武障河閘擴建工程建設方案比選研究

王楊潔

（連云港市鹽東水利工程管理處,江蘇 連云港 222500）

1 工程概況

灌南縣武障河閘位于武障河與鹽河交匯處東側,是一座集防洪、排澇、擋潮、蓄水灌溉等為一體的綜合性水閘,河閘共14 孔88 m,12 中孔寬6 m,2 邊孔寬8 m,閘底采用混凝土反拱式,閘身長14 m,邊孔底板寬9.6 m,閘頂高程5.0 m,底板高程-2.5 m,閘墩采用鋼筋混凝土結構。武障河閘建于20世紀70年代,由于受當時技術、經濟、以及工期等因素的影響和限制,原水閘在設計、施工方面不滿足標準要求,從1976 年運行至今,水閘已經過多次除險加固,但水下部分基本沒有加固處理［1］。2015 年,武障河閘經安全鑒定被評定為三類閘,安全鑒定后一直沒有采取除險加固措施,但經近幾年運行發現,工程存在問題進一步加劇,特別是閘室底板縱向通縫進一步增多,存在重大安全隱患,閘門、啟閉機長期頻繁高負荷運行、部分電氣設備老化,給運行管理帶來很大的不便。經安全鑒定,需對武障河閘老閘進行拆除,在原址下移約960 m位置新擴建節制閘1座,并對上、下游引河及老河槽進行拓潑,上游北岸及下游兩岸新建堤防等,新閘及武障河南北橋平面位置見圖1。

圖1 新閘及武障河南北橋平面位置圖

2 擴建方案比選

初擬三個比選方案見表1［2］,閘上下游引河設計范圍為鹽河口至鹽灌船閘口門位置,長度約2.06 km。

表1 武障河閘比選設計方案

2.1 擴建方案

（1）方案一：擴孔加固方案

擴孔加固措施如下：①上下游引河河底寬度需拓寬至145 m~135 m,閘上游河底高程-2.50 m~-3.00 m,閘下游河底高程-2.50 m~-3.50 m（鹽灌船閘口門）；②向南側共增加9孔閘孔,其中8 孔凈寬6 m,1 孔凈寬8 m；中墩、縫墩厚1.0 m,邊墩厚1.2 m,增加總寬度72.5 m；③拆建南側上下游翼墻；④反拱底板面層填平,布設鋼筋；⑤更換閘門、啟閉機14臺套,新增閘門、啟閉機9 臺套；⑥拆建閘墩、排架、工作橋、啟閉機房；⑦新建自動控制系統；⑧增加消力池、海漫長度及拆建防沖槽；⑨北側保留的上下游翼墻,護坡、護底修繕；⑩為確保兩側景區、建筑物安全,擬采用鋼板樁鞍Ⅳ型支護,鋼板樁樁長 20 m,南北側支護長度為200 m,總支護長度為300 m。

經初步估算,工程永久征地341.03 畝（其中大魚島國有土地為255.91 畝）,工程臨時占地815.34 畝,需拆遷各類居民房屋11161.65 m2,征遷移民征遷費用為3162.56 萬元,工程總投資25991.42 萬元。

方案一優缺點：方案一擴孔加固方案優點：利用閘上交通橋作為省道道路交通橋,節省交通橋一座。方案一擴孔加固方案缺點：①上下游引河需拓浚,北側大魚島征占地較多,工程投資較高；②只能對反拱底板面層進行加固,無法徹底解決素砼反拱底板閘墩位置底板底層受力問題；③受底板拱腳處高程限制,閘底板高程只能定為-2.50 m,閘身總凈寬較大,拆遷量較大；④北側民宅集中,南側為景區,需采用臨時支護和防滲措施,確保鄰近建筑物安全；⑤外部交通橋仍布置于閘上,車輛較多,對該閘運行管理、維修帶來諸多不便,不能實現封閉式管理。

（2）方案二：原址拆建方案

1）建筑物總體布置

原址拆建武障河閘,設計流量848 m3/s,經計算原址拆建閘孔總凈寬132 m,閘孔采用11孔,每孔凈寬12 m,底板面高程為-3.00 m,閘頂高程6.50 m,閘底板長18.0 m,為確保兩側景區、建筑物安全,基坑支護擬采用鋼板樁鞍Ⅳ型,鋼板樁樁長20 m,南北兩側各考慮150 m。

2）上下游引河拓浚

本方案上下游引河底寬需拓浚至135 m~130 m,上游河底高程為-3.00 m,下游河底高程為-3.00~-3.50 m（鹽灌船閘口門）,河坡為1∶4。為減少占地,打造周邊生態水環境,在閘下游河坡高程1.60 m處設直立擋墻,墻高3.0 m,擋墻底板面高程為1.00 m。上下游引河典型設計斷面圖與方案一基本一致,上游引河拓浚長度為380 m,下游引河拓浚長度為1430 m。

3）閘下堤防填筑工程

方案二與方案一堤防填筑標準相同,即右堤堤頂高程5.70 m,右堤堤頂高程5.50 m,堤頂寬度6 m,迎水側坡比1∶2,背水側坡比1∶2。閘下堤防填筑長度為1.3 km×2=2.6 km。

經初步估算,原址拆建方案工程永久占地土地325.49畝,工程臨時占地805.00 畝,工程拆遷各類居民房屋9723.74 m2。初步估算,征遷移民征遷費用為2780.08 萬元,工程總投資24886.13 萬元。

4）方案二優缺點

方案二優點：利用閘上交通橋作為省道道路交通橋,節省交通橋一座。方案二缺點：①上下游引河需拓浚,北側大魚島征占地較多,工程投資較高；②南北側景區、民宅集中,需采用臨時支護和防滲措施,確保鄰近建筑物安全；③先拆老閘再建新閘,工期較緊；④外部交通橋仍布置于閘上,車輛較多,對該閘運行管理、維修帶來諸多不便,不能實現封閉式管理。

（3）方案三：下移新建

老閘現狀過流能力約為新規劃設計流量60%~70%,與10 年一遇排澇設計流量849 m3/s不匹配,而老閘北側為原武障河老河槽,該河道現狀河底高程為1.5m,河底寬 55 m~70 m,河口寬90 m~100 m,考慮聯合北側老河槽參與排澇,以擴大閘上引河過水斷面,減少占地,節省工程投資,同時在老河槽和武障河內下游新建閘一座,共同排澇（方案三詳細布置及設計見第三章）。方案三工程總投資為21250.76 萬元（概算按南北橋面總寬8.5 m計算）。

2.2 方案比選

從加固改造徹底性、工程布置合理性、實施難易程度、征地移民、投資估算、運行管理幾個方面對三個方案綜合比較,對比內容見表2。

表2 擴建方案比選表

經比較分析［3］,三個方案在供電、地質條件上基本相同,主要差別體現在：方案一總投資最大,施工較為復雜,占地多,拆遷量大,上下游引河需拓浚斷面大,且存在不能完全消除安全隱患的問題；方案二閘下游河道工程投資多,占地較多,拆遷量較大,但上下游河道順直,水流流態好；方案三下移新建,上游引河利用武障河老河槽參與排澇,可完全消除工程安全隱患,僅需對上游引河清淤疏浚, 避免了上游引河開挖,減少占地,節省投資,節約了土地資源；閘橋分離,減少外部交通對新建節制閘的影響；閘下游地形開闊,便于工程布置,同時可增加上游河道蓄水面積,減少灘地裸露面積,但閘上河道存在彎道,水流條件略差。

綜上所述,根據方案對比分析表,考慮工程加固改造徹底性、布置合理性、工程移民占地、工程施工、工程投資等方面,本階段仍推薦采用方案三下移新建。

3 推薦方案布置

（1）節制閘工程

武障河閘下移新建位于樁號1+460處,距老閘址約960 m處。根據模型規模計算成果,武障河新閘工程設計日均最大過閘流量為849 m3/s,總凈寬126 m,為便于閘室布置,閘孔總凈寬擬采用130 m,閘孔采用10 孔,每孔凈寬10 m,底板面高程為-3.50 m,閘頂高程 6.50 m。南北兩側上下游連接段采用扶壁式翼墻順直連接,后接圓弧翼墻再與河坡相接。

（2）橋梁工程

武障河閘下移后及老河槽連通后,為恢復縣道X207 道路交通,需新建橋梁兩座, 即武障河南橋、武障河北橋,分別位于老閘址處、老河槽與縣道X207交界處,跨河橋梁設計參數見表3。

表3 跨河橋梁設計參數表

（3）上下游引河疏（拓）浚工程

根據工程規模計算成果,武障河上游河底寬僅需疏浚至80 m,河底高程為-3.00 m~-3.50 m,下游引河河底寬需拓浚至130 m,河底高程為-3.50 m。在閘下游河坡高程1.60 m處設直立擋墻,擋墻底板面高程為1.00 m,墻頂高程5.50 m（5.70 m）,擋墻以下河道坡比為1∶4,北側老河槽抽槽標準為槽底高程為-3.00 m~-3.50 m,河槽寬32 m,邊坡為1∶4。

武障河上游引河疏浚長度為1360 m,下游引河拓浚長度為450 m,老河槽拓浚長度為 930 m,閘下河坡擋墻底板下擬采用樁長6 m,φ60@130 攪拌樁進行地基處理。同時,為改善老河槽進口流態,老河槽以喇叭口的型式與鹽河相銜接,為不占用航道,與鹽河航道擋墻連接處90 m范圍內采用φ100 cm@105 cm的灌注樁,樁頂設130 cm×90 cm導梁。

（4）閘下堤防填筑工程

閘下堤防填筑標準與方案一、方案二相同,閘下堤筑堤長度約300 m×2=600 m。閘上堤防填筑標準：堤頂高程5.20 m,迎水坡1∶4,背水坡1∶2,長度約950 m。

4 結論及建議

武障河閘擴建工程中擬選擇三個方案進行比選,通過工程加固改造徹底性、布置合理性、工程移民占地、工程施工、工程投資等方面綜合考慮比選分析后,采用方案三下移新建作為本次河閘擴建的推薦方案,武障河閘工程實施后將提高武障河閘的排澇標準以及區域的防洪標準,消除了工程安全隱患,保護了該區域人民的生命財產安全。