劉桂雁

(綏中縣水利服務(wù)總站，遼寧 綏中125200)

1 工程概況

葫蘆島市綏中縣六股河攔河閘位于葫蘆島市綏中縣境內(nèi)，六股河干流上。工程地處綏中縣城防洪段，肩負(fù)著灌溉、防洪和縣城生態(tài)景觀的任務(wù)。攔河閘建成后運(yùn)行了33 a，由于凍融破壞，閘門滲漏嚴(yán)重，不能正常運(yùn)用。

攔河閘工程由溢流壩、沖沙閘及渠首進(jìn)水閘組成，攔河閘總寬406.00 m，其中溢流壩總寬385.179 m，沖沙閘總寬20.821 m，從左至右由1 跨5.179 m左側(cè)邊跨溢流壩、15 跨20.00 m 中跨溢流壩、10 孔20.821 m 沖沙閘及4 跨20.00 m 右側(cè)邊跨溢流壩組成。

1.1 溢流壩

溢流壩壩頂高程為14.35 m，壩基高程為13.10 m，堰型為曲線型駝峰堰，底寬12.00 m，中間為砂礫料填心，外包混凝土結(jié)構(gòu)。

1.2 沖沙閘

沖沙閘從右往左排列，第一孔為人工啟閉鑄鐵閘門，閘孔凈寬1.20 m;其余9 孔均為人工翻轉(zhuǎn)翻板鋼閘門，其中第二孔至第九孔閘孔寬1.56 m，第十孔閘孔寬1.41 m，共設(shè)9個(gè)中墩，中墩寬0.50 m，邊墩寬0.6155 m，閘底高程為13.10 m。

1.3 進(jìn)水閘

進(jìn)水閘位于攔河閘上游約40.00 m 處，進(jìn)水口軸線與攔河閘軸線呈約60°，進(jìn)水閘總寬3.90 m，共設(shè)2 孔1.20 m×1.20 m(寬×高)鑄鐵閘門，閘底高程為13.10 m，進(jìn)水閘設(shè)一中墩，墩寬0.50 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，兩側(cè)邊墩寬0.5 m，為漿砌石結(jié)構(gòu)。

2 溢流壩存在的問題

六股河攔河閘溢流壩總寬385.179 m，被沖沙閘分割為左右兩段，其中左側(cè)寬305.179 m，從左至右為1 跨5.179 m 左側(cè)邊跨溢流壩及15 跨20.00 m 中跨溢流壩，右側(cè)寬80.00 m，由4 跨20.00 m寬左側(cè)邊跨溢流壩組成，溢流壩壩頂高程為14.35 m，壩基高程為13.10 m，堰型為曲線型駝峰堰，底寬12.00 m，中間為砂礫料填心，外包混凝土結(jié)構(gòu)。

3 除險(xiǎn)加固方案

鑒于壩體僅為外包結(jié)構(gòu)破損，填心部位大部分完好，因此本次除險(xiǎn)加固將溢流面拆除，重新澆筑鋼筋混凝土護(hù)面，拆除和新澆混凝土厚度均為0.10 m。由于沖沙閘位置進(jìn)行了調(diào)整，將右側(cè)靠近河岸的3跨20.00 m寬的溢流壩拆除，并在原沖沙閘空位新建一跨20.821 m 的溢流壩，外形與其余溢流壩相同，采用混凝土結(jié)構(gòu)。重建被沖毀的下游消能設(shè)施和上游鋪蓋防滲設(shè)施［2］。

4 工程位置布設(shè)

將沖沙閘移至右側(cè)河岸后，剩余溢流壩總寬346.00 m，從左至右由1 跨5.179 m 左側(cè)邊跨、15 跨20.00 m 中跨、1 跨20.821 m 中跨及1 跨20.00 m 右側(cè)邊跨，右側(cè)邊跨與沖沙閘連接，堰基高程仍為13.10 m。

壩體結(jié)構(gòu)由壩前鋪蓋、壩體、下游消力池、海漫、防沖槽、隔墩及左側(cè)翼墻組成。溢流壩壩體仍維持原結(jié)構(gòu)型式，溢流壩壩頂高程為14.35 m，壩基高程為13.10 m，堰型為曲線型駝峰堰，底寬12.00 m，中間為砂礫料填心，外包混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土厚0.10 m;上游鋪蓋采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)5.00 m，鋪蓋頂高程131.10 m，厚0.40 m，鋪蓋前端設(shè)置混凝土防沖槽，槽深1.00 m。

消力池根據(jù)實(shí)際落差采用兩級(jí)消力池，一級(jí)消力池長(zhǎng)18.30 m，池底高程為12.60 m，底板厚0.60 m，尾坎頂高程13.10 m，二級(jí)消力池長(zhǎng)12.50 m，池底高程為11.80 m，底板厚0.50 m，防沖槽采用格柵石籠結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)7.00 m，頂高程由11.80 m降至11.20 m，防沖槽最深部位2.40 m。

沖沙閘與溢流壩隔墩墩頂高程為14.60 m，其中閘上游隔墩長(zhǎng)10.00 m，與閘連接長(zhǎng)14.00 m，閘下游長(zhǎng)15.30 m，均厚0.50 m;左側(cè)翼墻墻頂高程均為17.00 m，翼墻型式為懸臂式擋土墻，壩上游長(zhǎng)5.00 m，上游垂直插入岸坡12.80 m 并與上游河道岸坡護(hù)坡連接，壩下游長(zhǎng)37.80 m，下游垂直插入岸坡16.60 m 并與下游河道岸坡護(hù)坡連接［3］。

鋪蓋、外包堰面混凝土、下游消力池、隔墩及左側(cè)翼墻均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標(biāo)號(hào)均采用C25F150。

5 水力計(jì)算與分析

溢流壩過流能力計(jì)算采用《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL253—2000)公式:

推薦理由:您了解我國(guó)的基本水情嗎？您知道該怎樣預(yù)防和應(yīng)對(duì)水旱災(zāi)害嗎？水利部宣傳教育中心組織專家，結(jié)合我國(guó)基本水情特點(diǎn)，匯編了中國(guó)水旱災(zāi)害應(yīng)對(duì)知識(shí)問答。通過問答，公眾可以了解水旱災(zāi)害應(yīng)對(duì)的基本常識(shí)，既是強(qiáng)化國(guó)情水情教育的重要舉措，同時(shí)也是夯實(shí)防災(zāi)減災(zāi)社會(huì)基礎(chǔ)、提升公眾防災(zāi)減災(zāi)能力和水平的重要途徑。

當(dāng)

式中:Q 為流量，m3/s;c 為上游堰坡影響系數(shù)，取1.00;m 為駝峰堰堰流量系數(shù);ε 閘墩側(cè)收縮系數(shù);δs為淹沒系數(shù);B 為總凈寬，346.00 m;H0計(jì)入流速水頭的堰上總水頭;ξk為邊墩形狀系數(shù)，取1.00;ξ0為中墩形狀系數(shù);n 為閘孔數(shù)目，取1;b 為單孔寬度，取B;P1為駝峰堰堰高，1.25 m。

溢流壩泄流能力計(jì)算成果見表1。

表1 攔河閘水位與流量關(guān)系表

沖沙閘上游水位在14.00 ～15.00 m 時(shí)需要修建消力池，而溢流壩由于沖沙閘提前開啟已將下游水位抬升，均屬于淹沒水躍。消力池深度按下式計(jì)算:

式中:d 為消力池深度，m;σ0為水躍淹沒系數(shù)，采用1.05;△Z 為出池落差，m;h's出池河床水深，m。

消力池池深控制工況:

沖沙閘當(dāng)上游水位為14.35 m 時(shí)，其(hc″ －h(huán)t) 為最大值。消力池池深計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 消力池池深計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表2，溢流壩各工況均發(fā)生淹沒水躍，無需修建消能設(shè)施，但實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)由于河道因采沙形成的河道下切極為嚴(yán)重，已經(jīng)形成了1.90 m 的落差，導(dǎo)致消能設(shè)施和防護(hù)設(shè)施損毀，因此，本次除險(xiǎn)加固主要針對(duì)地形及水毀情況對(duì)溢流壩進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)兼顧消能。

消力池根據(jù)實(shí)際落差采用兩級(jí)消力池，一級(jí)消力池長(zhǎng)18.30 m，池底高程為12.60 m，底板厚0.60 m，尾坎頂高程13.10 m，二級(jí)消力池長(zhǎng)12.50 m，池底高程為11.80 m，底板厚0.50 m，防沖槽采用格柵石籠結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)7.00 m，頂高程由11.80 m降至11.20 m，防沖槽最深部位2.40 m。

6 防滲分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)看，壩基防滲木板樁腐爛，喪失防滲功能，因此，本次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)認(rèn)為該木板樁的防滲效果已經(jīng)失效。

6.1 上游鋪蓋長(zhǎng)度

根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL256—2001，上游鋪蓋長(zhǎng)度一般采用上、下游最大水位差的3 ～5 倍，即上游鋪蓋長(zhǎng)度3.75 ～5.25 m(上、下游最大水位差取1.25 m)，上游設(shè)置5.00 m 鋪蓋。

6.2 防滲長(zhǎng)度校核

按照勃萊法計(jì)算閘基所需防滲長(zhǎng)度。

擬建升降壩建基于圓礫層，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，圓礫層可能發(fā)生管涌型滲透變形，其允許水力比降建議值為0.15。

計(jì)算公式如下:

式中:L 為閘基所需防滲長(zhǎng)度;C 為滲徑系數(shù);△H為上下游水位差。

查圓礫有濾層時(shí)允許滲徑系數(shù)值采用4，正常運(yùn)用時(shí)上下游水位差△H =3.15 m，壩基所需防滲長(zhǎng)度L = C△H =12.60 m;坍壩行洪時(shí)上下游水位差非常小，壩基所需防滲長(zhǎng)度極小，防滲控制長(zhǎng)度為12.60 m。壩上游鋪蓋、壩底板、下游消力池用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分縫處均采用橡膠止水帶連接，其地下輪廓線總長(zhǎng)為44.80 m，滿足防滲要求。沖沙閘邊墩及上下游翼墻均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)且有橡膠止水帶連接滿足側(cè)向防滲要求。

6.3 導(dǎo)滲

為進(jìn)一步加強(qiáng)下游出逸點(diǎn)滲透安全，在防沖槽下設(shè)置反濾土工布，加強(qiáng)出逸點(diǎn)反濾，防止土料發(fā)生滲透變形。

7 穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算

取單寬壩體進(jìn)行穩(wěn)定及應(yīng)力分析計(jì)算。在設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位工況下，溢流壩上下游水位基本齊平，不需驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定、基底壓應(yīng)力，壩體穩(wěn)定計(jì)算工況只需計(jì)算其最高擋水位(上下游水位差1.25 m)。抗滑穩(wěn)定和基底應(yīng)力計(jì)算公式同沖沙閘相同。

壩體抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，壩體平均基底應(yīng)力小于地基允許承載力，壩體基底應(yīng)力最大值與最小值之比滿足規(guī)范要求。

7 結(jié) 語

葫蘆島市綏中縣六股河攔河閘建成后運(yùn)行了33 a，由于凍融破壞，閘門滲漏嚴(yán)重，不能正常運(yùn)用。通過對(duì)攔河閘溢流壩除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)與計(jì)算分析，工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)滿足工程建設(shè)規(guī)范要求，該工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)合理，工程建設(shè)切實(shí)可行。

［1］朱展毅. 烏石攔河閘除險(xiǎn)加固工程消能建筑物的設(shè)計(jì)［J］. 廣東水利水電，2003(03):33 －34.

［2］段生榮. 古浪河攔河閘改建設(shè)計(jì)中新舊建筑物的結(jié)合問題探討［J］. 甘肅水利水電技術(shù)，2001，37(04):59 －60.

［3］尹如飛. 關(guān)于明秀水閘除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)的探討［J］. 沿海企業(yè)與科技，2011(06):91 －92.