朱俊杰

（德州市水利局水利施工處，山東 德州253014）

德惠新河位于徒駭河與馬頰河之間，1968—1970 年開挖完成，河道全長203.5 km，其中在德州境內(nèi)長126.6 km。大胡樓干溝是慶云縣骨干排水河道之一，起點(diǎn)為尚堂鎮(zhèn)的李含賁，終點(diǎn)為大胡樓干溝涵洞，全長28.6 km，流域面積201.5 km2。原大胡樓干溝涵閘位于德惠新河樁號（112+815）處，已有40 多年歷時(shí)，閘門、機(jī)架橋損壞嚴(yán)重。2013 年5 月，相關(guān)部門決定對德惠新河包括大胡樓干溝涵閘在內(nèi)的6 座涵閘進(jìn)行徹底重建。

1 大胡樓干溝涵閘設(shè)計(jì)排澇流量計(jì)算

大胡樓干溝是慶云縣境內(nèi)一條重要的排灌河道，設(shè)計(jì)采用《山東省海河流域防洪規(guī)劃報(bào)告》馬頰河流域排水模數(shù)，數(shù)據(jù)見表1。

表1 馬頰河河流域排水模數(shù)表

本項(xiàng)目利用排水模數(shù)M 與流域面積F 的關(guān)系推求涵閘設(shè)計(jì)排澇流量Q，見式（1）。

慶云縣大胡樓干溝李含賁～入德惠新河河口處（設(shè)計(jì)樁號為0+000～28+600）流域面積為36.0～201.5 km2，設(shè)計(jì)排澇流量為16.65～41.04 m3/s，具體數(shù)值見表2。

表2 大胡樓干溝排澇流量表

根據(jù)以上成果分析，確定慶云縣大胡樓干溝的治理標(biāo)準(zhǔn)為“64 雨型”排澇標(biāo)準(zhǔn)，即入德惠新河河口處大胡樓干溝涵閘設(shè)計(jì)排澇流量為41.04 m3/s。

2 大胡樓干溝涵閘工程設(shè)計(jì)分析

新建大胡樓干溝涵閘設(shè)計(jì)位于原涵閘位置，設(shè)計(jì)溝底高程2.05 m，底寬15 m，邊坡1∶3，比降1∶20 000，主要設(shè)計(jì)指標(biāo)見表3。大胡樓干溝涵閘主要功能有兩個(gè)：一是承擔(dān)大胡樓干溝向德惠新河的排澇任務(wù)；二是防止德惠新河洪水倒灌。

表3 大胡樓干溝涵閘流量計(jì)算成果表

2.1 涵閘過流計(jì)算

根據(jù)涵洞流態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)h≤D 時(shí)，為無壓流；當(dāng)h≥D 時(shí)，為淹沒壓力流。由進(jìn)口水深H 與洞高D 之比3.5/3=1.16＜1.2，且h=3.2 m＞D=3 m，故洞中水流按有壓淹沒流計(jì)算Q，見公式（2）。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，擬定涵閘尺寸（高4 m，寬3 m）滿足要求。

式中：m 為淹沒出流的流量系數(shù)；H0為計(jì)入行近流速水頭的堰上水深，m；A 為過水?dāng)嗝婵偯娣e，36 m2；L 為洞身長度，m；g 為重力加速度，取9.81 m/s2；h 位出口水深，m；i 為涵洞底坡。

2.2 涵閘消能防沖計(jì)算

依據(jù)水流及地形條件，新建大胡樓干溝涵閘的消能防沖設(shè)施采用挖深式消能。閘下消能設(shè)計(jì)水力條件：在設(shè)計(jì)條件下，閘上、下游水頭差很小，對沖刷影響小；運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)閘上、下游水位相差較大工況，此時(shí)水流對下游沖刷影響較大。

1）消力池尺寸設(shè)計(jì)。消力池深度d 采用公式（《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2016），計(jì)算得出d=0.69 m，設(shè)計(jì)值確定為0.7 m。消力池長度L 采用公式（《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2016），計(jì)算得出L=12.31 m，設(shè)計(jì)值確定為12 m。海漫長度計(jì)算得LP=17.75 m，參考其他工程經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)值確定為18 m。大胡樓干溝涵閘消力池計(jì)算成果見表4。

表4 消能計(jì)算成果表 m

2）沖刷深度計(jì)算。沖刷深度d′采用公式（《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2016），計(jì)算得出d′=1.98 m，最終設(shè)計(jì)值取1.98 m。

2.3 涵閘工程布置設(shè)計(jì)

1）閘室、箱涵、閘墩結(jié)構(gòu)布置。本閘為3 孔箱涵式涵閘，配3 扇雙向止水鑄鐵閘門。箱涵單節(jié)長度為8 m，共2 節(jié)，全長16 m；閘室部分底板厚度1 m，順?biāo)鞣较蜷L8 m；閘墩高5.5 m，涵閘邊墩厚0.8 m，中墩厚0.8 m，凈寬4 m。

2）防滲排水布置。本工程防滲排水布置以水平防滲為主，有防滲要求的護(hù)坡下設(shè)300 g/m2復(fù)合土工膜。閘室底板與消力池之間設(shè)651 型PVC止水橡皮和閉孔泡沫板水；在消力池與砌石鋪蓋和砌石護(hù)坡之間設(shè)閉孔泡沫板，在砌石鋪蓋與砌石護(hù)坡之間設(shè)閉孔泡沫板沉降縫。消力池下游設(shè)三級反濾，通過直徑5 cmPVC 管溢出滲透水。

3）兩岸連接布置。上、下游均為漿砌石扭坡連接，上游段護(hù)坡長10 m，扭坡長12 m，材料均為M10 漿砌石；下游段扭坡長12 m，海漫段護(hù)坡長18 m，分兩段，拋亂石段護(hù)坡長8 m，材料均為M10 漿砌石。

4）上、下游連接布置。閘室上游段護(hù)底依次為10 m 長（300 mm 厚）M10 漿砌石鋪蓋，12 m長（500 mm 厚）C25 鋼筋混凝土鋪蓋；下游段布置依次為12 m 長（500 mm 厚）鋼筋混凝土消力池，18 m 長（300 mm 厚）漿砌石海漫（2 段），8 m長（2 m 厚）漿砌石防沖槽。

5）地基處理。為保證大胡樓干溝涵閘整體結(jié)構(gòu)牢固，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用“水泥攪拌樁”技術(shù)對閘室和涵洞基礎(chǔ)進(jìn)行加固。設(shè)計(jì)樁長8 m，直徑0.5 m，樁距1.5 m，梅花樁布置，要求地基經(jīng)處理后承載力能達(dá)到130 kPa，樁基與地基之間鋪設(shè)30 cm 厚水泥土墊層。

6）安全監(jiān)測點(diǎn)設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目主要對新建大胡樓干溝涵閘垂進(jìn)行直位移觀測，目的是監(jiān)測建筑物沉降量和沉降差，判斷運(yùn)用安全穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)將沉降觀測點(diǎn)布置在兩邊墩墩頂，共設(shè)2 個(gè)沉降觀測點(diǎn)。標(biāo)點(diǎn)以φ16 鋼筋制作，頂部焊不銹鋼磨圓，外露混凝土基面1 cm。

3 結(jié) 語

涵閘工程是中小型河道最主要的控制調(diào)節(jié)水流設(shè)備，通過對德惠新河上新建大胡樓干溝涵閘設(shè)計(jì)進(jìn)行分析說明，為后續(xù)施工提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該新建涵閘投入使用后，徹底解決了原涵閘問題，且涵閘過流能力、消力池消能效果、地基承載穩(wěn)定性等參數(shù)均經(jīng)過了數(shù)年檢驗(yàn)和監(jiān)測，均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。