張 超 ，栗瑞娟 ，夏 泉

（1.山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟(jì)南 250014；2.山東水務(wù)招標(biāo)有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

金家堰節(jié)制閘是小清河干流和分洪道工程防洪調(diào)度的控制樞紐，位于桓臺縣馬橋鎮(zhèn)金家村北，干流設(shè)計樁號119+850處。該閘共3孔，單孔凈寬10 m，閘室總寬34.4 m，設(shè)有3扇10 m×8 m露頂式弧形鋼閘門，采用HQ2×225 kN卷揚式弧門啟閉機(jī)。由于建閘時條件有限，加上年久失修，工程存在多方面的安全問題，急需除險加固。

1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

小清河金家堰節(jié)制閘應(yīng)急除險加固工程為干流控制工程，工程等別為Ⅲ等，節(jié)制閘等主要建筑物級別為2級，臨時建筑物級別為4級。導(dǎo)流建筑物級別為4級，其洪水標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇洪水重現(xiàn)期。導(dǎo)流時段定為11月初至次年4月底，導(dǎo)流時段內(nèi)10年一遇洪峰流量取63.3 m3/s。

2 導(dǎo)流方案設(shè)計

2.1 利用新挖導(dǎo)流明渠全斷面導(dǎo)流方案

1）導(dǎo)流明渠：現(xiàn)狀改建后的金家堰節(jié)制閘閘址處左右兩岸空地范圍較大，具備開挖導(dǎo)流明渠的基本條件，但均需破堤開挖。小清河左岸隸屬高青縣，土地大多位于小清河分洪道范圍內(nèi)，便于協(xié)調(diào)，右岸隸屬桓臺縣，土地多為桓臺縣的基本農(nóng)田，難以協(xié)調(diào)，因此，在小清河的左岸開挖導(dǎo)流明渠，河床上下游修筑圍堰。

導(dǎo)流明渠開挖時應(yīng)離小清河堤腳外側(cè)一定的安全距離（按10 m計），確保小清河堤防的安全穩(wěn)定。導(dǎo)流明渠長約380 m，底寬約20 m，邊坡1∶2，改建后的金家堰節(jié)制閘閘址處上游河道河底高程約3.9 m左右，下游河道河底高程約3.6 m左右，小清河左岸堤頂高程約13.6 m左右，堤腳外側(cè)空地平均高程約10.0 m左右，導(dǎo)流明渠上游設(shè)計進(jìn)口底高程4.0 m，下游設(shè)計出口底高程3.7 m，最大渠深約10 m，根據(jù)明渠均勻流計算公式確定導(dǎo)流明渠內(nèi)水深約2.01 m，流速約1.31 m/s，共計開挖土方11.40萬m3，需臨時占地1.58 hm2，占用期12個月。為了確保渠道的防沖性能，需要對渠道水位以上0.5 m高度范圍以內(nèi)的渠坡及渠底進(jìn)出口30 m范圍內(nèi)進(jìn)行護(hù)砌，采用編織袋裝土護(hù)砌，厚約0.5 m。同時為滿足工程施工期間場區(qū)內(nèi)的交通要求，需在導(dǎo)流明渠上架設(shè)臨時交通橋1處，考慮到該橋為臨時工程，因此選用鋼板橋結(jié)構(gòu)型式。

2）上下游圍堰：上游圍堰堰頂高程按導(dǎo)流明渠內(nèi)進(jìn)口處水位（6.01 m）加安全超高（0.5 m）再加波浪爬高與壅高之和（0.5 m）確定，即上游圍堰堰頂高程為7.01 m，最大堰高3.28 m；下游圍堰頂高程按導(dǎo)流明渠內(nèi)出口處水位（5.71 m）加安全超高（0.5 m）確定，即下游圍堰堰頂高程為6.21 m，最大堰高2.63 m。圍堰結(jié)構(gòu)型式采用當(dāng)?shù)氐耐潦瘒撸瑪嗝娉叽鐬椋荷嫌螄唔攲? m，考慮到下游圍堰兼顧兩岸交通要求，堰寬為6 m，上下游圍堰邊坡均采用1∶3，共需填筑圍堰約0.5萬m3。

3）截流：根據(jù)施工進(jìn)度計劃及節(jié)制閘所處河道的水文氣象特點，截流時段選擇在截流設(shè)計流量相對較小的11月份進(jìn)行。考慮到改建攔河閘所處河床比較平緩，地質(zhì)條件相對較好，同時結(jié)合國內(nèi)在截流方面的施工經(jīng)驗，本工程截流方式采用單戧立堵法，回填料利用導(dǎo)流明渠開挖土方，自左岸向右岸進(jìn)占施工，截流龍口設(shè)在交通條件較好及回填料充足的河床左岸，便于截流施工期間發(fā)生險情的搶險。

2.2 利用勝利河、杏花河分流全斷面導(dǎo)流方案設(shè)計

在改建金家堰節(jié)制閘上游的小清河主河槽內(nèi)修筑圍堰擋水，利用節(jié)制閘上游的勝利河分洪閘將小清河上游來水引至勝利河內(nèi)，再通過勝利河與杏花河之間開挖的導(dǎo)流明渠將水分流至杏花河內(nèi)，最終排至小清河下游河道內(nèi)，同時為了防止節(jié)制閘下游河道回水，可將老閘下閘擋水，待改建后的節(jié)制閘具備調(diào)蓄功能后，再對老閘進(jìn)行拆除。

1）圍堰：現(xiàn)狀勝利河分洪閘進(jìn)口處高程為6.2 m，該處小清河河底高程為4.7 m，為了保證小清河上游河道來水分流至勝利河內(nèi)，需要在改建金家堰節(jié)制閘上游的小清河主河槽內(nèi)修筑臨時圍堰擋水，且需保證小清河河道內(nèi)的水位高于勝利河分洪閘進(jìn)口處底高程。根據(jù)導(dǎo)流明渠水力計算，非汛期11月至次年4月改建后的金家堰節(jié)制閘上游小清河河道內(nèi)最大水深約2.28 m。上游圍堰頂高程按堰前正常擋水水位加安全超高（0.5 m）再加波浪爬高與壅高之和（1 m）確定，即上游圍堰最大堰高5.28 m；下游可利用老閘下閘擋水不再修筑圍堰。圍堰結(jié)構(gòu)型式采用當(dāng)?shù)氐耐潦瘒?，斷面尺寸為：頂? m，邊坡采用1∶3，共需填筑圍堰約0.6萬m3。圍堰迎水面采用復(fù)合土工膜防滲，其上采用編織袋裝土護(hù)砌，厚約0.5 m。

2）勝利河清淤：為了保證小清河上游來水利用勝利河順利分流至杏花河內(nèi)，需要對所利用的勝利河局部淤積嚴(yán)重的河段進(jìn)行清淤，共計開挖土方約3.3萬m3。采用挖掘機(jī)開挖，推土機(jī)推運至河道一側(cè)棄置。為了便于棄土區(qū)復(fù)耕，棄土前需要對棄土區(qū)表層土進(jìn)行剝離，剝離厚度約0.5 m，共計剝離表土約1.4萬m3。勝利河局部護(hù)坡已破損嚴(yán)重需要拆除，采用挖掘機(jī)拆除。

3）危橋防護(hù)：現(xiàn)狀危橋上下游阻水嚴(yán)重，利用勝利河分流河段疏通期間，極大可能造成危橋倒塌，安全隱患嚴(yán)重，為了降低分流期間危橋的安全隱患，減少水流對危橋基礎(chǔ)部分的沖刷，需要對其水位以上0.5 m高度范圍內(nèi)的基礎(chǔ)部分采取防護(hù)處理措施，采用漿砌石圍封方式。

4）導(dǎo)流明渠：現(xiàn)狀勝利河與杏花河并不連通，需要在勝利河與杏花河之間開挖導(dǎo)流明渠。導(dǎo)流明渠長約 400 m，底寬約 20 m，邊坡 1∶2，勝利河清淤后河底高程約5.5 m，破路及破堤處高程約14 m左右，周邊空地平均高程約10.5 m左右，導(dǎo)流明渠上游設(shè)計進(jìn)口底高程5.5 m，下游設(shè)計出口底高程5.1 m，根據(jù)明渠均勻流計算公式確定導(dǎo)流明渠內(nèi)水深約1.88 m，流速約1.42 m/s，共計開挖土方7.4萬m3，需臨時占地1.6 hm2，占用期12個月。為了確保渠道的防沖性能，采用編織袋裝土護(hù)砌渠坡及渠底進(jìn)出口，厚約0.5 m。

為滿足工程施工期間破路及破堤段的交通要求，需在導(dǎo)流明渠上架設(shè)臨時交通橋2處，考慮到該橋為臨時工程，因此選用鋼板橋結(jié)構(gòu)型式；主體工程完成后還需對破壞的混凝土道路進(jìn)行恢復(fù)。

3 導(dǎo)流方案選擇

利用新挖導(dǎo)流明渠全斷面導(dǎo)流方案：導(dǎo)流明渠土方開挖量較大，施工相對單一，占地數(shù)量少，投資較省，約為254.97萬元。

利用勝利河、杏花河分流全斷面導(dǎo)流方案：為了抬高小清河內(nèi)的水位，圍堰填筑量大，且分流期間不僅需要對所利用的勝利河河道進(jìn)行疏通，對危橋基礎(chǔ)部分進(jìn)行防護(hù)，同時還需在勝利河與杏花河之間開挖導(dǎo)流明渠，兩次破路施工，受周圍環(huán)境干擾性大，總工程量大，占地多，投資較大，約為320.92萬元。該方案雖然對危橋進(jìn)行了防護(hù)處理，但勝利河河道疏通期間可能擾動危橋基礎(chǔ)，造成橋梁倒坍，存在安全隱患。

綜上比較，兩個導(dǎo)流方案雖都能滿足主體工程施工的導(dǎo)流條件，但新挖導(dǎo)流明渠全斷面導(dǎo)流方案安全系數(shù)較高，導(dǎo)流建筑施工相互干擾性較小，對周圍環(huán)境影響較小，占地數(shù)量較少，投資省，便于實施，故采用新挖導(dǎo)流明渠全斷面導(dǎo)流方案，以確保工程順利完工。