鄄鄆河治理工程涵閘設計要點分析

張志榮

（鄄城縣引黃灌溉工程管理服務中心，山東菏澤 274600）

1 工程概況

鄄鄆河位于山東省西南部，入口在洙趙新河菏澤段中下游，西北靠黃河，東鄰鄆巨河，自西北向東南流入洙趙新河，是洙趙新河的主要支流，全長47.07 km，流域面積975 km2（其中鄄城縣境內長11.57 km，流域面積511 km2；鄆城縣境內長36.50 km，流域面積464 km2），鄄鄆河經過幾十年的運行，河道淤積嚴重，工程老化失修，河道的防洪、排澇、灌溉、改堿功能嚴重降低，干流堤防隱患較多，大堤坍坑破損，也存在人為挖堤取土，風雨不斷剝蝕等因素，河道的堤防已不完整，每至汛期，洪澇災害直接危及人民群眾生命財產的安全。為建立和諧社會，維護人民利益，鄄城縣水務局決定對鄄鄆河（鄄城縣段）進行綜合治理改造。

此次工程的任務是通過疏挖河道，修筑堤防提高現有河道的排澇行洪能力；達到澇能排、旱能蓄的目的；通過改建現有橋梁，改變兩岸群眾交通困難的狀況；通過新、改建涵閘和泵站，恢復其排水、引水功能，提高河道的除澇標準到5年一遇，防洪標準到20 年一遇，使治理區形成一個通暢的排澇行洪體系，真正做到澇水排得出，洪水過的去，保護沿線人民生命財產安全，維護流域社會安定和工農業的正常生產，為該地區經濟可持續發展創造良好的條件。

此次工程改建涵閘3 座，分別為張廟溝涵閘（38+440）、孫花園溝涵閘（36+640）、胡莊涵閘（35+770）；新建涵閘3 座，分別為史莊溝涵閘（45+380）、王戶莊溝涵閘（44+856）、呂廟溝涵閘（44+270）。

2 涵閘總體布置與方案比較

鄄鄆河（鄄城縣段）治理段兩岸現有涵閘結構型式多為混凝土涵管或磚砌拱涵，歷經三十年運行，大部分涵洞已年久失修，損壞嚴重，每當汛期大雨來時，由于涵閘排水不暢，澇水不能及時排出，往往造成洪澇災害。此次對損壞嚴重，已不能滿足安全運行要求的3 座涵洞進行改建。為了保護支流流域農田，控制鄄鄆河水量倒灌，控制引水流量，新建3座涵閘。

2.1 總體布置

此次共改建涵閘3座，新建涵閘3座。涵閘設計標準為10年一遇防洪，涵閘軸線和河道軸線正交，結構型式為1.50×1.80、2×2箱涵，并設鑄鐵閘門和螺桿式啟閉機。

改建涵閘分別為張廟溝涵閘（樁號38+440）、孫花園涵閘（樁號36+640）、胡莊涵閘（樁號35+770）。新建涵閘分別為史莊溝涵閘（樁號45+380）、王戶莊溝涵閘（樁號44+856）、呂廟溝涵閘（樁號44+270）。

2.2 方案比較

根據河道流量及現狀特點，對涵閘擬定兩種不同型式的方案進行比較。

方案一：洞身采用蓋板式砌石擋土墻結構；方案二：洞身采用鋼筋混凝土箱涵結構。

箱涵結構承載力高，流量及洞徑較大或內水壓力較大的涵洞多采用箱涵；蓋板涵洞承載力相對較低，且防滲條件差，故多用于中等規模及洞頂填土高度不大的無壓涵洞。據鄄鄆河現狀特點及流量，涵閘設計采用箱涵方案。

3 涵閘設計

此次鄄鄆河（鄄城縣段）治理工程共有涵閘6 座，有兩種型式1.50×1.80、2×2。以1.50×1.80 型式為例，進行設計說明。涵閘由上游連接段、進水口、箱涵段、閘室段、消力池段、下游連接段等部分組成。

3.1 工程組成

3.1.1 上游連接段和進水口

上游連接段為梯形斷面，采用C30 混凝土連鎖塊護砌，護砌厚度為0.15 m，護砌長6 m；護底為C30 素混凝土結構，厚0.20 m。進水口設6 m 長翼墻與箱涵段連接，翼墻為C30 鋼筋混凝土結構鋪蓋為C30 鋼筋混凝土結構，厚0.40 m。

3.1.2 箱涵

箱涵為C30 鋼筋混凝土結構，共1 孔，孔口尺寸1.50 m×1.80 m，壁厚0.40 m，底板厚0.50 m，底部為C15混凝土墊層，厚0.10 m。箱涵長度據穿堤長度決定，每超過10 m，分為兩節?？紤]防汛交通要求，箱涵改建后堤防回填至設計堤頂高程。

3.1.3 閘室

閘室為C30 鋼筋混凝土結構，共1 孔，閘孔尺寸1.50 m×1.80 m（寬×高）。閘底板厚0.60 m，寬2.70 m，長8 m，下設C15混凝土墊層，厚0.10 m。邊墩厚0.60 m。閘墩上部設排架、機架橋，排架柱高度根據涵閘具體情況決定，柱厚0.40 m。

3.1.4 消力池

消力池為C30 鋼筋混凝土結構，消力池總長8.00 m，其中平直段長0.50 m，斜坡段長2 m，坡比1∶4，后接5.50 m 長平直段，底板厚0.40 m，池深0.50 m。消力池埋設直徑50 mm PVC 排水管，間距1.50 m，梅花形布置，排水管末端包土工布，插入反濾體中。

3.1.5 下游連接段

下游連接段包括海漫和拋石防沖槽，其中海漫為C30素混凝土結構，長5 m，厚0.40 m；拋石防沖槽長2.50 m，深1.40 m。兩側為C30現澆混凝土護坡。

3.2 水力計算

3.2.1 閘孔凈寬計算

3.2.2 消能防沖計算

水閘消能方式采用底流式消能，按挖深式消力池設計。

①消力池深度計算，消力池深度應滿足下列條件：d=σ0-hc"-hs′-ΔZ，經試算，d=0.45 m，設計取0.50 m。②消力池池長計算：Lsj=Ls＋βLj；Lj=6.9（hc"－hc），經計算，Lsj=7.23 m，確定消力池長度8 m。③消力池底板厚度計算：消力池底板厚度根據抗沖和抗浮要求穩定性分別計算，取其中較大者。經計算，t=0.46 m。根據以上數值，確定消力池結構尺寸為池深0.50 m，底板厚0.50 m。

3.2.3 防滲長度布置

按《水閘設計規范》防滲長度擬定公式：L≥CΔH，經計算涵閘滲徑長度為15.00 m，設計滲徑長度滿足要求。

3.3 箱涵基底應力計算

根據涵洞基底應力計算公式：

式中：Pmax—基底最大應力，kN/m2；Pmin—基底最小應力，kN/m2；∑M—所有作用力矩之和，kN·m；B—基礎底板寬，m；W—基底的截面矩，m3。

選取箱涵頂部填土最高處進行基底應力計算，經計算，箱涵堤身段完建期基底平均應力為67.63＜110 Pa（地基允許承載力），基底應力滿足要求。

3.4 地基處理

根據鄄鄆河閘處地勘資料顯示，閘基座于③層砂壤土中部，為新近沉積的欠固結土，為液化土層，工程地質條件差，不宜用作天然地基，建議結合截滲、液化、滲透穩定等問題一并處理，可采用復合地基。此次地基處理計劃對閘基及翼墻底③層砂壤土進行挖除，并以水泥土換填。

綜上可知，鄄鄆河治理工程新、改建涵閘設計成果見表1。

表1 鄄鄆河治理工程新、改建涵閘設計成果表

4 結語

綜上所述，河道治理工程涵閘設計要點分析對河道涵閘工程具有十分重要的工程意義。了解工程概況，從涵閘工程總體布置與方案比較進行涵閘總體布置與方案比較；進而著重圍繞工程組成、水力計算、箱涵基底應力計算和地基處理等四方面展開涵閘設計。