霍邱縣城東湖閘加固工程關鍵問題研究

金永強， 陳 艷

(1.安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230088；2.淮河水利委員會水利水電工程技術研究中心，安徽 蚌埠 233001)

1 工程概況

城東湖位于安徽霍邱境內，是淮河南岸支流汲河下游的天然湖泊，也是淮河中游的蓄洪洼地。城東湖閘位于城東湖入淮口，于1952年11月開始修建，1953年7月竣工。該閘是淮河中游重要的蓄洪控制工程，其主要作用是為了有效控制城東湖蓄洪，削減淮河洪峰，減輕正陽關以下淮河干流的泄洪負擔，同時也是城東湖蓄洪區的退水閘，并節制湖水位保證沿湖群眾生產生活用水以及霍邱縣城區居民生活用水，其次可盡量排空湖水，防止小洪水倒灌入湖。

2 工程存在的主要問題

2013年3月，水利部建設管理與質量安全中心以建安〔2013〕24號文下達了城東湖閘安全鑒定成果核查意見，主要意見為：根據書面和現場核查，該水閘過流能力低于設計要求，閘室抗滑穩定安全系數和地基應力不均勻系數不滿足規范要求；進、退洪消能防沖海漫長度及沖刷坑深度均不滿足規范要求；閘室底板、閘墩、岸墻等混凝土強度等級低，一般不足C15不滿足要求；工作閘門結構強度、剛度不滿足規范要求，檢修閘門變形損壞嚴重，工作閘門啟閉機除中孔外，啟閉容量不滿足要求；供電電源為10 kV農用線路，無備用電源，電氣設備老化，閘門監控主要設備損壞，無法自動控制；安全監測設施不完善，管理設施簡陋，通航過閘條件差。綜合評定為三類閘。

3 加固工程關鍵問題研究

3.1 加固方案的擬定

城東湖閘加固方案的擬定從安全鑒定意見出發，結合整個淮河干流中游汛期度汛要求，同時借鑒了類似工程設計成果。

城東湖閘建成60年來，共6次開閘蓄洪。實際運行中最大進洪流量達1 800 m3/s，進洪期設計過閘單寬流量達到45 m3/s，進洪水位差也大大超過原設計標準，城東湖側的消能防沖設施都受到了不同程度的破壞。對城東湖閘進行擴孔，既解決閘室過流能力不足，也降低了過閘單寬流量，有利于閘室及下游消能防沖設施的安全。同時，加大退洪流量，縮短退洪時間，能有效地減輕蓄洪區群眾的生產生活壓力。另一方面，在擴孔部位增設通航孔能有效改善通航條件，確保通航安全。

考慮到安全鑒定結果為三類病險水閘，加固工程保留老閘閘室、兩側岸墻及右岸上下游翼墻；對閘底板、閘墩、上下游翼墻以及公路橋排架局部混凝土表面采用聚合物砂漿修補；拆除重建老公路橋兩橋頭下游側(東湖側)擋墻，新建閘門鋼筋混凝土檢修平臺，拆除重建排架、啟閉機房及兩側橋頭堡。一方面解決了混凝土碳化等問題，一方面通過增加荷載提高了水閘的整體抗滑穩定安全系數。

此外，還對上、下游消能防沖設施及護坡進行維修加固，更換老閘工作閘門、門槽埋件及啟閉設備；補充必要監控、監測設施，新建必要管理設施、完善管理區交通及綠化。

通過上述一系列措施基本解決了水閘存在的主要安全問題。

3.2 施工導流安排

工程施工的枯水期城東湖及淮河側水位高低交替。如安排在一個枯水期內施工，施工規模較大，施工工期難以控制。因城東湖周邊調蓄淹沒損失大，施工導流難以通過調蓄解決；城東湖及淮河側水位高低交替，采用明渠導流又難以控制城東湖水位，當淮河水位處于高位時易造成城東湖周邊淹沒。因此，施工采用分期施工。一期施工安排在第一個枯水期，主要完成新建5孔新閘的啟閉臺以下部位的施工及閘門就位等工程施工。工程施工期間，城東湖來水通過現有老閘進行導流；在新建5孔新閘基坑淮河側和城東湖側預留格埂的上方，填筑橫向粘土圍堰；同時在分流島處，淮河側和城東湖側采用拉森鋼板樁縱向圍堰進行擋水。二期安排在第二個枯水期進行施工，主要完成老閘加固及新閘啟閉機房等工程施工。工程施工期間，開挖新閘城東湖側和淮河側河道土方，拆除新閘城東湖側和淮河側粘土圍堰，城東湖來水通過5孔新閘進行導流；同時在加固老閘基坑淮河側和城東湖側填筑黏土橫向圍堰，在分流島淮河側和城東湖側利用一期的拉森鋼板樁縱向圍堰擋水。

3.3 臨時交通

S310省道(現改為G328國道)從閘上通過，城東湖閘施工期間，城東湖閘左右岸之間的閘上交通中斷，故需在閘上游淮河灘地上布設臨時改線道路，如圖1所示。臨時改道按三級公路標準，限速30 km/h，改道段總長度為700 m，路基寬度7 m，路面寬6.5 m，轉彎半徑為65 m，路基清理并壓實，路面結構為： 20 cm碎石基層，20 cm水泥穩定碎石層，6 cm瀝青混凝土面層。臨時改線道路跨引河需修筑臨時交通橋，河口寬度90 m。臨時橋梁跨度為90 m，橋身貝雷橋結構，橋墩采用鋼管樁基礎，鋼管樁長度為20 m，橋面寬度為7 m，兩側橋臺采用擴大基礎，U形橋臺。橋底高程為21.0 m，橋面高程約22.0 m，與兩側灘地平高，汛期不影響淮河行洪。臨時交通橋的通行僅在每個枯水期的11月至次年4月，當閘上交通恢復時，應中斷臨時交通橋的交通，老閘加固完成時拆除。

圖1 臨時交通布置

3.4 分流島翼墻設計

為節省工程投資，本次工程擬對上、下游翼墻進行維修加固。考慮到工程加固后的外形美觀效果，盡量做到平面上對稱布置。加固新建閘室上、下游翼墻參照老閘室布置。

淮河側翼墻采用鋼筋混凝土扶臂結構，平面上與老閘翼墻對稱布置，因淮河側枯水位較低，老翼墻在施工期間抗滑穩定有足夠保障。而東湖側翼墻因蓄水要求擋水高度較高，加上老翼墻下部主體為漿砌石結構，施工期容易發生透水進而影響基坑安全。為確保工程安全，一期施工對淮河側消力池以外的分流島翼墻采用灌注樁結構，樁徑1.2 m，樁間距1.3 m，樁底高程0.80 m(1985國家高程基準，下同)，樁頂高程21.80 m，上部采用1 m高鋼筋混凝土冠梁將各樁連接成一體。迎水側設C25鋼筋混凝土掛板，墻后設高噴防滲墻，防滲墻底高程12.00 m，低于現狀海漫高程。灌注樁擋墻距離原翼墻端部3 m。一期工程完成后，東湖側橫向圍堰暫不拆除，將二期橫向圍堰填筑好后，拆除東湖側翼墻端部部分縱向圍堰，搶抓工期，將分流島端部新老翼墻接頭部位處理好。完成上述工程后，恢復縱向圍堰，并拆除一期橫向圍堰，利用新閘過水，對老閘進行加固。

3.5 橋頭堡基礎設計

老閘橋頭堡基礎為條形基礎，經過多年運行，橋頭堡與排架柱之間的構造縫發展明顯，截至安全鑒定時，且上下發展不均勻，下部縫寬22 mm，上部縫寬達76 mm，造成兩橋頭堡向兩側傾斜。本次加固在原閘址西側擴建5孔新閘，新老閘之間設分流島，同時拆除原有啟閉機排架及啟閉機房。

閘室兩側新建橋頭堡，新老閘之間通過廊橋相連。為了避免橋頭堡、啟閉機房、廊橋因沉降原因而影響結構安全，將西側橋頭堡設在空箱擋墻立墻之上，擋墻基礎底面與閘室底板基礎齊平；連廊則采用樁基礎，根據承載力和沉降要求確定樁長；老閘岸墻與邊墩為整體的扶垛式結構，東側橋頭堡無法采用樁基礎，考慮到下部土層沉降趨于穩定，僅對橋頭堡基礎下部3m厚土層采用換填碎石方式處理。

4 結束語

本工程完成后，水閘的進退洪能力得到了提高，閘室檢修條件、通航條件、消能防沖條件及相關設施得到了改善，如圖2所示。金屬結構及機電設備得到了更新，管理設施也得到了補充和完善。工程在2020年汛期經受了淮河流域較大洪水的考驗，并大幅縮短了汛后排澇時間，有效發揮了防洪及排澇功能，驗證了工程的質量和效益。

圖2 完工時的城東湖閘