火庆昌

（杭州水利水电勘测设计院有限公司兰州公司,甘肃 兰州 730000）

1 工程概况

流域内现状五孔闸水闸最大过闸流量180 m3/s,承担保护上游耕地0.8 万亩、人口1.6 万人防排洪挡潮任务。现状安全鉴定为3 类闸,主要存在设计标准偏低,结构强度、主要建筑物的整体稳定性、消能防冲等达不到现行规范要求以及管理房建筑老化破损严重等方面的问题[1]。为配合流域出海口的排洪纳潮改造,完善防洪减灾体系,增加流域滞洪区滞洪能力,本次拟新建水闸代替现状水闸,与现有防洪工程联合调度,形成完整的防洪排涝系统,确保潮位低于滞洪区内水位时,涝水可以自排入海。新建水闸闸址移到滞洪区末端（现状水闸工程下游570m 位置）,水闸设计排涝流量195.64 m3/s,校核排涝流量234.78 m3/s,设计纳潮流量为113.39 m3/s～242.00 m3/s,属于海湾大道双山段海堤范围内,工程等级为Ⅲ等,工程规模为中型。新建水闸位置示意见图1。

图1 新建高沙水闸位置示意图

2 水闸选型比较

2.1 水闸结构型式比选

（1）水闸型式比选

新建水闸工程集防洪、排涝、挡潮、控制景观水位等功能为一体,同时保留现状渔船的通航需求。根据水闸规模分析结果,设计闸孔净宽30.0 m,本文拟采用以下三方案进行水闸型式比选,比选内容主要从闸门启闭方式进行阐述,其他比选项见表1。

表1 水闸结构形式布置方案比选

方案一闸门启闭方式：关门挡潮时,可挡50 年一遇海潮；内湖行洪时,通过液压启闭机的油缸伸缩,开启闸门,可满足最大行洪30 年一遇2.5 m,闸门不需要满开；需要通航时,液压启闭机满开,闸门可以满足最大净高程8.30 m 的通航能力；还可通过闸门的开度控制,适时纳潮水体交换的要求,同时闸墩顶无建筑物,闸门关闸和开闸状态下,整体协调美观。

方案二闸门启闭方式：关门挡潮时,可挡50 年一遇海潮；内河行洪时,通过液压启闭机的油缸伸缩,开启闸门,可满足最大行洪30 年一遇2.5 m,闸门不需要满开；需要通航时,液压启闭机满开,还可通过闸门的开度控制,适时纳潮水体交换的要求。闸门关闭时油缸隐蔽,启门时伸出闸墩,高耸于闸墩以上,影响整体景观效果[2]。

方案三：关门挡潮时,可挡50 年一遇海潮；内湖行洪时,开启闸门,控制开度可满足最大行洪30 年一遇内湖2.5 m；需要通航时,启闭机满开,闸门可以满足最大净高程8.0 m 的通航能力；还可通过闸门的开度控制,适时纳潮水体交换的要求。

图2 方案三实施效果示意图

综合考虑,平面闸门+卷扬式启闭机方案结构简单可靠,能承受双向水头,能动水启闭,可兼作门下输水；门槽宽度较小,水闸布置简单；水闸沉陷变形对闸门的影响较小,投资较低,本工程推荐采用平面闸门+卷扬式启闭机方案。

（2）水闸闸室结构比选

根据相关经验,水闸闸室结构根据泄流特点和运行要求,一般采用开敞式、胸墙式结构,二者比选如下：开敞式结构适合闸槛高程较高、挡水高度较小的水闸,有排漂、排冰或通航要求的水闸,宜采用开敞式；胸墙式水闸适合闸槛高程较低、挡水高度较大的水闸,挡水水位高于泄水运用水位,或闸上水位变化幅度较大,且有限制过闸单宽流量要求的水闸。

本次新建水闸有渔船进港避风的通航要求,因此,高沙水闸采用开敞式结构。

（3）海漫结构比选

海漫结构设计拟定两个方案进行比选,干砌块石和格宾石笼。比选如下：干砌块石透水性较好,施工技术简单,缺点是耗用劳动力较多,难以用机械化方法施工,工期较长；格宾石笼柔韧性好、透水性强、耐久性及防冲击能力强等优点,具有很好的生态性。格宾网结构能够承受较大范围的变形,不会因不均匀沉陷而产生沉陷缝等,整体结构不会遭到破坏。施工采用机械为主,人工为辅,施工进度较快。本次选用整体性较好,施工简便,进度较快的格宾石笼海漫方案。

2.2 水闸孔数方案比较

通过上述的对比分析可以得出,推荐采用方案三平面闸门+卷扬式启闭机启闭,根据类似工程经验和市场调查,本次分为两种形式比较,形式一：共2 孔,单孔净宽15 m,闸孔总净宽30 m；形式二：共3 孔,单孔净宽10 m,闸孔总净宽30 m。针对上面两种闸孔布局形式,做以下对比分析见表2。

表2 水闸孔数布置方案比选表

根据《水闸设计规范》（SL 265-2016）,闸孔孔数少于8孔时,宜采用单数孔,综合考虑,便于管理维修,设备统一,新建水闸孔数采用3 孔,每孔净宽10 m。

3 总体布置及主要结构型式

3.1 工程总体布置方案

工程以水闸主体工程、两侧堤防共同组成防洪封闭线,现状该段河堤堤顶标高6.30 m。工程总体布置图见图3。高沙水闸中心线基本上与河道中心线一致,闸门轴线与水流方向基本正交。水闸自上而下分别为海漫段40 m 长、上游铺盖消力池段长15 m、闸室段长15 m、下游消力池段长15 m、下游海漫段长45 m。水闸过流净宽为30 m,设计闸孔规模为3 孔×10 m 宽。上、下游均与现状河道渐变顺接。

图3 抓斗挖泥船抛锚就位示意图

3.2 主要结构型式

新建高沙水闸为双向挡水闸,主要由上游格宾石笼海漫及两侧挡墙、上游消力池护坦、闸室、下游消力池护坦、下游格宾石笼海漫及两侧挡墙组成。主要结构形式布置如下：

（1）闸室段是水闸的主体,拟定闸底槛高程为-1.5 m；底板长15 m,宽35.4 m,厚1.5 m,闸室为整体式结构,采用C35 钢筋海工混凝土。水闸边墩厚1.2 m,中墩厚1.5 m,墩高8.70 m。工作闸门距离上游8.48 m,采用平面钢闸门,上部设计启闭房,对应配3 台QP-2×250 卷扬式双吊点启闭机。工作闸门上、下游2.0 m 分别设置检修闸门,闸门采用钢制叠梁闸门,启闭机采用双吊点电动葫芦,配自动抓梁。闸室上游设置交通桥,桥面宽4.00 m。

（2）上、下游连接段主要为钢筋混凝土护坦和格宾石笼护砌。上、下游护坦长均为15.0 m,采用100 cm 厚C35钢筋海工混凝土,首端5.1 m 设置冒水孔和反滤层,护坦高程为-1.5 m,上游接40 m 长50 cm 厚格宾石笼护底,下游接45 m 长50 cm 厚格宾石笼护底。

（3）上、下游翼墙采用C35 现浇砼扶壁式挡墙结构,与河道两侧堤防挡墙顺接。翼墙墙高8.70 m～5.00 m,底板厚0.60 m,扶壁厚50 cm,间距300 cm。

本次设计在水闸底板基础采用挖除中砂层,换填C15 砼垫层进行防渗加固处理。根据勘察报告闸室段及翼墙段剖面图,设计开挖基础-4.0m,然后浇筑C15 砼垫层至-3.0 m 底板基础。施工时要求开挖基坑进行验槽,结合实际情况确定是否需要进行调整。

4 结语

本工程一期工程先行实施新建水闸工程,后期再实施二期闸站工程,满足区域防洪要求,通过新建水闸工程的实施,在很大程度上提高了流域内的防洪排涝能力,解决了目前防洪存在的的问题。建议在项目开展过程中与规划、管委会等有关部门对接核实项目前期情况等工作,根据规划用地调整对滞洪区面积及排涝泵站规模进行相应调整。