關于潮州市炮臺排水閘重建工程項目整體設計方案適配點的探討

吳燕瑩

（廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司,廣東 廣州 510635）

1 項目基本情況

炮臺排水閘位于榕江下游,揭陽市空港經濟區炮臺鎮境內。水閘始建于1956 年,原建3 孔（即原中座3 孔）1961 年和1973 年分別擴建北座、南座各3 孔；為了提高排澇的標準,1976 年又將原中座3 孔拆除,建成11 孔；現水閘總17 孔。由于水閘運行多年,存在諸多安全隱患,1996 年對水閘進行除險加固,2010 年對水閘進行維修除險,2014 年對水閘進行修復除險。2016 年安全鑒定時,鑒定結論確定炮臺排水閘為四類閘,需盡快拆除重建。

2 工程任務及規模

炮臺排水閘是內洋西總干渠排水的主要出水口,擔負著潮州市潮安區的龍湖、金石、沙溪和揭陽市空港經濟區的登崗、炮臺等鎮11.02 萬畝農田的排澇和4 萬畝農田的灌溉任務,工程的主要任務是以排澇、蓄淡灌溉、御堿、防潮為主兼顧兩岸交通。

炮臺排水閘規模為中型,工程等別為Ⅲ等,主要建筑為2 級,次要建筑物為3 級。設計排澇標準采用20 年一遇24 小時暴雨1 天排干,外江設計擋洪（潮）標準為50 年一遇。

3 主要設計方案比較分析

3.1 連接段翼墻方案

常用的水工擋土墻結構型式有重力式、懸臂式和扶臂式等。但由于本項目下河施工道路支護及兩岸工程周圍均為居民樓、廠房,翼墻施工范圍有限,結合工程現狀以及工程造價,同時考慮施工的難度、兩岸現狀建筑物的安全以及施工工期的控制,本工程采用雙排聯體灌注樁支護翼墻的方案。比選方案見表1[1]。

表1 翼墻方案比較表

續表1

炮臺排水閘上下游連接段翼墻墻高為5.7 m,具體方案為灌注樁樁徑1 m,前排樁間距1 m,后排樁間距2 m,樁頂高程以上設置頂板（寬4.3 m、高1 m）,樁底深入③-6 層含礫中粗砂層,水閘左岸樁長為27 m,右岸樁長為31 m。樁頂高程-0.3 m,墻頂高程3.2 m。灌注樁迎水面設置厚度為200 mm的C30鋼筋混凝土護面,護面上與擋墻底板相連接,下至海漫底高程。

圖1 翼墻斷面圖

計算結果表明,雙排聯體灌注樁支護翼墻方案的抗滑、抗傾覆及整體穩定性計算均滿足《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120-2012）的要求[2]。

3.2 閘門啟閉方案

閘門啟閉設備可選用液壓啟閉機和固定式卷揚機,固定卷揚啟閉機應用廣泛、制造容易、運行可靠、安裝方便、維護簡單、造價較低等優點,但需設置閘上啟閉機排架,增加了土建工程的投資；液壓啟閉機制造工藝精細,造價高,但其運行精準,無需設置啟閉機房,可減少土建部分的投資,為水利工程發展的趨勢。

閘門啟閉設備一般分為傳統卷揚啟閉機與液壓啟閉機。啟閉設備的比選見表2。

表2 翼墻穩定計算成果

表3 排架卷揚機啟閉與液壓啟閉方案優缺點比較表

在工程所在地潮州,啟閉設備一般都選用固定卷揚啟閉機,但本工程考慮到液壓啟閉方案技術先進,且對城市景觀影響小,符合現代水利工程發展的需求,故啟閉設備采用液壓啟閉。

3.3 施工導流方案

本工程河道過流總寬度約60 m～70 m,河道及水閘本身不寬,加之周圍建筑物密集,根據現場調查水閘施工僅可左岸單邊進占填筑圍堰及下基坑,故無分期導流條件。本工程區內支流繁多,河網密布,根據現場實際情況水閘上下游設圍堰,一次攔斷,利用上游左岸與青溪水閘連通渠導流,施工期上游來水通過連通渠從青溪水閘排入榕江[3]。

連通渠原屬內洋西總干澇區排澇體系,西總干澇區擔負著沙溪鎮、金石鎮、浮洋鎮、龍湖鎮、鳳塘鎮及揭陽市登崗鎮、炮臺鎮部分面積的排澇任務,治澇面積14.8 萬畝,西總干澇區工程等別為Ⅳ等,主要建筑物級別為4～5 級,西總干澇區導流建筑物的級別為5 級,相應土石導流建筑物的洪水重現期為5 年。故本工程利用連通渠進行導流,維持原渠道所屬排澇體系導流標準,連通渠相應導流標準為5 年一遇,相應導流流量為39 m3/s。

連通渠部分河段常年淤積嚴重,且多有凹段受沖位置,為保證連通渠在施工期的過流能力且避免凹段受沖刷嚴重,需對該河段進行整治,整治長度約500 m。主要對淤積河段進行清淤疏浚,對受沖河段的護岸進行加固,采用尾徑100 mm的松木樁+拋石護腳進行加固。

3.4 交通橋設計方案

由于原水閘交通橋為兩岸的主要出行通道,且水閘左岸連接道路已擴建為16 m四車道。故結合當地發展需求,本次重建水閘設總寬為16.9 m的交通橋,其中行車道凈寬14.0 m,兩側各為1.2 m寬人行道,中間為0.5 m寬隔離墩,橋梁結構采用預制預應力空心板。

以往項目交通橋與閘室通常采用橋閘合建的方式,但本項目考慮到建筑物基礎直接位于淤泥質砂層,該土層較深厚且承載力特征值僅為40 kPa ～50 kPa,低于建筑物基底計算所需的地基承載力,需進行處理。橋墩采用灌注樁處理,閘室底板為水泥攪拌樁處理,若橋閘合建,易產生不均勻沉降,對主體結構穩定性造成比較大的影響。所以本次設計交通橋與閘室采用“橋閘分離方式”,行車道凈寬為14 m,兩側各設1.2 m寬人行道,橋梁的橋臺為懸臂式擋墻加灌注樁支護永久結構墩臺,橋墩為樁柱式橋墩結構。交通橋設計安全等級為二級,荷載等級為公路-Ⅱ級[4]。

4 結語

2011 年中央一號文件《中共中央國務院關于加快水利改革發展的決定》將水利改革發展提高到前所未有的高度,文件中明確指出要突出加強農田水利等薄弱環節建設,要推進大中型病險水閘除險加固。而炮臺排水閘的重建工程,對于繁榮地區經濟,提高人民生活水平具有重要的現實意義,能有力地促進當地社會經濟的可持續發展。本工程設計方案結合工程現狀以及相關條件,選擇技術先進的設備,采用經濟效益最優的方案,更好地加快工程的推進。