，施工期間上下游圍堰結構穩定，袋裝土護坡結構穩定；導流明渠袋裝土護坡結構穩定；實測得堰內綜合滲透系數為0.7×10-6cm/s[3]，未超過規范限值，也是堰體能夠保持穩定的重要因素。

5 結語

工程目前已竣工，導流工程運行期間未發生異常情況，邊坡安全，結構穩定。同時，也說明本導流方案根據地理條件進行合理的選擇和設計，是成功可行的。