灌口集泄水閘拆除重建工程設計

李大銀

一、工程概況

灌口集泄水閘閘室結構為開敞式，位于汲東干渠7+255.6，集水面積72km2，閘室總寬25.80m，單孔凈寬3.00m，共7孔。閘上灌溉渠底高程52.48m，灌溉設計效益91.45萬畝，灌溉渠道設計流量45.70m3/s。閘室順水流方向長度為10.00m，底板高程為52.48m，上游設計水位56.75m，校核水位56.90m，下游設計水位56.55m，校核水位56.60m，設計流量265.0m3/s，校核流量291.0m3/s，開關橋面高程59.78m。閘門型式為鋼筋混凝土平板門，啟閉機為雙螺桿式啟閉機。2009年4月被安徽省水利廳評定為三類閘，對其進行拆除重建處理。

二、工程現狀

泄水閘下游行洪通道淤積，實際泄洪能力達不到理論計算流量。灌口集泄水閘設計排洪流量為265m3/s，現狀最大排泄230m3/s左右，閘下游受洪水頂托。特別是1968年以后，左、右岸河灘被鄉鎮圍墾造田，閘下河床變窄，曾多次出現河水淹沒農田，灌口集泄水閘不能排洪的現象。

2010年7月16日，灌口集泄水閘閘上最高水位58.46m，超設計水位1.71m，7孔閘門全開，最大泄量230m3/s，仍不能滿足泄洪需要，閘下渠堤漫堤。工程建設年代久遠，存在過流能力嚴重不滿足防洪要求等多方面的問題。

三、工程地質

1.地層巖性

0層：人工填土（Qml4）：以素填土為主，其成分主要為重、中粉質壤土，局部夾砂礫石，灰黃色、黃褐色，可塑，稍濕，土體結構較松散。主要分布于泄水閘兩側，最大厚度2.30m，層底高程55.00～56.80m。

①層（Qal3）：重、中粉質壤土，局部為粉質粘土，灰黃、褐黃色，硬可塑，含鐵錳質結核，中等壓縮性。層厚3.00～3.70m，層底高程52.00～53.10m，普遍分布。

②層（Qal3）：砂礫石夾粉質壤土，灰～灰黃色，松散～稍密，飽和，礫石粒徑0.2～2cm，次圓狀，中等壓縮性。層厚0.90～1.90m，層底高程51.10～51.20m，普遍分布。

④1層（Eq）：砂 礫 巖，全 風化～強風化，棕紅、紫紅色，巖芯呈碎塊，厚2.00～3.10m，相應高程48.10～49.10m。

④2層（Eq）：砂礫巖，弱風化～微風化，棕紅、紫紅色，巖芯呈柱狀，完整，堅硬，JD6孔揭露最大厚度6.80m，相應高程42.30m。

2.閘基土層穩定性評價

該閘址工程地質條件較好，閘址建基面位于④1層全風化～強風化砂礫巖上，該層承載力較高，滲透性能弱，巖性穩定，能夠滿足閘基礎對地基承載力的要求。下伏為弱風化～微風化砂礫巖，巖性穩定，厚度大，對閘基穩定有利。

四、水閘設計

1.防洪標準設計

原泄水閘按50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核，1985年汲東干渠初步設計按渠道控制的灌溉面積，將泄水閘設計與校核的防洪標準分別改為20年和50年一遇。由于泄水閘、渠下涵位于鄉村防護區，根據《防洪標準》（GB502001-94），防洪標準為50年一遇洪水設計，此次泄水閘的防洪標準按50年一遇洪水設計、100年一遇洪水校核。

表1 灌口集泄水閘水位庫容曲線表

2.查《84辦法》計算設計暴雨

根據《84辦法》附圖1～圖4分別查得設計流域中心處的年最大24h點雨量均值年最大1h點暴雨量均值和最大24h點雨量的變差系數CV24及年最大1h點雨量的變差系數CV1各參數值如下：

3.計算參數的確定

根據《史河灌區分干渠以上交叉河道洪水計算》中灌口集泄水閘水位庫容關系曲線，對流域面積、河長、比降等流域特征值進行了復核。經過復核，灌口集泄水閘流域特征參數如下：

控制流域面積F=72km2，流域平均寬度B=4.11km，

河道長度L=17.52km，主河道比降J=9.51‰。

其水位～庫容關系見表1。水位～庫容關系曲線見圖1。

4.調洪演算成果

經調洪演算，現狀調洪20年一遇洪峰流量401.48m3/s，最大下泄流量256.76m3/s，設計水位58.74m，設計庫容228.37萬m3；50年一遇洪峰流量694.52m3/s，最大下泄流量538.60m3/s，設計水位64.39m，設計庫容354.07萬m3。

此次設計50年一遇洪峰流量694.52m3/s，最大下泄流量592.86m3/s，設計水位57.32m，設計庫容124.84萬m3；100年一遇洪峰流量862.20m3/s，最大下泄流量755.56m3/s，設計水位58.12m，設計庫容192.86萬m3。

5.調洪演算成果分析

現狀調洪結果表明，泄水閘維持原規模21m及下游行洪通道疏浚后，50年一遇設計水位58.87m，比設計堤頂高程58.50m高0.37m，最大下泄流量554.36m3/s，閘孔規?？梢赃m當增大，現狀20年一遇洪水設計流量的方案是合理可行的。

泄水閘擴建至35m及下游行洪通道疏浚后，50年一遇設計水位57.32m，比設計堤頂高程58.50m低1.18m，比堤頂混凝土路面高程59.00低1.68m，最大下泄流量592.86m3/s，對應的下游河道水位56.23m，閘上下游水位差1.09m；100年一遇設計水位58.12m，比設計堤頂高程58.50m低0.38m，比堤頂混凝土路面高程59.00低0.88m，最大下泄流量755.56m3/s，對應的下游河道水位57.02m，閘上下游水位差1.10m，符合堰流低淹沒度公式計算成果。

6.閘址選擇

根據灌口集泄水閘工程地質勘探報告所述：該閘址工程地質條件較好，閘址建基面位于④1層全風化～強風化砂礫巖上，該層承載力較高，滲透性能弱，巖性穩定，能夠滿足閘基礎對地基承載力的要求。下伏為弱風化～微風化砂礫巖，巖性穩定，厚度大，對閘基穩定有利。故此次拆除重建設計不改變原閘址位置，選擇勘探處（樁號：7+255.6）作為閘址位置。

7.結構布置

在原閘址拆除灌口集泄水閘，采用鋼筋混凝土開敞式閘室結構，5孔，單孔凈寬7m，總凈寬35m。閘室采用鋼筋混凝土結構、整體式底板結構，閘底板高程52.48m，閘頂高程57.08m，閘室順水流方向長10m，中墩厚1.0m，邊墩厚0.9m，閘室總寬度為40.8m。設計將閘室底板墊層加厚至400mm，使其坐落在砂礫巖上。閘室兩端設置橋頭堡，基礎采用空箱式結構型式，緊鄰閘邊墩，橋頭堡為三層框架結構，橋頭堡內布置上下啟閉臺的樓梯間和工作人員的辦公及休息室。

圖1 灌口集泄水閘水位庫容曲線圖

上游側設鋼筋混凝土鋪蓋，長10m。上游翼墻平面布置采用圓弧式，順水流方向的投影長度等于鋪蓋長度，圓弧半徑為10.0m，采用重力式毛石混凝土結構，翼墻頂高程58.60m；下游翼墻平面布置采用折線式，擴散角8°，順水流方向的投影長度等于消力池長度，水平投影長度23m，采用鋼筋混凝土懸臂式結構，翼墻頂高程為56.80～58.80m。

下游消力池采用突坎式消力池，長23m，池深1.5m。下游消力池底板后接15m長漿砌石、干砌石海漫，海漫末端設拋石防沖槽，槽深2.0m。

8.施工導流

灌口集泄水閘除險加固工程施工期洪水是利用汲東干渠導流，上游約800m處看花樓節制閘控制汲東干渠來水，無其他導流設施。因此，施工期洪水實際是計算施工期內設計條件下水閘上游可能的總來水量，以便采取相應的措施。

經調洪計算，灌口集施工期遭遇5年一遇來水量時的水位為53.88m，洪峰流量14.56m3/s，考慮此時泄水閘沒有進行控制泄流，水位較高，因此在施工期為保證施工的正常進行，施工期圍堰設計水位按照灌口集5年一遇的設計洪水加0.5m超高確定。

五、結語

水閘拆除重建后，原來的安全隱患已全部消除，面貌煥然一新，可以滿足灌溉、供水、排水等方面的要求。主體工程經過幾個汛期的檢驗，質量可靠，發揮了防洪、灌溉效益，確保了群眾的生產生活，改善了堤上交通狀況，特別是對當地農業灌溉有著重要意義■