许华勇

（中山市水利水电勘测设计咨询有限公司，广东 中山 528400）

现如今随着经济和社会的飞速发展，我国惠民建设领域取得了明显的进步。在新时期的大背景下，工农产业的不断发展和融合，也对水利事业的发展提出了全新的要求［1]。水利工程建设环节，水闸的应用愈发广泛，在工程中占据着十分重要地位，并且水闸工程的排水和止水问题对建筑的寿命起到决定性作用［2]。

1 工程现状

1.1 工程概况

普宁市练江流域综合整治—光南水闸重建工程位于普宁市燎原街道光南村境内。光南水闸位于练江二级支流光南溪上。水闸于1974年建成，1986年因平板钢闸门锈蚀，漏水严重，曾对闸门上增设灰塑板，以减小漏水量。此外，还将闸门原来的手动式启闭改为电动启闭。2002年洪水淘空水闸左右岸基础，地面发生沉降，当年对受损左右岸墙进行了灌浆加固处理。因交通桥人流量大，桥面狭窄，护栏毁坏严重，存在严重安全隐患，2008年5月对水闸的交通桥进行了加宽加固。本水闸灌溉面积约1600 亩，担负着普宁市燎原街道光南村和乌石村农田和3.5 万人口的生活及工农业用水，对促进当地经济发展和社会稳定发挥了巨大作用。

1.2 存在问题

光南水闸主要存在的问题包括：（1）水闸缺乏防渗措施；（2）水闸项目建设时间较长，混凝土存在严重老化和剥蚀的情况，部分位置出现明显裂缝；（3）水闸使用的闸门存在严重破损，启闭难度较大；（4）改造前水闸配套设施匮乏，例如电气、安全监测及水情预警等设备；（5）水闸周围未设置专门的管理房，缺乏安全监测和通行，管理及防汛工作不到位，人行便桥相对狭窄。水闸目前处于不达标准运行状态，水闸过流能力不足，在台风暴雨、山洪的共同作用下极易对水闸自身结构、光南溪堤防、保护范围内的农田及居民生命财产造成严重威胁，因此开展重建工程。

2 水闸设计要点及注意事项

2.1 合理选择水闸工程地址

为了有效开展水闸设计工作，进行科学合理的选址工作十分重要。第一，合理的选址工作可以减少工程成本，提高经济效益；第二，合理的选址工作能够充分发挥水闸的作用［3]。本工程为水闸重建工程，闸址选择主要考虑三种方案：原址重建方案、原址上游重建方案和原址下游重建方案。三种方案比较情况见图1。方案一：原址下游重建。拟重建位置位于原址下游375 m处，该处河道与上下游连接平顺，该处河底宽度较宽，河底宽度约16 m，满足过流需要，具有良好的水流条件。方案二：原址重建。水闸原址河道呈漏斗式收窄，孔净宽约12 m，其上下游河底宽度范围为16 m～25 m，原闸址范围内两岸堤顶狭窄。若在保留原水闸两侧边墩的基础上重建，闸孔净宽12 m，将大大缩窄光南溪的行洪断面，壅高水位，增大流速，对行洪安全产生较大影响。方案三：拟重建位置位于原址上游70 m 处，该处河道与上下游连接平顺，河底宽度约16.5 m，河道两岸密布房屋，建设河宽受影响较大。基于对上述三种方案的分析，其中方案一效果最为理想，施工场地开阔，便于施工和总体布置。

图1 三种方案比较情况

2.2 水利工程设计施工中水闸的定型

水利工程中水闸类型繁多，各个类型存在明显差异，并且其功能各不相同，优缺点存在明显不同［4]。所以在对闸型进行选择的过程中需要结合水文特征和地质情况进行考虑，进而做好定型工作，防止追求新型水闸而忽视实际情况问题的出现。水闸的闸室包括胸墙式水闸、涵洞式水闸和敞开式水闸。水利工程进行泄洪排涝工作的过程中，其主要目的是使水流状态保持平衡，防止水流出现冲击情况。并且不同的闸室存在一定的差异，例如敞开式水闸底部宽而平整，对于排洪排涝具有重要作用［5]。光南水闸为拦河闸，挡水水头低，仅约3.70 m，但是泄洪量大，本次复核设计洪峰流量为197.0 m3/s，宜选择开敞式水闸方案，且原设计也是平底板开敞式水闸。综上所述，因此经过设计决定采用平底板开敞式水闸方案。

闸室中的挡水设施为闸门，闸门的型式对闸室的结构和尺寸有决定性影响。结合光南水闸特点，根据工程经验和管理方法，初步选择平面钢闸门和混凝土翻板闸门两种方案，进行比较。平面钢闸门：拟定水闸设3 孔闸门，单孔净宽6.0 m，闸门高4.0 m，闸门顶高程7.00 m，闸门底槛为平底宽顶堰，堰顶高程3.00 m。水闸采用底流消能方式。工作闸门采用双吊点卷扬式启闭机进行启闭。水闸两侧设置溢流涵控制水位，下泄小流量的上游来水。混凝土翻板闸门方案：拟定水闸净宽18 m，坝顶高程9.00 m，共设置3 扇宽×高=6 m×3.3 m 的水力自控和手动控制双作用的翻板闸门。闸门底槛为有底槛宽顶堰，堰顶高程为3.0 m，堰面上游边缘修整为小圆弧进口，下游为斜坡段，后接水平段。通过翻板闸保持上游水位，自动控制泄水。两种闸门对河道防洪影响较小，并且对运行方面进行分析，翻板闸门可以节省管理人员，能够对河道水位流量进行合理控制，但是从安全性及可靠性方面展开分析，钢闸门效果更好，因此本次设计使用钢闸门方案，单孔的净宽为6.0 m，设置3 孔。图2 为平面钢闸门示意图。

图2 平面钢闸门示意图

2.3 地基防渗处理

根据《普宁市练江流域综合整治——光南水闸重建工程地质勘察报告（初步设计阶段）》，参考钻孔BK1、BK2 及BK3，水闸基底土层至上而下依次分布有：①填土、②-1 中粗砂、②-2粉质黏土、②-2-1 中粗砂、②-3 中粗砂、③残积土等。重建闸室地基第一层土以②-1 中粗砂层为主，局部分布有②-4 粉质黏土层。中粗砂层地基承载力特征值为80 kPa，粉质黏土层地基承载力特征值为130 kPa。根据各土层标准贯入击数，判定表层土均为中软地基。粉质黏土呈微透水性，属相对隔水层；中粗砂层为强透水性，存在闸基渗漏问题，应进行防渗处理。通常情况下，防渗处理需要利用专门机具，钻凿圆孔和开挖槽孔，使用泥浆对墙壁进行加固处理［6]。防渗墙型式的选择以在性能上可靠、施工工艺上可行，适合本工程地质水文条件为原则，初拟高压喷射灌浆防渗墙、钢丝绳或液压抓斗纯抓法成槽混凝土防渗墙两种防渗墙方案。结合本工程地质条件，对防渗效果进行分析，混凝土防渗墙和高压旋喷防渗墙效果均良好；从施工角度而言，高压喷射灌浆技术具有施工设备简便、灵活，施工速度快等优势，混凝土防渗墙属新工艺，工程地区实践经验尚不丰富，施工中的质量控制不好把握；从造价角度而言，按照工程经验，抓斗法混凝土防渗墙相对便宜，但是与高压旋喷防渗墙相比不会明显降低投资。通过综合比选，本次设计采用高压喷射灌浆防渗墙。

2.4 水闸设计注意事项分析

第一，渗流注意事项。渗流指的是水闸挡水过程中导致上下游水位存在差值，基于此情况，水闸、闸基和两岸的连接位置便会发生渗流情况。如果存在渗流，水闸底部形成扬压力，使其重力作用衰减，进而导致水闸稳定性下降严重。如果存在侧向渗透，会形成水平压力，对两岸建筑物有较大影响，稳定性不佳。如果渗水量较大，则会对挡水作用产生影响［7]。第二，冲刷注意事项。开闸泄水的工程中，如果下游水位较浅或者没有水，受水位差的影响，导致水流流速增加，对下游造成严重冲刷。除此之外，水闸两岸为软弱岩层或土层，修建过程中设置过多的闸孔，开启某一孔则产生折冲水流，对下游河岸造成严重冲刷。第三，沉陷。如果水闸建立在软土地基上，那么在其自身和外部荷载作用下则会发生沉陷的情况。尤其是底板传到地基荷载的分布不均衡，或者分布于地基土层的荷载不均衡，都会导致沉陷情况的出现。并且地基的沉陷还会引发水闸的下沉，或者致使闸室出现倾斜，极可能致使水闸断裂，对水闸的正常稳定运行造成严重威胁［8]。第四，稳定。常规使用水闸的过程中，拦截上游的水位较高，这也致使上游和下游之间形成一定的水位差，导致水平压力较大。因此想要提高自身的稳定性，水闸需要具有相应的重量。除此之外，建成水闸之后，如果没有在挡水和使用情况下发生无水期，则会形成较大的垂直荷载，导致基底的压力远远高于地基实际承受的承载力，进而致使地基出现变形或者闸基土被挤出等不良情况，进而引发水闸和地基滑动的风险。因此在进行水闸修建的过程中需要确保其基础面积，这样才有助于减少基底的压应力。

3 结语

综上所述，本文以水闸工程设计为基础，对水闸设计的要点及注意事项展开分析。在进行水闸设计时需要对各个因素进行全面分析，结合实际施工情况，深入分析工程周围的环境、水质、地质等因素，施工过程中严格遵守施工指标及要求进行施工，对于可能发生的问题做好预防准备工作，有效提高水闸的运行质量。