拦河闸除险加固工程设计论文

1除险加固工程的必要性

依据《水闸安全鉴定规定》(LS214—98)，辽宁省水利水电科学研究院对西五官拦河闸进行安全鉴定，并形成了《凌源市西五官拦河闸进行安全鉴定报告书》，将西五官拦河闸安全类别评定为四类，具体鉴定结论如下:

1)工程过流能力不足，无法满足本河段防洪要求。

2)翻板闸闸门、底板、支墩、翼墙等构造物严重损坏，无法正常运行。

3)进水闸闸门全部丢失，无机电设备、无启闭机、无观测设施。

4)闸室渗透稳定未能满足相关要求，消能防冲设施完全损坏。

5)混凝土强度、冻融、炭化、剥蚀局部未能满足相关要求。

6)闸前淤积深度超过1.5m，大部分位置与闸门顶部齐平。总的来说，沉陷变形问题、稳定问题、渗漏问题、闸前淤积问题是西五官拦河闸的主要病险问题，不仅对其使用功能的发挥造成严重的影响，而且对下游地区人民群众的生命财产安全构成一定威胁，急需进行治理。

2工程布置及主要建筑物加固设计

2.1设计原则与依据

根据西五官拦河闸的实际情况，本次除险加固设计采用以下原则:

1)严格根据工程规划及相关文件的要求进行设计。

2)设计成果需满足国家和水利水电行业现行的规范与规程。

3)水闸防洪设计:水闸泄洪能力设计以河道防洪标准为依据;由于早年河道防洪规划已经考虑水闸的影响，因此除险加固设计中，水闸泄洪能力不低于原水闸标准;需进行河道清滩(淤)。

4)引水闸设计:引水闸规模沿用原有设计，在满足引水灌溉流量要求的同时，确保泄流、过流能力不小于原闸;引水闸闸室、闸门、上部结构、启闭设备重新设计，闸底板上部混凝土需凿除置换，效能防冲设施整体拆除重建。

5)引水闸启闭设备选择手电两用螺杆启闭机。

6)水利自动翻板闸设计:结合翻板闸实际情况，处理原则为拆除新建，并于下游增设消能防冲设施;考虑原水力自动翻板闸依靠水力开闭闸门，无需人为开闭，因此新建翻板闸选用液压自动翻板闸。

7)溢流坝设计:结合溢流坝实际情况，处理原则为拆除原有土石结构，增设消能防冲设施，与右岸翻板闸统一新建液压自动翻板闸。

2.2闸型与轴线的选择

2.2.1拦河闸轴线本次设计是将原闸拆除后新建拦河闸，因此拦河闸轴线沿用原有轴线。

2.2.2拦河建筑物形式本拦河闸原有坝型为水力自动翻板闸，因此备选坝型包括水力自动翻板闸、液压翻板闸和橡胶坝。水力自动翻板闸具有成本低、操作简单、便于维护等优点，但本河道泥沙含量较大，随着使用时间的延长，淤积问题将会使部分闸门无法正常开启，因此予以排除。橡胶坝具有成本低、安装简易、塌坝后阻水建筑物少等优点，但同时也存在使用年限较短、运行维护费用较高、泵房投资较大等缺陷，为确保运行可靠性予以排除。液压翻板闸具有使用年限长、可靠性高、便于管理维护、调节灵活等优势，但初期投资较高，金属结构安装工作量较大。经过综合考虑并参考业主意见，本拦河闸最终选用液压翻版闸型式。

2.3引水闸

引水闸设计原则为加固后过流能力不低于原有水平，孔口底高程为原设计高程376.20m，仍采用单孔，孔口净高1.00m、净宽1.20m。引水闸闸址位于左右岸，基础为砂砾石，闸室结构需同时满足自身稳定性与应力要求。为方便工程管理与操作，引水闸型式为穿堤涵型式、钢筋混凝土结构，采用手电两用的螺杆启闭方式，闸门选用平板钢闸门。

2.4工程总体布置

西五官拦河闸闸室段总长156.80m，共有17孔，闸门净宽8m，每2孔闸墩设置一沉降缝，分缝处闸墩宽1.5m，不分缝处闸墩宽0.8m;左右边墩宽1.2m，分别于两岸堤防、挡土墙形成平台，控制泵房设置于右岸下游侧挡土墙回填平台处。

2.5闸室结构布置

2.5.1闸室形式为满足汛期泄洪要求，采用开敞式闸室，堰型采用宽顶堰。

2.5.2闸底板顶高程为兼顾基础抗冻以及减少淤积的要求，确定闸底板顶高程为375.50m。

2.5.3闸门尺寸根据引用灌溉流量时对上游水头的实际要求，拦河闸设计挡水高度确定为1.60m，闸门向上游倾斜挡水(倾斜角45°)，垂直挡水高度1.60m，闸门净宽8m。

2.5.4闸墩布置闸墩包括三种尺寸，左、右边墩厚1.20m，底板每两孔一分缝，分缝位置在中墩上，分缝中墩厚1.5m共8个，不分缝中墩厚0.8m共8个。由于闸墩上部需设置人行桥，所有中墩与底板长8.00m，上游端头采用半圆形，半径随墩厚而变化;下游端头半圆形。分缝中墩上、下游连接处设置651型橡胶止水带，闸墩顶高程378.10m。

2.6人行桥设计

为满足液压启闭机操作和检修的实际要求以及方便两岸交通，于闸墩上设置人行桥一座。桥面高程381.22m，与两岸防护堤平顺连接。人行桥采用混凝土槽型板桥，桥面净宽3m，铺装层采用C30小石混凝土，最小厚度0.07m，桥面横向坡比1%，以利于桥面排水。梁板高0.70m，宽0.8m，单跨布设4道梁。人行桥单跨长度9.10m，共计17跨，全场155.60m(包括缝宽)，桥面栏杆采用金属栏杆。

2.7挡土墙设计

左右岸挡土墙分别位于左右岸边墩上、下游，采用悬臂式钢筋混凝土挡土墙，混凝土标号C20W4F200。左岸挡土墙上、下游段长度分别为17.89m、23.44m，墙顶设计高程380.28m，最大墙高7.58m，墙后回填与墙顶等高。下设素混凝土垫层10cm，墙后设置竖向、横向排水盲沟。右岸挡土墙上、下游段长度分别为14.94m、24.54m，墙顶设计高程380.28m，最大墙高7.58m，墙后回填与墙顶等高。下设素混凝土垫层10cm，墙后设置竖向、横向排水盲沟。

2.8引水闸设计

为满足灌溉需求，在拦河闸左右岸设置流量为1m3/s的引水闸，由于设计流量相同，因此左右岸引水闸的闸门尺寸、涵洞尺寸以及进口底高程均采用相同设计。引水闸进、出口底板高程分别为376.20m、376.05m，涵洞底坡为1%，闸室段与涵洞总长15m，进出口均为钢筋混凝土铺砌，铺砌厚度为0.2m。

2.9河道清滩设计

河闸附近河床淤积问题较为严重，不仅减少了进水闸取水量，同时也会削弱行洪能力，因此需进行适当的疏浚清淤。根据本工程实际情况，同时结合除险加固工程布置，确定闸0－160m～0+160m桩范围内除建筑物外的河道需要清滩。其中，上游闸0－160m～闸0－010m桩号需清滩至375.50m高程;下游闸0+056m～闸0+160m桩号需清滩至375.20m高程，河床两侧清滩开挖边坡为1∶2。

2.10护岸设计

为确保两岸边坡在清滩后的稳定性，需对拦河闸0－160m～闸0+160m的河岸边坡采取防护措施(拦河闸范围内除外)。护坡采用厚度为0.3m的格宾石笼，下设厚度为0.2m的砂砾石垫层，下格宾石笼与河道内海漫相接。

3结语

西五官拦河闸除险加固工程施工结束后，工程设计的各项目标与要求均得到实现，施工质量良好，长期以来影响拦河闸使用效能正常发挥的各类问题得到了有效解决，工程取得了良好的社会和经济效益。

作者：张显龙 单位：朝阳县河道管理所