张春明

（汕尾市水利水电建筑工程勘测设计室，广东 汕尾 516600）

1 工程概况

1.1 工程现状

曹村一号闸工程修建于1996年，位于临沭县临沭街道振兴街社区处，其洪峰流量550.00 m3/s，正常挡水位53.90 m，蓄水量11.78万m3。闸址位于苍源河中泓桩号19+870处。闸轴线大体为东西走向，闸址处河底高程50.90 m左右，主河槽宽170.00 m左右。现状曹村一号闸闸址距上游曹村二号闸450.00 m，下游距常林东大街跨苍源河桥900.00 m，距下游后杨楼闸约510.00 m，河道比降为1/550。

1.2 存在问题

1）曹村一号闸主河槽过窄，过水净宽不足，闸室连接两岸的拦河土石坝及工作桥阻水严重，严重影响苍源河安全行洪。

2）闸墩及排架均为浆砌石结构，闸墩及排架砌石局部存在风化破损，砌缝比较完整，偶见砂浆开裂剥落。

3）岸墙为浆砌石结构，现场检查上游左、右岸浆砌石护坡部分勾缝砂浆开裂剥落，下游左、右岸浆砌石挡墙部分勾缝砂浆开裂剥落。

4）调节闸启闭机机架、蜗轮、蜗杆等主要构件配备不齐全，螺杆弯曲，现状仅采用人力简易启闭。

5）翻板闸门门体扭曲、面板弯曲变形，支铰锈蚀导致闸门翻转不畅，无法正常启闭。

1.3 安全检测与复核

临沂市水利局于2021年5月对曹村一号闸进行了安全鉴定核查，同意将其安全类别综合评定为Ⅳ类闸的鉴定意见。

根据SL 214-2015《水闸安全评价导则》，通过复核，曹村一号闸的防洪标准、渗流标准和抗震安全均不满足要求，存在严重问题，需要拆除重建。

2 拦河闸工程设计

该工程拦河建筑物挡水高度小于5.00 m，根据工程实际情况和工程经验[1-3]，选取平面提升闸、橡胶坝、钢坝闸3个方案进行比选。

2.1 钢坝闸方案

铺盖段顺水流方向长8.00 m，垂直水流方向宽92.80 m，由C30钢筋混凝土建造而成，其厚度为0.40 m，底板顶高程50.40 m；铺盖上下游均设置齿墙，上游齿墙深0.80 m，下游齿墙深0.80 m。两岸的翼墙均由C30钢筋混凝土建造而成。

闸室段顺水流方向长15.00 m，每个孔净宽22.00 m，总净宽88.00 m，闸室段总宽94.80 m。坝高3.00 m，缝墩宽1.60 m，边墩宽1.00 m，缝墩内设分缝和止水，墩顶高程55.20 m；启闭机室设置在底板内，长11.97 m，宽2.00 m，启闭机室底板厚1.00 m。将城门洞型的检修廊道设置在底板上游的侧面位置，宽1.50 m，高2.20 m，廊道与启闭机室连接。上游侧与下游侧的闸底板顶部高程分别为50.90 m与50.00 m；缝墩、边墩和底板均由C30钢筋混凝土建造而成。

消力池总长14.00 m、深1.00 m，采用C30型号钢筋混凝土，其底板厚度设置为0.60 m，于底板下方设置由C15混凝土建造而成的厚度为0.10 m的垫层；两个侧边的翼墙由C30钢筋混凝土构成，其墙顶高程为55.20 m。

海漫段顺水流方向长15.00 m，M10浆砌块石结构，厚0.40 m，下部设0.20 m厚的碎石垫层；海漫上下游设齿墙，上游齿墙深0.80 m，下游齿墙深2.50 m。两岸改建挡土墙与下游堤防平顺衔接。

2.2 橡胶坝方案

橡胶坝总宽度91.00 m，共2节，单节净宽44.00 m，坝高3.00 m，设计内压比1.4；橡胶坝沿着水流方向的长55.50 m，有8.00 m长的铺盖和11.50 m长的坝底板；消力池段长16.00 m，海漫顺水流方向长15.00 m。

上游连接段左、右两岸均由C30钢筋混凝土构成，平面采用圆弧与直线结合的形式，挡土墙上游端与原护砌挡土墙衔接，下游端与铺盖段岸墙衔接。由C30钢筋混凝土建设的铺盖长8.00 m，其底板的顶部高程50.90 m，厚0.40 m，其下设置了1层由C15素混凝土建造而成的厚度为0.10 m的垫层。根据地勘成果，河道49.50 m高程以上为1层淤泥，设计垫层以下0.50 m采用开挖料换填。铺盖前端齿墙下设置由C30混凝土建造而成的齿墙。上游翼墙采用悬臂梁结构，由C30钢筋混凝土建造而成，其顶部宽0.50 m、顶部高程55.20 m，顶部设1.20 m高栏杆防护。

坝室段底板由C30钢筋混凝土建造而成，顺着水流方向的长度为11.50 m，厚度为1.00 m，坝底板高程50.90 m。在坝底板的上游与下游处均设置了厚度为0.50 m的齿墙。在坝底板的下部设置了1层由C15混凝土建造而成的厚度为0.10 m的垫层。

消能防冲段分为陡坡段和水平段。陡坡段采用C30钢筋混凝土，长5.00 m，厚0.60 m，坡度1∶4，高程由50.90 m渐变至49.90 m。陡坡段上、下游端设齿墙，底部宽0.50 m。消力池两岸岸墙采用悬臂式结构，均由C30钢筋混凝土建设而成，岸墙底板底部设0.10 m厚的C15混凝土垫层。水平段采用C30钢筋混凝土，长10.40 m，厚0.60 m，池深1.00 m。水平段在上游部分埋设φ100 PVC排水孔，间距1.50 m，梅花状布置。消力池陡坡段及水平段底部设反滤层。下游海漫顺水流向长15.00 m，底板厚0.40 m，采用M10浆砌块石，0.20 m厚的级配碎石垫层。海漫末端采用1∶10坡度与河道平顺衔接。海漫上下游设齿墙，下游齿墙深2.50 m，末端设5.00 m长抛石防冲槽。两岸平面型式采用直墙的形式，改建挡土墙与下游堤防平顺衔接。

2.3 平面提升闸方案

闸址处河道宽160.00 m，水闸总宽104.28 m，边墩宽1.00 m，中墩宽1.20 m，缝墩宽1.60 m，闸门净宽10.00 m，共设置9孔，闸孔总净宽90.00 m。

上游连接段由钢筋混凝土铺盖和翼墙构成，其中铺盖的长度为8.00 m，底板的顶部高程50.90 m，厚0.40 m，其下设置了1层由C15素混凝土建造而成的厚0.10 m的垫层。根据地勘成果，河道49.50 m高程以上为淤泥，设计垫层以下0.50 m采用水泥土换填。铺盖前端齿墙下设C30混凝土截渗齿槽，嵌入全风化层。上游翼墙的结构形式为悬臂式，由C30钢筋混凝土建造而成，其顶部宽度为0.50 m，顶部高程55.55 m，顶部设1.20 m高栏杆防护。

闸室段由C30钢筋混凝土整体建造而成，底板的顶部高程50.90 m，检修平台顶高程55.80 m，采用平面钢闸门；闸室顺水流方向长11.50 m，垂直水流方向宽104.28 m，边墩和中墩的厚度分别为1.00 m和1.20 m，缝墩宽1.60 m。闸室两侧回填壤土，设计压实度不小于0.95，渗透系数不大于1×10-4cm/s。结合现状闸两岸堤顶道路，考虑连接两岸城市休闲娱乐公园，闸前设置人行交通桥兼顾检修桥，设计桥宽3.50 m。交通桥为C30钢筋混凝土结构，桥两侧设护栏高1.20 m，栏杆基座处设有排水管。闸墩上部为C35钢筋混凝土排架，将启闭机房设置在其上部位置。

下游连接段消力池为C30钢筋混凝土结构，挖深式消力池池深1.00 m，总宽101.28 m，顺水流方向长16.00 m，其中斜段长5.00 m，坡度1∶4，水平段长10.40 m。消力池池底高程49.90 m，底板厚0.60 m，水平段设排水管。下游海漫顺水流方向长15.00 m，底板由M10浆砌块石建造而成，其厚度为0.40 m，0.20 m厚级配碎石反滤。海漫下游设抛石防冲槽，厚2.50 m，长5.00 m。海漫末端采用1∶10坡度与河道平顺衔接。下游连接段两侧均设置悬臂式挡土墙，由C30钢筋混凝土建造而成，其顶部宽0.50 m，顶部高程54.70 m，顶部设1.20 m高栏杆防护，与现状浆砌石挡墙平顺衔接。

3 方案选定

3.1 优缺点比较

1）方案Ⅰ—钢坝闸。优点：可形成溢流水面，生态、景观效果好；阻水小，抗冲击能力强；升坝、降坝运行速度快；坝体对地基承载力要求较低，抗震性能好；人行便桥布置简单；工程总投资适中。缺点：液压系统较复杂，后期管理要求高，液压油需定期更换；液压系统易漏油、污染水质；金属结构安装精度要求高，所需施工工期较长；闸室结构较复杂，土建工程量较大。

2）方案Ⅱ—橡胶坝。优点：可形成溢流水面，生态、景观效果好；河道阻水最小；施工难度低，土建工程量少，工期短；控制系统仅由水泵和阀门等组成，运行管理方便；坝体自重轻，对于地基的承载力要求较低且抗震性能较好；结构较为简单，节省建筑材料的同时工程总投资较少。缺点：坝袋抗老化能力、材料耐久性较差，易受河道漂浮物刺伤和机械损坏，坝袋使用10～15年更换一次坝袋，后期维护费用高；泄洪时塌坝时间较长；该工程需坝前单独布置人行便桥，与湿地公园生态环境协调性差；不便于灵活控制闸上蓄水位。

3）方案Ⅲ—平面提升闸。优点：泄洪提升快，安全可靠性强；钢闸门坚固，不易遭人为损坏，耐久性好，寿命长；闸门控制运用灵活、方便；结构易于交通桥布置；桥头堡及启闭机房可结合建筑造型，气势恢弘。缺点：闸墩多，占用河道断面较大；建筑高度较高，不利于抗震；桥头堡及启闭机房较高，河道上下游视野不通透；土建工程较多，所需工期长，工程总投资最高。

3.2 投资对比

分别估算每个方案4个方面的投资金额，结果见表1。

表1 不同方案概算投资表 万元

综上所述，钢坝闸既能满足人行交通桥布置，投资适中，又能满足生态水域要求，运行管理方便，符合“以水定城、以水定人”的城市规划理念，故初设选定钢坝闸作为此次工程选定的建筑物型式，为类似闸门的除险加固工程提供了参考。