余啟楊

(潁上閘管理處，安徽 潁上 236200)

1 工程概況

安徽省潁上節(jié)制閘位于潁上縣城東3 km，坐落在102省道上，是潁河最下級控制工程，承擔流域的防洪泄洪，為淮河中游調峰及削峰發(fā)揮了巨大的作用。該閘設計防洪標準為50年一遇，設計流量為3 350 m3/s，分洪流量為850 m3/s，最大流量為4 200 m3/s，校核流量為4 350 m3/s。運行條件是：正常蓄水位24.00～24.50 m，最高蓄水位25.0 m。潁上閘設防水位24.80 m，警戒水位26.50 m，保證水位28.45 m，最大庫容為8 300萬m3，控制面積為潁河流域5 360 km2，設計灌溉面積為35萬畝[1](1畝=1/15 hm2)。

2 工程分析

為達到遠期規(guī)劃50年一遇防洪標準，本次潁上閘除險加固工程實施中需考慮來水閘擴建(簡稱擴孔)的位置。鑒于右側堆土區(qū)已被新建潁上船閘占用，而本次加固工程中調度閘和將來擴建的節(jié)制閘僅能布置于現節(jié)制閘兩端泄洪引橋下；考慮調度閘頻繁運用，布置于左岸泄洪橋下離管理房較近，便于運行管理。按照初設安徽省水利廳的批復中關于優(yōu)化調度閘布置的要求，調度閘擬布置于左岸，因此將來擴孔布置于左岸泄洪引橋下較為適宜。

另外，為滿足河道防污調度閘和水生態(tài)的要求，基本同意在左岸泄洪道引橋部位新增一座小型防污調度閘。同時，規(guī)劃將來可以結合小水電開發(fā)，進一步優(yōu)化防污調度閘位置和布置。調度閘擬采用2孔箱涵式結構，設計每孔流量為21.5 m3/s，總流量為43 m3/s。

3 主體設計方案

3.1 主要水工建筑物設計

新建防污調度閘布置于現有潁上閘左岸(東側)灘面上，為避免灘面交通橋橋面以及橋樁與調度閘施工的相互影響，調度閘主體結構布置于潁上閘左岸(東側)灘面兩跨公路橋橋樁之間；防污調度閘中心線距潁上閘閘室外邊約31.6 m，洞首布置于上游進水口處，洞首距交通橋上游側邊線距離為46.8 m。

調度閘采用鋼筋混凝土箱涵結構，洞首共2孔，布置于上游進水側，底板面高程為18.86 m(與上游河底等高)，洞首頂高程為24.86 m，順水流向長度為15 m，垂直水流向寬度為11.40 m，洞首設工作閘門與攔污柵各一道。

洞首上下游采用鋼筋混凝土箱涵連接，箱涵采用2孔，根據上下游出水口水位，上游箱涵洞身底板面高程為18.86 m(與上游河底等高)，洞身尺寸為4.5 m×3.3 m(寬×高)；下游箱涵洞身底板面高程為15.80 m(與出水口等高)，洞身尺寸為6.6 m×3.7 m(寬×高)。

由于灘面位置有限，為避免基坑大開挖對潁上閘邊閘孔及上下游連接段的影響，箱涵西側(灘面交通橋范圍以外)采用重力式水泥土墻進行基坑支護，水泥土墻中心線距箱涵邊墻距離為4.6 m。水泥土墻寬度為4.0 m，采用水泥土攪拌樁格柵布置，水泥土攪拌樁直徑60 cm，最小搭接厚度25 cm，頂高程為24.86 m，底高程為10.86 m；水泥含量15%，抗壓強度1.0 MPa。箱涵兩側交通橋4根橋樁四周采用φ80@60高壓旋噴樁防護，高壓旋噴樁頂高程為24.86 m，底高程為10.86 m，灌漿壓力不小于30 MPa[2_3]。

3.2 機電及金屬結構設計

3.2.1 閘門及啟閉機

防污調度閘共布置2孔，洞首布置工作閘門與攔污柵各一道。

工作閘門采用平面定輪鋼閘門，采用卷揚式啟閉機啟閉，底板高程18.860 m，胸墻底高程22.16 m，單孔凈寬4.5 m。工作閘門為4.65 m×3.42 m，門體材料為Q235B，采用滾輪支承，主滾輪材料為ZG270—500；主滾輪軸采用45號鋼，軸承采用FZ—5系列產品，側限位采用MGD材料。閘門承受單向水頭作用，采用單向止水形式，止水橡皮采用SF6674系列產品；側止水采用P型，底止水采用H型。埋件采用16Mn材質的焊接工字鋼并在止水作用面加貼不銹鋼板。工作閘門選用快速卷揚式啟閉機，型號為QPK—2×80 kN。

上游洞首設攔污柵，共2孔，凈寬4.5 m，底板高程18.86 m，頂高程24.06 m。攔污柵尺寸為4.872 m×5.2 m，每扇攔污柵分2節(jié)，每節(jié)2.6 m；通過排架牛腿下安裝的QW—2×50 kN移動式啟閉機和自動抓梁起吊安裝。

3.2.2 電氣設計

(1)供電電源與配電系統設計

防污調度閘工程共2孔，采用繩鼓式啟閉機，每臺啟閉機配套1臺7.5 kW的電動機。閘上主要用電負荷為啟閉機用電及控制、照明用電等。工程電源由潁上閘低壓系統接入，通過電纜引入啟閉機房。閘上配電采用單母線接線方式，2臺動力箱之間電纜跨接。引接電纜采用防水電纜，過潁上閘處采用橋架敷設，地面采用穿管敷設的方式。

(2)主要設備的選擇

閘上配置2臺動力箱，是型號為XL—21的落地式動力箱。

(3)設備布置

動力箱均就近布置于啟閉機旁。

(4)照明

照明設計內容主要為啟閉機房等室內照明。該閘的照明控制箱選用PZ—30型暗裝，內配小型空氣斷路器，所有的照明線路均為穿管暗敷。為了方便檢修和維護，在機房裝設若干只三相及單相插座。PZ—30型照明控制箱及各類開關終端面板的底口距地1.4 m，保護型用電插座距地0.3 m。

(5)啟閉機的控制

啟閉機的控制方式按現場手動控制和遠程操作的方式進行設計。

(6)繼電保護

根據《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》(GB 14285—93)規(guī)定，對電動機配置了必要保護裝置。熱繼電器對電機進行速斷保護，低壓斷路器自身所具有的保護功能作為保護區(qū)段的后備保護。

(7)防雷與接地

為了確保用電的安全，控制箱、啟閉機等機電設備外露可導電部分均應可靠接地，其接地電阻要求R≤4 Ω。

啟閉機房的屋面均裝設避雷帶作為防直擊雷的保護，其人工接地裝置應充分利用閘底板鋼筋及柱內鋼筋等自然接地裝置進行實施。

3.3 房屋設計

本工程建筑面積45.6 m2，主要為啟閉機房面積。啟閉機房為1層，其與灘面之間采用旋轉鋼樓梯銜接。啟閉機房建筑風格為與潁上閘啟閉機房建筑風格相近的徽派風格，外墻面采用灰色面磚飾面。

根據現場實際情況，防污調度閘上游側進水口兩側錐坡與現有護坡、翼墻之間采用現澆30 cm厚C30混凝土護坡(變坡比)銜接，坡頂高程24.86 m，底高程根據現場情況確定。混凝土下設10 cm厚砂石墊層，坡頂、坡腳設C30混凝土格埂，格埂尺寸為40 cm×60 cm，與現有節(jié)制閘上游側圓弧翼墻之間超挖部分采用8%水泥土回填。下游側出水口兩側錐坡與現有護坡之間采用預制塊護坡銜接，預制塊規(guī)格擬采用40 cm×50 cm×10 cm，護坡坡比為1∶3，坡頂高程22.26 m，底高程根據現場情況確定。預制塊護坡下設10 cm厚砂石墊層，坡頂、坡腳設C30混凝土格埂，格埂尺寸為40 cm×60 cm。

4 工程運用管理

防污調度閘主要功能為滿足小流量用水和生態(tài)放水的要求，根據防污調度閘出口布置(漿砌塊石防護)，為確保小流量泄水安全，防污調度閘閘門的開啟度需根據上下游水位情況確定；閘門最大開度與上下游水位關系如圖1所示，且各工況下的閘門開度均能滿足設計43.0 m3/s要求。同時，為進一步確保水流的平順，建議兩孔閘閘門同時同步勻速開啟。

注：上游水位23.86 m為潁上閘閘上正常蓄水位，24.86 m為最高蓄水位。

當潁上閘灘面漫水行洪時，水位超過灘面高程24.86 m時，防污調度閘閘門應關閉。

5 試運行情況及效益

初期運行中發(fā)現閘門有不同程度的漏水，經與建管處協調溝通，增設檢修閘門。檢修閘門完成后，組織施工作業(yè)人員對工作閘門門槽及底檻平整度、垂直度進行檢測；經檢測門槽及底檻的平整度、垂直度均符合設計及規(guī)范要求。對工作閘門側止水及上部底部橡膠止水完整性進行檢查，經現場查看未出現破損現象；經與建管處和設計溝通，對閘門自重進行復核，發(fā)現閘門自重不足，工作閘門關閉不到位、落不到底導致閘門出現不同程度的漏水。經設計單位重新驗算，每扇閘門需增加荷重1.2 t，方能滿足自重要求。按照設計單位的設計要求，讓施工單位每扇閘門增作了1.2 t的自重塊后，防污調度閘工作閘門漏水問題才得以徹底解決。從近階段試運行情況來看，工程運行狀況良好，特別是在2019年安徽省遭受50年一遇的干旱時，該工程滿足小流量防污調度的要求，工程效益明顯。

6 施工經驗總結

由于工程位置的限制，新建防污調度閘距現有潁上閘邊閘孔較近，且主洞身位于灘面交通橋下方，緊靠交通橋橋樁，為避免大開挖對相鄰建筑物的影響，同時結合施工條件的限制，箱涵西側(灘面交通橋范圍以外)采用格柵式水泥土墻進行基坑支護，箱涵兩側交通橋4根橋樁四周采用高壓旋噴樁防護，確保了工程的安全施工，并為今后類似工程的設計提供了參考經驗[3]。