魏 玲 陳亞軍

一、工程概述

姚莊閘是位于沂河支流白馬河上重要的節(jié)制閘，承擔(dān)上游441.29km2行洪、28.76km2排澇和周邊5.03萬畝農(nóng)田的抗旱灌溉任務(wù)。該閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇設(shè)計(jì)、20年一遇校核，最大流量為553m3/s，工程等別為Ⅲ等，規(guī)模為中型。水閘設(shè)計(jì)采用7孔6m升臥式閘門漫水閘結(jié)構(gòu)，閘上及兩側(cè)采用高架橋與堤防連接。本文根據(jù)地質(zhì)條件，結(jié)合施工、運(yùn)行管理等方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)：從設(shè)計(jì)角度，創(chuàng)造性地采用了升臥式漫水閘加高架橋總體布置方案；在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上，采用工廠化生產(chǎn)的專利產(chǎn)品——止水接頭，既能確保質(zhì)量又方便施工。

二、地質(zhì)情況

該工程場地位于郯廬斷裂帶西側(cè)邊緣地帶，由于郯廬斷裂帶的影響，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性相對較差。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，場地地震動峰值加速度為0.20g，相應(yīng)場地基本地震烈度Ⅷ度。由于場地受郯廬斷裂構(gòu)造活動性的影響，抗震穩(wěn)定性差，工程位于抗震不利地段。閘室地基持力層在②-1層砂壤土夾粉砂（Q4al+pl）局部為粉砂，允許承載力為90kPa，其下為②層中粗砂（Q4al+pl）夾壤土層，允許承載力為140kPa和③層含砂姜粘土（Q3al+pl）夾較多粗砂層，允許承載力為250kPa。

三、水閘總體布置

姚莊閘總體布置上順?biāo)飨蛑行木€基本與河道中心線一致，兩側(cè)連接段采用引橋與左右兩岸相銜接。由于該閘所在河段河面開闊、排澇水位和行洪水位相差較大，且經(jīng)調(diào)查該閘附近無較好、較多土源用來進(jìn)行回填，需要征地或外購，難度較大。因此采用滿足灌溉蓄水位和排澇水位要求，采用漫水閘方案，該方案行洪時(shí)可從水閘和灘面同時(shí)行洪，其最大優(yōu)點(diǎn)是能超標(biāo)準(zhǔn)洪水行洪；同時(shí)考慮該地區(qū)處于地震高烈度區(qū)，為防止閘門阻水和降低工作橋高度，采用升臥式閘門。另外，考慮該閘處于緊鄰鎮(zhèn)政府所在地，是交通頻繁地段，為保證該河道行洪期間的防汛搶險(xiǎn)及不中斷當(dāng)?shù)亟煌?，閘兩側(cè)連接段采用高架橋方案。橋梁梁底高程按照20年一遇洪水位加0.5m安全超高確定。

四、水閘設(shè)計(jì)

姚莊閘閘室共7孔，每孔凈寬為6m，共3聯(lián)，其中中間3孔1聯(lián)，兩邊側(cè)2孔1聯(lián)。工作橋、檢修便橋布置在閘室上游側(cè)，交通橋布置在閘室下游側(cè)，閘室兩側(cè)設(shè)置管理房和控制室。

閘室底板頂高程23.50m（廢黃河高程系，下同），底板底高程22.50m，閘頂高程28.70m，閘室底板順?biāo)鞣较蜷L16.0m，垂直水流方向總長51.84m，檢修橋橋面高程為28.70m，寬2m；閘上交通橋設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路—Ⅱ級，橋面高程為32.07m，橋面寬度為凈7.5m+20.5m，橋板采用預(yù)制混凝土空心橋板，橋板跨徑隨閘室尺寸，分別為7.06m、6.96m；閘兩側(cè)引橋設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)：公路—Ⅱ級，橋面高程為32.07m，橋面寬度為凈7.5 m+20.5m，橋板采用10m跨預(yù)制混凝土空心橋板，雙柱排架式結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用直徑80cm灌注樁基礎(chǔ)，橋臺采用樁柱+擋土墻組合式橋臺；上游鋪蓋采用鋼筋混凝土鋪蓋，長13m，下游鋼筋混凝土消力池，水平段共長20m，池深1.5m，下游混凝土海漫長50m；水閘末端設(shè)2m深防沖槽；閘上、下游河道護(hù)砌：護(hù)底為現(xiàn)澆混凝土，護(hù)坡為預(yù)制混凝土塊；水閘范圍內(nèi)灘面及堤防內(nèi)護(hù)坡采用植草磚進(jìn)行護(hù)砌；閘上、下游翼墻平面布置采用直線加圓弧組合的布置型式，緊挨閘室第一、二、三節(jié)翼墻采用鋼筋混凝土扶壁式翼墻，閘上翼墻底板底高程23.00m，閘下翼墻底板底高程20.90m，第四節(jié)翼墻采用鋼筋混凝土懸臂式翼墻，閘上底板底高程23.00～26.00m，閘下底板底高程22.60～27.10m。

在閘室兩側(cè)設(shè)橋頭堡，用作中控室兼管理房（賠償原管理房），為板梁柱結(jié)構(gòu)，平面尺寸為12.45m×6.0m，共兩層。升臥式主閘門采用5.96m×4.4m平面閘門，配QPQ-280kN雙吊點(diǎn)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)7臺，配套電機(jī)功率為7.5kW。另設(shè)檢修鋼閘門一套，配30kN雙吊點(diǎn)電動葫蘆1臺。由于該閘底板坐落在第②-1層砂壤土夾粉砂層上，該層為地震液化土層。該工程采用換填12%水泥土進(jìn)行換基處理，壓實(shí)度不小于0.95。

水閘閘室縱剖面、半平面圖見圖1、圖2。

姚莊閘工程閘室布置根據(jù)上部結(jié)構(gòu)功能要求進(jìn)行布置，根據(jù)計(jì)算，該建筑物的雙向抗滑、地基應(yīng)力和不均勻系數(shù)方面均滿足規(guī)范要求，其最不利計(jì)算工況由地震期不均勻系數(shù)控制。

圖1 水閘閘室縱剖面圖

圖2 水閘閘室半平面圖

根據(jù)水閘上下游水位、下游Q～H曲線、閘門開度等，經(jīng)計(jì)算，在小流量（65m3/s）時(shí)，消力池計(jì)算深度最深（1.35m）；在較大流量（451.7m3/s）時(shí)，消力池計(jì)算長度最長（18.9m）；在最大流量（553m3/s）時(shí)，消力池計(jì)算厚度最厚（0.8m）。根據(jù)閘單寬流量、上下游水位和地質(zhì)情況等，經(jīng)計(jì)算，海漫長度最長為48m，海漫末端河床沖刷深度計(jì)算最深為3.8m，均滿足設(shè)計(jì)要求。

五、結(jié)語

姚莊閘緊鄰鎮(zhèn)區(qū)，是地震烈度較大、正常擋水和行洪水位相差較大的水閘，再加上山區(qū)可能超標(biāo)準(zhǔn)來水，因此水閘的總體布置要統(tǒng)籌考慮。該閘在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮其位于8度地震區(qū)，采取升臥式閘門方案，可顯著降低排架高度，有利于抗震；閘室底板段的檢修門槽和主門槽間墩墻范圍內(nèi)，內(nèi)側(cè)由上往下漸變縮小了2cm，形成上大下小的楔形結(jié)構(gòu)，止水效果較好且便于運(yùn)行管理。在設(shè)計(jì)中，水平止水之間、水平與垂直止水連接均采用定型連接接頭（類似于管路的三通接頭），既能保證施工質(zhì)量、止水效果好，又能提高施工效率。目前水平止水連接裝置已取得國家實(shí)用新型專利；垂直止水與水平止水的連接裝置，國家知識產(chǎn)權(quán)局已受理，正在辦理中。該工程設(shè)計(jì)成果對今后徐州東北部沂蒙山區(qū)來水片區(qū)的水閘設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義■