周 宏，黃 騰，胡金杰

(泰州市河海水利勘測設(shè)計(jì)有限公司，江蘇泰州 214500)

1 引言

重點(diǎn)蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)可新建安全區(qū);蓄滯洪保留區(qū)不宜建設(shè)安全區(qū)。當(dāng)安全區(qū)新建穿堤排水涵閘時(shí)，涵閘設(shè)計(jì)流量應(yīng)與原設(shè)計(jì)排水流量相適應(yīng)。GB50773-2012《蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］只是把蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘當(dāng)成了一般的排水涵閘，而未考慮到蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘具有日常運(yùn)行時(shí)排水、閘室內(nèi)交通，分洪前關(guān)閉外側(cè)閘門并填土封堵和突發(fā)性洪水發(fā)生時(shí)關(guān)閉內(nèi)側(cè)閘門并填土封堵的三重需要。

GB50181-93《蓄滯洪區(qū)建筑工程技術(shù)規(guī)范》［2］關(guān)于蓄滯洪區(qū)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對荷載有明確規(guī)定，GB50773-2012《蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》對蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載卻并無明確要求，而SL265-2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］也未考慮到蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)人員對荷載的考慮一般按SL265-2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》來進(jìn)行計(jì)算，未考慮蓄滯洪前填土封堵的特殊性和安全區(qū)所屬干堤潰口后對蓄滯洪區(qū)影響事件的突發(fā)性及由此引起的荷載的變化等問題，對主要功能為閘室內(nèi)交通、通行的涵閘，對其荷載差引起的沉降差，SL265-2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》也未做明確要求。這給分蓄洪后庇護(hù)于安全區(qū)的人民帶來一定的隱患。

至2010年止，我國現(xiàn)有國家級蓄滯洪區(qū)98個(gè)［4］，主要集中在長江、黃河、淮河和海河中下游兩岸低洼平原和湖區(qū)，其中荊江分蓄洪區(qū)因其保護(hù)對象是荊江大堤、江漢平原及武漢市，并可減輕洞庭湖區(qū)的防洪負(fù)擔(dān)，在我國分蓄洪區(qū)建設(shè)管理中具有十分重要的地位。荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘在50多年的日常運(yùn)行，特別是1998年預(yù)分洪時(shí)安全區(qū)涵閘的封堵中，曾出現(xiàn)部分涉及安全的問題，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于水利工程安全事故的防范分析較多［5-6］，關(guān)于分蓄洪區(qū)的研究也不鮮見［7-8］，但關(guān)于分蓄洪區(qū)安全區(qū)尤其是關(guān)于分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的研究一直是防洪減災(zāi)領(lǐng)域里的一個(gè)空白和盲區(qū)。安全區(qū)是分蓄洪區(qū)人民的最后一道屏障，而安全區(qū)涵閘則是這道屏障中最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，分洪后安全區(qū)外無法取土，安全區(qū)內(nèi)無土可取，如何確保分蓄洪后庇護(hù)于安全區(qū)的人民的安全，是一個(gè)非常重要的課題。

隨著人口的增長和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)達(dá)，重點(diǎn)蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)新建安全區(qū)及安全區(qū)排水涵閘將越來越多，為提高分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的安全度與可靠性，確保分蓄洪后庇護(hù)于安全區(qū)的人民的安全，現(xiàn)結(jié)合荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘運(yùn)行中的一些問題加以論述。

2 荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘現(xiàn)狀

荊江分蓄洪區(qū)設(shè)計(jì)蓄洪水位42.00m(吳淞高程，下同)，1954年分洪前，作為分蓄洪區(qū)的配套工程，荊江分蓄洪區(qū)當(dāng)時(shí)共有20個(gè)安全區(qū)，建有安全區(qū)涵閘5座，閘門一般為鋼筋混凝土閘門或木制閘門。1998年預(yù)分洪時(shí)，荊江分蓄洪區(qū)共有19個(gè)安全區(qū)，22座安全區(qū)涵閘，截止2014年5月，荊江分蓄洪區(qū)19個(gè)安全區(qū)共有23座涵閘，其中臨分洪區(qū)側(cè)的17座;建在分洪區(qū)外側(cè)，臨長江干、支流，直接抵擋外江洪水的6座;按使用功能分有排水閘22座，交通閘1座。另?xiàng)顝S鎮(zhèn)擴(kuò)大安全區(qū)及所屬安全區(qū)涵閘正在規(guī)劃報(bào)建中。

2.1 荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘日常運(yùn)行中存在的問題

從現(xiàn)實(shí)情況看，設(shè)計(jì)人員一般只是把蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘當(dāng)成了單向的排水涵閘，在考慮排水涵閘的交通功能時(shí)，并未考慮有的蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘還需同時(shí)具有閘室內(nèi)的交通功能(如荊江分蓄洪區(qū)斗湖堤安全區(qū)交通閘)，在設(shè)計(jì)中未做荷載差引起的沉降差計(jì)算及確定增強(qiáng)基礎(chǔ)剛度和整體剛度的基礎(chǔ)處理方法?！缎顪閰^(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］中關(guān)于蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘地基計(jì)算的荷載組合參照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］，而《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］中地基計(jì)算的荷載組合仍采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載組合，水閘土質(zhì)地基沉降可只計(jì)算最終沉降量。

在實(shí)際運(yùn)行中，分蓄洪區(qū)安全區(qū)圍堤是居住在安全區(qū)內(nèi)、外居民進(jìn)出安全區(qū)的主要通道，安全區(qū)涵閘閘頂?shù)堂娉＜孀鹘煌访嫱ㄐ?，車流量較大的涵閘，其不均勻沉降已影響到涵閘的安全。如斗湖堤老閘閘頂?shù)堂婕孀?07國道連接段時(shí)，底板斷裂為三截，斗湖堤交通閘則因閘頂和閘室底板直接作交通路面，并是進(jìn)出城區(qū)的主要干道，竣工不到10年，即因不均勻沉降出現(xiàn)裂縫。正常運(yùn)行條件下，斗湖堤交通閘閘頂及閘底板直接作主要交通干道，堤、閘兩種不同的結(jié)構(gòu)和不同的靜、動(dòng)荷載，使兩者之間產(chǎn)生荷載差，由此產(chǎn)生的不均勻沉降導(dǎo)致裂縫的形成乃至擴(kuò)大。

2.2 荊江分蓄洪區(qū)預(yù)分洪時(shí)安全區(qū)涵閘封堵中存在的問題

分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘是分蓄洪區(qū)分蓄洪后安全區(qū)最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，為確保安全，分蓄洪前安全區(qū)涵閘一般要求做緊急封堵。荊江分蓄洪區(qū)歷史上進(jìn)行過2次分洪前的安全區(qū)涵閘封堵。《蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］關(guān)于安全區(qū)涵閘封堵的標(biāo)準(zhǔn)或方式并無明確規(guī)定，《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］對安全區(qū)涵閘封堵中產(chǎn)生的荷載也未做考慮。1954年分洪前，荊江分蓄洪區(qū)20個(gè)安全區(qū)共建有0.6m×0.6m箱涵3座，直徑0.8m的管涵2座，分洪前封堵的安全區(qū)涵閘數(shù)量少、孔徑小，不具代表性。荊江分蓄洪區(qū)設(shè)計(jì)蓄洪水位42.00m，1998年荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘封堵的標(biāo)準(zhǔn)要求為:閘門關(guān)閉后，對四周止水橡皮輔以棉絮堵塞，再填土料及袋土封堵，填至高程42.50m，上部平臺(tái)超出閘門兩側(cè)范圍應(yīng)不小于2m，上部平臺(tái)寬不小于5m，坡度1∶2，(見圖1)。

圖1 荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘預(yù)分洪時(shí)封堵標(biāo)準(zhǔn)示意圖

吳達(dá)河安全區(qū)圍堤堤項(xiàng)高程44.30m，地面高程37.00m，安全區(qū)涵閘底板高程34.25m，孔徑1.7m×1.0m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼平面閘門。吳達(dá)河安全區(qū)涵閘在1992年的公安縣荊江分洪區(qū)安全區(qū)圍堤及涵閘普測普查中就存在螺桿欠長，閘門關(guān)不到位，底止水距底板2cm;角止水、兩邊側(cè)止水橡皮漏水;閘首段頂板上的漿砌塊石擋土墻斷裂，裂縫4條，最大縫寬8mm等問題。預(yù)分洪時(shí)安全區(qū)涵閘封堵工作實(shí)施過程中，閘首段頂板上的漿砌塊石擋土墻裂縫逐漸擴(kuò)大，最后擴(kuò)展為20mm。由于底板淤積，洞身內(nèi)積水較深，無法入內(nèi)查勘，底板和閘身頂部情況皆不明朗。從1998年荊江分蓄洪區(qū)預(yù)分洪時(shí)吳達(dá)河安全區(qū)涵閘的封堵來看，預(yù)分洪時(shí)安全區(qū)涵閘的封堵中及封堵后出現(xiàn)的一些問題，在今后分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的設(shè)計(jì)中應(yīng)予以考慮。

從《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］看，在正常蓄水位情況和設(shè)計(jì)洪水位情況下，分別按正常蓄水位組合和按設(shè)計(jì)洪水位組合計(jì)算水重，靜水壓力，揚(yáng)壓力及浪壓力;在校核洪水位情況下，按校核洪水位組合計(jì)算水重，靜水壓力，揚(yáng)壓力及浪壓力?？梢姟端l設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］中基本荷載組合和特殊荷載組合均未考慮安全區(qū)涵閘封堵時(shí)閘前填土的荷載。

根據(jù)1998年荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘預(yù)分洪時(shí)的封堵標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)分洪時(shí)安全區(qū)涵閘封堵時(shí)填筑的平臺(tái)平均高度約7.5m，閘前填土荷載遠(yuǎn)大于按正常蓄水位組合計(jì)算的水重。如果規(guī)范中列入封堵時(shí)閘前填土的荷載，并按其他出現(xiàn)機(jī)會(huì)較少的荷載［3］考慮，則是安全的;而實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員因不了解分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘外側(cè)閘門分洪前開啟排水和分洪時(shí)關(guān)閉并于閘門前填土封堵的雙重需要，《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］對此也無明確規(guī)定，故往往將分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘當(dāng)作一般的單向排水閘來設(shè)計(jì)，很少會(huì)考慮到分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘分洪時(shí)還需要填土封堵這一實(shí)際情況。

從吳達(dá)河安全區(qū)涵閘預(yù)分洪前的封堵中，出現(xiàn)閘首段頂板上的漿砌塊石擋土墻裂縫擴(kuò)大的問題看，分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘設(shè)計(jì)中有必要就安全區(qū)涵閘的多重需求，明確需考慮預(yù)分洪時(shí)涵閘封堵后閘門前填土的土重。

在實(shí)際的封堵過程中，當(dāng)涵閘外側(cè)附近無預(yù)備土可用或預(yù)備土用完時(shí)，常將轉(zhuǎn)運(yùn)來的土料裝入編織袋后拋投到閘門前，再在閘門前人工堆壘，拋投時(shí)7.5m高差下產(chǎn)生的沖擊荷載極大，在設(shè)計(jì)中還考慮封堵過程中拋投土袋產(chǎn)生的沖擊荷載，這不僅有利于分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的安全與穩(wěn)定，也有利于當(dāng)?shù)氐姆姥粗笓]機(jī)構(gòu)在保證閘室安全穩(wěn)定的前提下，確定分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘閘前填土封堵的標(biāo)準(zhǔn)或方式。

3 設(shè)計(jì)時(shí)對突發(fā)性洪水考慮中存在的問題

突發(fā)性洪水是指由于防洪工程失事而造成的洪水。突發(fā)性洪水的洪峰流量、洪水流程、沿程流量、水位具有相當(dāng)?shù)碾S機(jī)性。

為盡量控制災(zāi)害范圍，最大限度地減少災(zāi)害損失，對臨分洪區(qū)側(cè)的安全區(qū)涵閘所屬的安全區(qū)，應(yīng)考慮各安全區(qū)所屬干堤潰口后，洪水沖進(jìn)、淹沒安全區(qū)時(shí)，安全區(qū)涵閘腹背受水的可能性。

為將險(xiǎn)情與損失控制在局部范圍，出現(xiàn)突發(fā)性洪水后的第一決策是堵口、人員的轉(zhuǎn)移和安全區(qū)涵閘的關(guān)閉與封堵，以免分蓄洪區(qū)未分洪而遭滅頂之災(zāi)。

從荊江分蓄洪區(qū)所屬安全區(qū)涵閘的現(xiàn)狀來看，設(shè)計(jì)人員并未考慮安全區(qū)所屬干堤潰口失事后，安全區(qū)涵閘需緊急關(guān)閉與封堵這一現(xiàn)實(shí)問題，各安全區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)均未布設(shè)閘門槽和搶險(xiǎn)截流閘門及啟閉設(shè)施;從《蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］和《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］看，對突發(fā)性洪水中分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘搶險(xiǎn)時(shí)的緊急關(guān)閉與封堵產(chǎn)生的閘門前填土的荷載和搶險(xiǎn)時(shí)閘前拋投土袋產(chǎn)生的沖擊荷載也未充分考慮，同樣存在安全區(qū)涵閘封堵時(shí)的安全穩(wěn)定核算問題。

4 結(jié)語

從最不利因素及防患于未然方面考慮，結(jié)合蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘的歷史運(yùn)行和現(xiàn)實(shí)情況，筆者對蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)和蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘設(shè)計(jì)提出如下幾點(diǎn)建議，以期與同行共同商榷。

(1)在地基計(jì)算及處理設(shè)計(jì)中充分考慮蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘作交通要道尤其是閘室底板直接作主要交通干道時(shí)，對堤、閘兩種不同的結(jié)構(gòu)和不同的荷載之間的荷載差引起的沉降差進(jìn)行計(jì)算。

(2)在荷載計(jì)算及組合中充分考慮蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘蓄滯前封堵時(shí)閘前填土的荷載及拋投土袋時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載，充分考慮遇突發(fā)性洪水時(shí)安全區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)閘門緊急關(guān)閉及閘門前填土的荷載和搶險(xiǎn)時(shí)閘前拋投土袋產(chǎn)生的沖擊荷載。建議在《蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》［1］或《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］中，對荷載計(jì)算及荷載組合，做滿足蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘多重功能及需求的適用性修改與修訂。

(3)在閘室布置中充分考慮蓄滯洪區(qū)安全區(qū)涵閘遇突發(fā)性洪水時(shí)安全區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)閘門緊急關(guān)閉及閘門前封堵的問題，設(shè)計(jì)中考慮在安全區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)設(shè)閘門槽、搶險(xiǎn)截流閘門和啟閉設(shè)施。

(4)確定分蓄洪區(qū)分蓄洪區(qū)前安全區(qū)涵閘閘前填土封堵的標(biāo)準(zhǔn)或方式。

［1］GB50773-2012蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京:中國計(jì)劃出版社，2012．

［2］GB50181-93蓄滯洪區(qū)建筑工程技術(shù)規(guī)范［S］．北京:中國計(jì)劃出版社，2004．

［3］SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京:中國水利水電出版社，2001．

［4］水利部．國家蓄滯洪區(qū)修訂名錄［Z］．北京:水利部，2010．

［5］楊夢云．堤防潰口人員傷亡事故的事故樹分析［J］．水利水電科技進(jìn)展，2013，33(03):18-22．

［6］楊夢云．基于事故樹分析法的重大險(xiǎn)情潰口事故防范分析［J］．水電能源科學(xué)，2012，30(12):55-57+19．

［7］李紹飛，余萍，孫書洪．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蓄滯洪區(qū)洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評價(jià)［J］．中國農(nóng)村水利水電，2008(06):60～64．

［8］楊夢云．荊江分蓄洪區(qū)圍堤內(nèi)護(hù)工程方案選擇［J］．水電能源科學(xué)，2013，31(1):86-88．