毛新強(qiáng)，熊芳心

(江西省贛西土木工程勘測(cè)設(shè)計(jì)院，江西 宜春 336000)

1 工程概況

鎮(zhèn)渡攔河壩位于上高縣鎮(zhèn)渡鄉(xiāng)集鎮(zhèn)下游約300m處，攔河壩流域?qū)仝M江水系錦河支流，壩址以上控制區(qū)2109km2，最大泄流量為2943m3/s。設(shè)計(jì)和實(shí)際灌溉面積500hm2、180hm2，是一座以灌溉、供水為主，兼有水生態(tài)、水環(huán)境等綜合利用效益的中型攔河閘壩工程。鎮(zhèn)渡攔河壩于1967年建成受益，由攔河閘壩、水輪泵站等組成。其中，攔河閘壩屬于漿砌石結(jié)構(gòu)，由溢流壩、泄水閘和滑道組成，過流總凈寬213.5m；水輪泵站由進(jìn)水閘、前池、泵室、前池側(cè)向溢流閘壩等組成，共設(shè)9臺(tái)水輪泵，總長(zhǎng)度約35m，總寬度約18-27.2m。

受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、資金等條件限制，工程布置不合理，施工質(zhì)量差、自然老化、水毀嚴(yán)重。水閘先后遭遇1983年、2010年、2012等大洪水，現(xiàn)階段存在的主要問題有：①水輪泵站實(shí)際提水能力不夠，實(shí)際只能灌溉180hm2，另有320hm2無法灌溉，不能滿足灌區(qū)提水灌溉要求。②鎮(zhèn)渡攔河壩消能防沖不滿足要求，各建筑物基本為漿砌石結(jié)構(gòu)，不符合抗沖要求，剝落有孔洞。③繞閘壩滲透穩(wěn)定不滿足要求，易產(chǎn)生繞閘壩滲透破壞，壩體和壩基存在接觸滲漏問題，閘壩漿砌石結(jié)構(gòu)不滿足抗?jié)B要求，有柱狀水滲出。④側(cè)向溢流閘壩基底應(yīng)力不滿足規(guī)范要求。⑤泄水閘疊梁閘門雜亂、破損，無啟閉設(shè)施、無交通設(shè)施。⑥水輪泵站未完建，設(shè)施簡(jiǎn)陋，水輪泵老化、破損嚴(yán)重。

綜上分析，鎮(zhèn)渡攔河壩漿砌石和混凝土結(jié)構(gòu)老化、水毀嚴(yán)重，不能保證正常蓄水、提水灌溉要求，影響上下游防洪安全，經(jīng)評(píng)定攔河壩屬三類閘，現(xiàn)階段迫切需要實(shí)施全面的重建。

2 攔河壩重建工程設(shè)計(jì)

通過正常蓄水位的確定，攔河壩沖砂效果及河勢(shì)分析，提水灌溉方式、壩址和壩基確定，閘壩型選擇、過流凈寬及底板高程確定，水輪泵站布置型式、水輪泵機(jī)組型號(hào)和臺(tái)數(shù)確定，前池布置、進(jìn)場(chǎng)防汛公路確定等，合理設(shè)計(jì)重建方案，重建后的鎮(zhèn)渡攔河壩由攔河閘壩、水輪泵站、進(jìn)場(chǎng)防汛公路等組成[1-3]。

2.1 攔河閘壩設(shè)計(jì)

攔河閘壩由溢流壩、滑道和泄水閘組成，垂直水流向總寬度226.2m，過流總凈寬211.5m(不含水輪泵站前池)。攔河閘壩基礎(chǔ)坐落在弱-強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r及全-強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖上，工程設(shè)計(jì)擬拆除重建混凝土左側(cè)溢流壩，右側(cè)溢流壩部位漿砌石堰體外包C25鋼筋混凝土，對(duì)右孔泄水閘和水輪泵站前池部位，拆除重建3孔泄水閘。

2.1.1 溢流壩

溢流壩被分為左側(cè)溢流壩和右側(cè)溢流壩，樁號(hào)分別為壩0-000.5-0+090.1、壩0+090.1-0+204.0，過流寬度分別為90.6m、113.9m。

1)左側(cè)溢流壩采用C25混凝土折線型實(shí)用堰型式，堰頂高程65.5m、堰頂寬0.5m、上游側(cè)鉛直、下游坡1∶1與1∶2與消力池斜坡段銜接。溢流壩每間隔9.5m左右分一橫縫，采用紫銅片止水。

2)右側(cè)溢流壩采用現(xiàn)有漿砌石外包混凝土方式，仍為折線型實(shí)用堰型式，堰頂高程65.5m、堰頂寬2.0m、上游側(cè)鉛直、下游坡1∶1.35與消力池斜坡段銜接。外包混凝土最小厚度0.3m，為保障混凝土與老漿砌石結(jié)合緊密，要求先將溢流壩表面雜物、松散體、易脫落混凝土清除，每間隔5.0m左右刻槽式拆除深約1.1m、寬約1.1m的溢流壩漿砌石。設(shè)計(jì)右側(cè)溢流壩每間隔9.5m左右外包混凝土設(shè)一橫縫，設(shè)置紫銅片止水。

2.1.2 泄水閘

泄水閘樁號(hào)范圍壩0+204.0-0+225.7，總寬度21.7m，過流總凈寬18m，泄水閘共3孔，單孔孔口凈寬6.0m，閘邊墩和縫墩厚0.75m、中墩厚1.1m。閘底板高程均為62.00m，工作閘門凈寬6.0m，高3.8m，采用卷揚(yáng)啟閉直升鋼閘門型式，檢修閘門采用葫蘆啟閉直升鋼閘門型式，閘門頂設(shè)檢修平臺(tái)和啟閉平臺(tái)，平臺(tái)高程分別為70.86m和77.26m。檢修平臺(tái)設(shè)3.0m工作橋(人行橋)，上下游兩側(cè)各設(shè)1.2m寬檢修橋(檢修閘門和工作閘門檢修用平臺(tái))。

2.1.3 攔河壩頂

針對(duì)溢流壩頂、泄水閘和前池進(jìn)水閘檢修平臺(tái)部位、左岸河漫灘地部位，設(shè)置工作橋(兼人行橋)，工作橋左端設(shè)左岸防汛通道與鄉(xiāng)村公路相通，右端與右岸進(jìn)場(chǎng)防汛公路相連[4]。泄水閘和前池進(jìn)水閘部位利用檢修平臺(tái)3.0m寬的工作橋兼作人行橋，橋面高程70.86m；溢流壩頂和左岸河漫灘地部位工作橋(兼人行橋)橋面高程71.16m，橋面寬2.5m，單跨9.5m左右，橋墩厚0.5m。

2.1.4 溢流壩消力池

消力池坐落在粉砂巖上，左側(cè)溢流壩消力池底板高程為60.50m，消力池長(zhǎng)17.4m、深0.5m，底板厚0.5m；右側(cè)溢流壩消力池底板高程為59.50m，消力池長(zhǎng)18.4m、深0.5m，底板厚0.5m；消力池末端設(shè)混凝土護(hù)坦，長(zhǎng)度10.0m，底板高程分別為61.0m、60.0m，泄水閘等消力池末端為弱風(fēng)化石灰?guī)r部位取消護(hù)坦和防沖槽。

2.1.5 閘壩兩側(cè)下游段

溢流壩左側(cè)、前池右側(cè)設(shè)C25混凝土衡重式直墻墻頂，高程65.90m，墻頂采用混凝土隔離墩結(jié)合下垂覆蓋植被進(jìn)行生態(tài)安全柔性防護(hù)，閘壩邊墩設(shè)爬梯。為防止上游土質(zhì)岸坡淘刷塌滑，閘壩上游銜接段設(shè)C15混凝土貼坡式擋墻防護(hù)，擋墻頂高程65.90m，墻頂設(shè)下垂覆蓋植被進(jìn)行生態(tài)安全柔性防護(hù)。

2.2 水輪泵站設(shè)計(jì)

重建后的水輪泵站由前池、主廠房、檢修間、上水管網(wǎng)等組成，布置在現(xiàn)有水輪泵站部位，水輪泵站基礎(chǔ)坐落在弱風(fēng)化石灰?guī)r上。水輪泵站總長(zhǎng)度40.51m，總寬度14.6-28.45m，樁號(hào)范圍為壩0+225.70-0+254.15和橫0+000.00-0+040.51，擬對(duì)現(xiàn)有水輪泵站部位，拆除重建水輪泵。

2.2.1 前池

前池由前池進(jìn)水閘、前池流道、前池側(cè)向溢流閘壩(前池左側(cè)邊墻)、前池右側(cè)擋土墻等組成。

1)前池進(jìn)水閘共設(shè)2孔，每孔凈寬6.0m，閘底板高程62.00m。設(shè)置攔污柵和檢修鋼閘門，凈寬均為6.0m、凈高均為3.8m，攔污柵采用電動(dòng)葫蘆啟閉，檢修閘門采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，頂設(shè)檢修平臺(tái)和啟閉平臺(tái)，平臺(tái)高程分別為70.86m和77.26m。

2)前池流道長(zhǎng)20.16m、寬13.1m漸變至20.4m、底板高程由62.0m漸變至61.6m。

3)前池側(cè)向溢流閘壩總過流寬20.16m，側(cè)向溢流閘壩由側(cè)向溢流壩和側(cè)向沖砂閘組成；側(cè)向溢流壩堰頂高程65.5m，采用薄壁堰型式，頂寬1.5m漸變至2.0m；側(cè)向沖砂閘底板高程61.60m，過流凈寬2.0m，閘門高3.9m，采用螺桿啟閉直升鋼閘門型式，頂設(shè)啟閉平臺(tái)，平臺(tái)高程為70.66m。

4)前池右側(cè)擋土墻為C25混凝土衡重式直墻墻頂高程70.86-65.90m，墻頂采用混凝土隔離墩結(jié)合下垂覆蓋植被進(jìn)行生態(tài)安全防護(hù)。墻頂設(shè)2.3m寬親水平臺(tái)。為防止土質(zhì)岸坡淘刷塌滑，親水平臺(tái)右側(cè)設(shè)干砌塊石仰斜式擋墻防護(hù)到堤頂，擋墻頂高程71.10m。前池末端銜接主廠房進(jìn)水口(一泵一口)[5-6]。

2.2.2 主廠房

主廠房?jī)?nèi)布置5臺(tái)水輪泵，分別為4臺(tái)D100-10B型水輪泵和1臺(tái)D60-4B型水輪泵，配手電兩用調(diào)速器，機(jī)組間距分別為4.6m和3.52m，內(nèi)設(shè)1臺(tái)10tLB型防爆電動(dòng)單梁起重機(jī)。主廠房長(zhǎng)21.9m(垂直河道水流向，不含檢修間長(zhǎng)度)、寬12.15m(不含前池部位)。主廠房由進(jìn)水口(設(shè)攔污柵、檢修閘門，一泵一口)、水輪泵泵室、尾水管、泵室工作平臺(tái)等組成。

主廠房各個(gè)部位主要高程：尾水管底板高程(D100-10B型水輪泵)、61.76m(D60-4B型水輪泵)，水輪泵引水室底板高程63.60m、水輪泵轉(zhuǎn)輪高程62.743m(D100-10B型水輪泵)、63.704m(D60-4B型水輪泵)，泵室工作平臺(tái)(檢修間)高程70.66m，吊軌高程78.11m，主梁底高程79.13m。

2.2.3 檢修間

檢修間布置在主廠房的右側(cè)，檢修間長(zhǎng)10.40m、寬6.55m。

2.2.4 水上管網(wǎng)

上水管網(wǎng)布置在主廠房下游側(cè)。其中1臺(tái)D60-4B型水輪泵采用DN300、δ=8鍍鋅鋼管(廠房?jī)?nèi))結(jié)合球墨鑄鐵管(土內(nèi)埋管)上水管提水至低干渠渠首，渠首設(shè)長(zhǎng)5.0m、寬1.0m、深1.50m的C20鋼筋混凝土出水池，低干渠渠首銜接段為拆除重建C20混凝土渠道。低干渠渠首底高程70.40m，過流凈寬1.0m、凈高0.7m，渠道縱坡降0.0004。

4臺(tái)D100-10B型水輪泵采用DN350、δ=8鍍鋅鋼管上水管并聯(lián)成兩根DN500鍍鋅鋼管(廠房?jī)?nèi))結(jié)合球墨鑄鐵管(土內(nèi)埋管)上水管提水至高干渠渠首；現(xiàn)有高干渠渠首渡槽拆除，上水管由原先的引水至渡槽改為引水至高干渠渠首；高干渠渠首設(shè)長(zhǎng)10.0m、寬2.0m、深1.50m的C20鋼筋混凝土出水池。高干渠渠首底高程82.40m，過流凈寬2.0m、凈高1.0m，渠道縱坡降0.0009。

上水管設(shè)止回閥、手動(dòng)閥門、壓力表、伸縮節(jié)，各管道間通過短管、彎管、異型管、三通管等采用法蘭盤方式連接。

2.3 進(jìn)場(chǎng)防汛公路

從攔河壩右岸下游設(shè)置進(jìn)場(chǎng)防汛公路，首先沿鎮(zhèn)南水右岸拓寬改造320.8m的邊山公路，然后設(shè)置跨鎮(zhèn)南水涵閘(鎮(zhèn)南水出口部位)。

1)攔河壩頂(含溢流壩頂、泄水閘和前池進(jìn)水閘檢修平臺(tái)部位、左岸河漫灘地部位)設(shè)置工作橋(兼人行橋)，工作橋左端設(shè)左岸防汛通道(兼左岸人行道)與鄉(xiāng)村公路相通，右端與右岸進(jìn)場(chǎng)防汛公路相連。

2)進(jìn)場(chǎng)防汛公路長(zhǎng)320.8m，采用4.0m寬C25混凝土路面，兩側(cè)各設(shè)0.5m土路肩。計(jì)算行車速度為20km/h，一般拐彎半徑30m，極限轉(zhuǎn)彎半徑15m。

2)跨鎮(zhèn)南水涵閘箱涵坐落在砂卵石層上，共3孔，每孔凈寬2.5m、凈高4.0m、壁厚0.3m。交通橋方案橋總長(zhǎng)8.66m、橋面寬8.0m，橋臺(tái)2個(gè)、高10.5m，進(jìn)出口兩岸設(shè)置一定長(zhǎng)度段衡重式擋土墻。交通橋方案對(duì)鎮(zhèn)南水泄流基本沒影響。

4)考慮到防汛公路交通要求而設(shè)置跨鎮(zhèn)南水箱涵，而其排澇功能非需要考慮的功能，故不考慮閘門、啟閉機(jī)的安裝，需另行籌措資金安排其實(shí)施。但考慮上下游銜接和土堤擋土等要求，仍需完成閘室(含閘底板、閘墩、檢修平臺(tái)、啟閉框架等)鋼筋混凝土、閘門預(yù)埋件等。

2.4 其他設(shè)施

攔河壩需設(shè)置監(jiān)測(cè)、管理、交通、辦公用房、動(dòng)力線路等設(shè)施，其中包括溫度、雨量、水位、流速、滲流以及變形等監(jiān)測(cè)設(shè)施[7-9]。

3 安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

3.1 變形監(jiān)測(cè)

水平位移采用經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線法或全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，滑道、泄水閘、前池進(jìn)水閘、前池側(cè)向溢流閘壩、水輪泵站廠房、跨鎮(zhèn)南水涵閘等每分縫段各設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)(上下游兩側(cè)各1個(gè)測(cè)點(diǎn))，溢流壩每間隔1-2跨分縫段設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，攔河閘壩和水輪泵站的右側(cè)土堤設(shè)6個(gè)測(cè)點(diǎn)，建筑物上下游兩側(cè)擋土墻各設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，共7個(gè)測(cè)點(diǎn)，共55個(gè)。在兩岸各布置3個(gè)工作基點(diǎn)和1個(gè)校核基點(diǎn)。

攔河壩垂直位移采用精密水準(zhǔn)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)與水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共用。在壩址附近地基穩(wěn)固可靠處布設(shè)3個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)與工作基準(zhǔn)點(diǎn)共用。

3.2 滲流監(jiān)測(cè)

揚(yáng)壓力(浸潤(rùn)線)監(jiān)測(cè)在泄水閘設(shè)2個(gè)橫斷面，溢流壩每間隔1-2跨分縫段設(shè)1個(gè)斷面(布置在工作橋橋墩部位)，溢流壩左端防滲刺墻部位設(shè)1個(gè)斷面，側(cè)向溢流閘壩設(shè)1個(gè)斷面，水輪泵泵室段(主廠房)設(shè)3個(gè)斷面，檢修間設(shè)1個(gè)斷面，右側(cè)土堤設(shè)3個(gè)斷面，涵閘設(shè)2個(gè)斷面，共20個(gè)斷面。每個(gè)橫斷面布設(shè)3根測(cè)壓管。

3.3 環(huán)境量監(jiān)測(cè)

在攔河壩上下游各設(shè)1套自計(jì)水位計(jì)，要確保能監(jiān)測(cè)到最高和最低水位。在自計(jì)水位計(jì)旁邊設(shè)搪瓷水尺，進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，其它部位設(shè)5根搪瓷水尺，另需設(shè)置溫度計(jì)2根、自計(jì)雨量計(jì)1套。

4 結(jié) 論

文章依據(jù)鎮(zhèn)渡攔河壩安鑒結(jié)論、地勘成果，并結(jié)合建設(shè)運(yùn)行情況，認(rèn)為鎮(zhèn)渡攔河壩水毀破損嚴(yán)重。綜合考慮環(huán)境保護(hù)、城市景觀、防洪安全等要求，科學(xué)設(shè)計(jì)重建工程方案：拆除重建混凝土左側(cè)溢流壩，右側(cè)溢流壩部位漿砌石堰體外包C25鋼筋混凝土，拆除重建3孔泄水閘；針對(duì)水輪泵站部位，拆除重建水輪泵站；拓寬改造從鎮(zhèn)南水右岸進(jìn)場(chǎng)的邊山防汛公路(含跨鎮(zhèn)南水涵閘)。該設(shè)計(jì)方案在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，具有使用維護(hù)方便、環(huán)保、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，可為其他類似工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)提供借鑒。