江傳生，陳小波

(上饒市科信水利水電勘察設(shè)計咨詢有限公司，江西 上饒 334000)

1 工程概況

草子灣攔河閘位于萬年縣蘇橋鄉(xiāng)崗上村，橫跨萬年河。此工程興建于1978年，1979年投入運行，工程等級為Ⅲ等。草子灣攔河閘總長75 m，主要建筑物有混凝土溢流壩、放空閘、引水閘、交通橋、電站，以及左、右岸防洪堤等。

2 攔河閘存在的問題

2008年11月，上饒市水利局組織對草子灣攔河閘工程初建時存在的問題進行了論證，對工程現(xiàn)場進行了詳細的檢查。經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)水閘存在的主要問題如下：

(1)混凝土溢流段?；炷烈缌鲏紊嫌武伾w被水流沖刷嚴(yán)重，局部被掀起沖走，溢流壩面局部混凝土有蜂窩麻面，如圖1所示，壩下基腳部分淘空。

圖1 混凝土蜂窩麻面示意圖

(2)引水閘閘墩及啟閉排架。所有閘墩和排架均存在著不同程度的表層混凝土老化問題，特別是受水流沖刷或水位變化部位出現(xiàn)混凝土剝落、露石、露筋情況。現(xiàn)場還進行了閘門開啟試驗，試驗時選擇了使用較頻繁的4#閘門。在提升過程中兩側(cè)導(dǎo)輪卡死，發(fā)出“吱吱”的響聲。閘門面板迎水面、水下部分均存在嚴(yán)重的銹蝕問題。

(3)放空閘。所有閘墩均存在著不同程度的表層混凝土老化問題，特別是受水流沖刷或水位變化部位混凝土剝落、露石嚴(yán)重，放空閘、引水閘閘門啟閉螺桿彎曲變形較嚴(yán)重。

(4)引水閘和放空閘閘門導(dǎo)輪大部分銹蝕失靈，致使閘門在開啟過程中，有晃動、噪聲大的現(xiàn)象，閘門止水失效，漏水嚴(yán)重；每次大洪水過后，均發(fā)現(xiàn)壩頂混凝土磨損厲害，骨料外露，閘上、下游兩岸護坡受洪水急流沖刷，破壞較為嚴(yán)重，或沉陷、或錯位、或淘空；交通橋多處斷裂、露筋，影響行人及車輛安全。

(5)工程無任何觀測設(shè)施。通過現(xiàn)場安全檢查、地質(zhì)勘探、室內(nèi)土工試驗、工程測量、現(xiàn)場檢測及水閘安全復(fù)核計算等工作，編寫安全評價報告，確定草子灣攔河閘為四類閘壩，不僅使用功能無法得到切實發(fā)揮，更是對下游地區(qū)人民的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，因此必須盡早對攔河閘進行除險加固。

3 攔河閘除險加固必要性與設(shè)計原則

3.1 除險加固必要性

(1)工程防洪安全需要。草子灣攔河閘運行多年，水工建筑物出現(xiàn)了嚴(yán)重老化的情況；閘門的啟閉機啟門力不滿足要求，啟閉機機座斷裂，無法正常運行；設(shè)計洪水位時，設(shè)計閘頂高程為53.1 m，現(xiàn)狀閘頂高程為53.0 m，不滿足《水閘設(shè)計規(guī)范》(SL 265—2016)要求。由此表明：草子灣攔河閘運行安全問題嚴(yán)重，必須及時采取有效的加固處理措施，防止出現(xiàn)垮壩失事問題。

(2)農(nóng)田灌溉需要。草子灣攔河閘攔河引水灌溉蘇橋鄉(xiāng)800.00 hm2農(nóng)田。因此,從提高保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食安全角度出發(fā)，對草子灣攔河閘進行除險加固是必要的。

(3)社會穩(wěn)定需要。對草子灣攔河閘壩工程進行除險加固，可有效解除洪水對下游的威脅，保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全，實現(xiàn)社會穩(wěn)定。由此，必須根據(jù)工程實際，科學(xué)制定合理的加固設(shè)計方案，規(guī)范落實設(shè)計內(nèi)容，保證閘壩結(jié)構(gòu)安全。

3.2 除險加固設(shè)計原則

草子灣攔河閘除險加固設(shè)計原則如下：嚴(yán)格根據(jù)工程規(guī)劃、相關(guān)文件要求展開設(shè)計，查清、解決水閘運行中存在的問題，恢復(fù)攔河閘原有作用；需保證河道行洪安全，泄洪設(shè)施運行安全可靠；需保證攔河閘結(jié)構(gòu)安全可靠、投資經(jīng)濟、施工便利、管理高效[1]。

4 攔河閘工程溢流壩加固設(shè)計方案

4.1 攔河閘工程溢流壩加固設(shè)計內(nèi)容

針對草子灣攔河閘工程溢流壩現(xiàn)存的主要問題，確定加固設(shè)計的主要內(nèi)容如下：溢流堰改為閘壩設(shè)計；下游消力池拆除重建設(shè)計；放空閘拆除，引水閘更換金屬結(jié)構(gòu)及啟閉設(shè)備設(shè)計；交通橋拆除重建設(shè)計；上、下游導(dǎo)墻加固設(shè)計。

4.2 加固工程設(shè)計方案

(1)壩型選擇。草子灣攔河閘現(xiàn)狀采用無閘控制的溢流堰泄流，50 a一遇的校核洪水已淹沒交通橋及防洪堤。為提高攔河閘的泄洪能力，本次設(shè)計采用以下三種閘型進行比選：閘壩、閘壩加溢流壩和翻板壩。

方案一：閘壩方案。溢流閘設(shè)計為閘壩，布置在河床部位，閘底采用寬頂堰的形式，堰頂高程為46.0 m，建基面開挖高程為40.5 m，底板為C25混凝土結(jié)構(gòu)。閘壩總長157.0 m，總凈寬132.6 m。閘壩設(shè)7個閘孔，每孔凈寬8.0 m，總溢流凈寬56.0 m。閘門采用平面滾輪鋼閘門，高度為4.5 m，正常蓄水位時其擋水高度為4.0 m，閘門均采用2×160 kN雙吊點卷揚式啟閉機啟閉。閘墩厚1.5 m，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墩頂設(shè)8.0 m寬的交通橋。

方案二：閘壩加溢流壩方案。為方便管理，將方案一中的一閘孔改為溢流壩，寬度為12.0 m。溢流壩采用WES溢流堰，堰頂高程取正常水位，即50.0 m。其余部分設(shè)計同方案一。

方案三：水力自控液壓翻板壩。翻板壩堰型采用寬頂堰，建基面、堰頂高程以及堰高分別是40.5 m、46.0 m、5.3 m。寬頂堰上設(shè)水力自控翻板門，凈擋水高度4.0 m，單扇門寬8.0 m，共7扇，總溢流凈寬56.0 m，寬頂堰與下游C25混凝土護坦相銜接。閘中墩厚1.0 m，邊墩厚1.5 m，墩體為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墩頂設(shè)8.0 m寬的交通橋。在左岸布置3.0 m寬的放空閘，閘底高程48.0 m，保留現(xiàn)有8.0 m寬的引水閘[2]。

三種方案投資相差不大，具體優(yōu)缺點見表1。綜合考慮，草子灣攔河閘除險加固初步設(shè)計在閘型選用時采用方案一，即閘壩方案。

(2)堰頂高程選擇。草子灣攔河閘現(xiàn)狀為溢流段是無閘控制的溢流壩，壩頂高程為50 m，經(jīng)方案比選，本次加固擬采用閘壩方案，閘基為寬頂堰。根據(jù)上、下游河床高程，本次堰頂高程采用46 m和47 m兩種方案進行比較。

經(jīng)計算，當(dāng)堰頂高程取46.0 m時，交通橋橋面高程為53.5 m，比現(xiàn)狀高0.5 m；當(dāng)堰頂高程取47.0 m時，交通橋橋面高程已達54.3 m，比現(xiàn)狀高1.3 m。為了與兩岸公路更好銜接，本次加固堰頂高程取46.0 m。

(3)加固設(shè)計泄洪閘堰型采用寬頂堰，建基面高程43.25 m，堰頂高程46.00 m。在寬頂堰上設(shè)7扇8.00 m×4.50 m(b×h)的平面鋼閘門，總溢流凈寬56.00 m，凈擋水高度4.00 m。工作門前設(shè)一道檢修門槽，7個溢流孔共用一扇檢修閘門，檢修閘門為平面鋼閘門，尺寸為8.00 m×4.10 m(b×h)。

表1 三種方案比較

閘中墩及邊墩厚1.50 m，上游端呈光滑的半圓形，墩體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墩頂設(shè)6.00 m寬的交通橋，橋面高程53.50 m，兩側(cè)設(shè)花崗巖欄桿。檢修平臺高程53.60 m，啟閉平臺高程60.50 m。啟閉房為磚混結(jié)構(gòu)，長78.70 m，寬5.45 m[3]。

消力池采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池寬64.0 m，池長20.0 m，池深1.0 m，池底高程44.5 m，前半部分底板厚1.0 m，后半部分底板厚0.5 m。消力池底板每9.0 m設(shè)一分縫，縫寬20.0 mm，瀝青杉板填縫；底板后半部分設(shè)Φ50PVC排水管，梅花型布置，間距2.0 m。消力池底板采用紫銅片止水，厚1.0 mm。消力池后設(shè)6.0 m長的漿砌石護坦，護坦厚0.6 m。

在攔河閘上游河床設(shè)C25混凝土鋪蓋，長18.5 m，寬77.5 m，厚0.4 m，下設(shè)0.15 m厚的C15混凝土墊層。混凝土鋪蓋在順?biāo)鞣较蛎?.5 m設(shè)1道伸縮縫，中部設(shè)1道橫向伸縮縫。

5 結(jié) 語

草子灣攔河閘工程，通過安全鑒定，明確了閘壩運行存在的問題，并展開了針對性的加固設(shè)計，將溢流堰改為閘壩設(shè)計、下游消力池拆除重建設(shè)計等，切實保證了工程防洪安全與運行效益。