水闸加固枢纽布置设计

水闸加固枢纽布置设计是非常重要的，设计的每个细节都要结合实际情况，才能发挥出最好的效果。鲁班乐标小编就水闸加固枢纽布置设计和大家介绍一下。

1工程概况

钦州市某水闸工程位于广西沿海钦江流域的下游，闸址位于钦州市上游4km，是一座以灌溉为主，结合城市供水，兼顾发电、航运、旅游等综合效益的大（2）型水闸。枢纽主要建筑物由拦河闸坝、船闸、引水渠闸首、电站、城市供水取水泵站、左右岸灌溉渠道等组成。坝址以上集水面积2140km2，枢纽总库容为7250万m3，正常蓄水位8.5m，设计引水流量10.4m3/s。水闸坝址处多年平均流量55.1m3/s，50年一遇设计洪水流量为2900m3/s，相应水位11.1m；200年一遇校核洪水流量3610m3/s，相应水位12.2m[1]。工程已建成运行50多年，2010年安全鉴定评价为四类闸，须对主要建筑物拦河闸坝、船闸等拆除重建，对其他建筑物进行除险加固处理。

2工程地质

[1]闸址位于扁平状U型河弯的中间，其中直线段长度约0.9km。坝址地处丘陵区，属侵蚀型地形地貌，原河谷为宽广的U形谷，河床宽约180m。左岸为平缓浑圆的小丘陵，右岸为Ⅰ级阶地，经填土平整后现为水闸管理处，地面高程11.70m左右。闸址上游近坝河段有淤积，淤积层（Ql）为厚度0-4m的淤泥质土；河床冲积砾砂（Q4al2）层厚1.5-3.9m，分布于整个闸基，下伏基岩主要为粉砂质泥岩、泥岩（J3）；左坝肩主要为全风化岩体，上覆0-1m残坡积土，左坝下游台地为全新统河流Ⅰ级阶地冲积物（Qal1），土层总体上为二元结构，上部为黄色粉土或粉质粘土层厚5-6m，下部为含砾砂层，层厚0-1m；右坝肩全风化岩体较薄，上覆Ⅰ级阶地冲积土填平。坝基岩层为稳定的单斜地层，走向为N60°-65°E，SE∠40°-45°，坝址无规模较大的断层发育。

3枢纽布置

3.1枢纽布置原则（1）枢纽布置应重点满足灌溉、城市供水的需要，兼顾发电、旅游所需的运行条件，并预留出作为二期建设的船闸布置方案。要求船闸、泄流闸坝、电站等枢纽建筑物的布置位置合理，能同时满足泄洪、通航、发电功能对水流条件的要求；（2）枢纽布置应方便施工、有利于缩短工期，尽量减少征地拆迁及施工期淹没的影响，减少对灌溉、城市供水、发电的影响；（3）根据地形地质条件，合理布置施工建筑物，在满足运行及建筑物安全的前提下，力求经济合理[2]。

3.2枢纽布置方案比选

3.2.1枢纽主要建筑物（1）船闸，拟拆除重建，规模由Ⅳ级航道改为Ⅲ级航道（设计最大通航船舶吨位为1000t级），设计为单级一线船闸，2级建筑物，闸室有效尺寸采用180m×18m×2.5m；（2）拦河闸坝，拟拆除重建，坝总长121.8m，布置11孔溢流闸孔，单孔净宽9m，平底闸闸型，采用平板升卧式钢闸门挡水、固定式卷扬机启闭；（3）电站、引水渠及渠首闸，电站装机1880kW，现状建筑物破旧，原址原规模加固后可满足使用要求，需根据除险加固枢纽总布置方案确定其加固；（4）灌溉渠道，左岸、右岸灌溉渠道进水口分别位于左、右岸坝轴线上游约130、450m处，现状运行良好，满足使用要求；（5）城市供水取水泵站，位于右岸坝轴线上游约130m，现状运行良好，满足使用要求。

3.2.2除险加固工程枢纽布置方案比选由于坝址位于扁平状U型河弯的中间，坝下游直线段长度较短，河床宽度不大，泄洪闸坝只适宜布置在中间位置，否则下泄水流易冲刷下游凹岸并产生折冲水流，危及行洪和航运安全。因此，设计拟定左岸船闸右岸厂房（方案一，同原枢纽布置方案）及左岸厂房右岸船闸（方案二）进行比选。

（1）方案一：坝轴线总长247.6m，由于坝址段河势及下游新建南北高铁桥墩的限制（船闸在高铁桥下穿过，只能在两桥墩中间布置），船闸轴线与坝轴线呈15°交角布置，枢纽建筑物从左至右依次为沿船闸轴线布置左岸接头坝段长25m、船闸段长46m，接着沿坝轴线布置9孔闸坝长121.8m、电站引水渠渠首闸段长27.7m、右岸接头坝段长27.1m；

（2）方案二：坝轴线总长241.2m，枢纽建筑物从左至右依次布置左岸接头坝、电站、闸坝、船闸、右岸接头坝。枢纽布置方案是从水文、地质、施工、运行、工程造价及其对既有重要建筑物（包括南北高速铁路桥、钦北铁路、南北二级公路桥、石油输油管道、城市供水建筑物）的影响等方面进行比较。枢纽布置两方案比较的主要优缺点见表1。通过综合比较，左岸船闸右岸厂房方案优于左岸厂房右岸船闸方案，因此，设计推荐左岸船闸右岸厂房方案（方案一）作为枢纽布置方案，枢纽总平面布置见图1。

4主要建筑物除险加固设计

4.1拦河闸坝拦河闸坝在原址按原规模重建。相关建筑物主要有：闸室、闸顶交通桥、启闭机维护房、上游护底、下游消力池及海漫等[1]。拦河闸坝横剖面见图2。闸坝总长122m，采用平底闸型，布置11孔闸孔单孔净宽9m，闸室底板高程3.0m，顺水流向底宽15.5m。正常挡水水位8.5m，挡水高度5.5m，钢筋混凝土底板厚度2m，底板下设2.5m-3.7m深的埋石砼基础使闸基坐落在基岩上。闸室分缝除中间一孔作为一个独立单元外，其他为两孔一联、墩中分缝、对称布置，中墩厚1.6m，缝墩厚2.4m，边墩1.5m。挡水闸门采用升卧式平板钢闸门，固定式启闭机布置在18m高程的现浇启闭平台上，机房层高2m，设活动地板并在其上设维护房，启闭机维护房设计吸纳了风雨桥等特色景观建筑元素，设计成观光亭和观光长廊，既满足使用要求又兼顾了城市旅游观光的需要。考虑到水闸下游多年平均水位仅为1.8m，低于闸室底板高程，因此不设下游检修闸门，仅设置上游检修闸门，采用汽车吊启闭。闸顶交通桥布置在上游侧的闸室工作闸门槽与检修闸门槽之间，采用预制T形梁吊装再浇筑桥面铺装层，设计荷载标准为公路－Ⅱ级，桥面高程14.5m，总宽度为4.8m，其中车道宽3.8m，人行道宽1.0m（启闭机层垂直交通道建于其上）。在检修闸门槽上游侧设1.7m宽的检修平台兼人行道。闸室前流速达2.3m/s，为防止闸前冲刷破坏，闸室上游设置浆砌石护底长30m，厚度0.5m，砂砾石垫层厚0.3m。消力池长28.2m，与闸室段同宽，池底高程1.2m，末端设消力坎，池深2m，混凝土底板厚度1m，设置双向间距2.5m×2.5m的无砂排水体排出基底渗水。消力池下游海漫长42m，前10m水平段海漫采用混凝土结构，后35m斜坡段采用浆砌石结构，按1:15的坡度斜向下游，末端设金属网石笼防冲槽，底宽3m。海漫厚度0.5m，设置双向间距2.5m×2.5m的无砂排水体排出基底渗水。为防止基底渗流，设计对闸坝段进行基础帷幕灌浆。帷幕灌浆轴线布置在坝轴线下游2.5m，采用单排孔距1.5m，帷幕钻孔深入基础透水率5Lu线以下，灌浆终孔高程为-4.5～-12.5m。

4.2电站引水渠及渠首闸电站厂房布置引水渠末端，现状建筑物破旧但仍能运行，且不影响水闸枢纽安全，不考虑加固。引水渠加固包括拆除重建渠首控制闸、加固引水渠底板、边墙及基础帷幕灌浆等。重建渠首控制闸采用整体混凝土结构，闸室尺寸与原闸室相同，闸室长21m，设3孔闸门，单孔净宽4.5m，闸底板高程6m，正常水位8.5m，采用平板钢闸门挡水，固定启闭机启闭。闸墩顶高程12.8m，上游侧布置启闭机室，下游侧布置交通桥与闸坝交通桥连接。对于引水渠边墙及底板，考虑拆除重建。新建底板采用现浇混凝土结构，厚0.4m，按10m间距设一道伸缩缝，采用沥青木板填缝；新建的左、右岸边墙采用混凝土重力式挡土墙，墙顶高程10m，内坡1：0.4，外坡直立，墙顶宽0.7m。其中左岸边墙兼做为消力池的右边墙，结合消力池边墙进行设计。为防止基底及绕坝渗流，设计对引水渠段及右岸连接段进行帷幕灌浆。帷幕灌浆轴线布置在坝轴线上游4m，采用单排孔距1.5m，帷幕钻孔深入基础透水率5Lu线以下，灌浆终孔高程为-4.5～-6.5m。

4.3船闸左岸船闸考虑二期实施。本次加固设计拆除左岸旧船闸改建为土石接头坝，二期工程实施时在左岸接头坝位置建设船闸，同期改建因船闸布置引起改动的左岸相关建筑物。船闸为单级一线，由上游引航道、上闸首、闸室、下闸首及下游引航道等组成，路线总长约1.66km。船闸轴线与坝轴线呈15°交角布置，上闸首为枢纽挡水前缘的一部分，挡水宽度46m，上游引航道、上闸首及闸室前半部分靠原河槽左岸布置；闸室后半部分、下闸首及下游引航道则开挖左岸下游台地而成，下游出口接入原河道的直线段，连接顺畅。上、下游引航道采用不对称型式布置，分别在直线段设置150m长导航架及8个靠船墩，上游引航道长348m，与闸坝间设置长50m的导流墙；下游引航道全长1055m，其中直线段长320m，底宽55m。上下闸首及闸室均为钢筋混凝土整体式结构，闸室有效尺寸宽18m，长180m；上闸首长43m，下闸首长40m，闸首净宽18m，采用钢人字闸门挡水，充、泄水采用集中输水系统。由于通航建筑物等级提高，船闸轴线增长，引起的左岸相关建筑物改变有：①须将左岸灌溉渠道进口向上游移520m，改建渠道1.3km；②改建位于下游引航道出口段的塘肚湾排涝渠入河口段1.0km；③改建钦北铁路0.6km，包括建设跨越下游引航道的铁路桥；④改建下游中石油输油管道0.3km；⑤上游南北二级公路桥桥孔高度不满足通航要求，须改建。

4.4枢纽其他建筑物枢纽其他建筑物包括左岸、右岸灌溉渠道和城市供水取水泵站等，现状运行良好，满足使用要求，无需加固。

5结语

由于现状坝址地形地质条件的限制、船闸考虑二期实施的实际情况及既有重要建筑物的影响等因素，本除险加固工程枢纽布置方案的选择及闸坝的闸型等是工程造价是否经济及工程分期实施、运行管理是否方便的关键所在。设计选择的枢纽布置方案总体保持了原枢纽方案的优势，闸坝、电站、城市供水取水泵站均靠近现有的管理区，运行管理方便，且一期、二期工程施工对枢纽的灌溉、城市供水、发电、旅游等功能均影响不大。本次设计的一期工程概算投资约8600万元，在一期实施的工作内容及投资较少的情况下即可满足枢纽安全有效运行要求。

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