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對清潩河泘沱攔河閘除險加固設(shè)計的探討

2015-08-15 00:47:53栗香榮胡曉艷許昌市潁汝灌溉管理局
河南水利與南水北調(diào) 2015年14期
關(guān)鍵詞:海漫蓄水位閘室

□栗香榮 □胡曉艷(許昌市潁汝灌溉管理局)

1 工程概況

清潩河泘沱攔河閘位于許昌市北部,石梁河與清潩河交匯處下游50m 處泘沱村東頭,屬淮河流域沙潁河水系,經(jīng)復(fù)核水閘控制流域面積為765.00km2。原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為20a 一遇,設(shè)計防洪流量491.00m3/s,設(shè)計最高蓄水位75.50m,相應(yīng)蓄水量50.00 萬m3,設(shè)計灌溉面積2333.33hm2,實(shí)際灌溉面積2000hm2。

清潩河泘沱攔河閘于1987年冬開工,1988年10月建成并投入運(yùn)用。水閘為開敞式結(jié)構(gòu),共3 孔,每孔凈寬8.00m,總寬26.60m,安裝平板鋼閘門,配3 臺2 ×25t 固定雙筒卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。

該閘是許昌市清潩河上重要的攔蓄工程,通過該閘的攔蓄,可用于閘上游兩岸農(nóng)田的灌溉和回補(bǔ)地下水,改善生態(tài)環(huán)境。

清潩河泘沱攔河閘攔河工程現(xiàn)已運(yùn)行20 多年,相關(guān)水利部門組織專家對該閘進(jìn)行安全鑒定,經(jīng)鑒定該閘防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,閘頂高程及工作便橋高程不滿足要求,海漫長度及防沖槽寬度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,工作橋橋面已破裂,欄桿全部損壞,啟閉機(jī)房裂縫,漏雨嚴(yán)重,管理房已破敗不堪,閘門已不滿足運(yùn)行要求,啟閉機(jī)和電氣設(shè)備主要零部件存在諸多問題,評定該閘為三類大閘,按照現(xiàn)行規(guī)范要求采取除險加固措施,以確保泘沱閘安全運(yùn)行。

2 工程除險加固的必要性

2.1 工程防洪安全需要

泘沱閘工程運(yùn)行多年,建筑物、機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重,上下游護(hù)坡產(chǎn)生裂縫,啟閉機(jī)電氣設(shè)備陳舊落后、供電系統(tǒng)老化,且水閘過流能力不能滿足防洪要求。這些現(xiàn)狀嚴(yán)重威脅著工程安全,因此需要通過加固、重建、改建等方式保證泘沱閘的防洪安全。

2.2 提高防洪標(biāo)準(zhǔn)的需要

泘沱閘至今已運(yùn)行20 多年,是清潩河上的重要建筑物。由于多方原因,其設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。陷阱安全復(fù)核,原設(shè)計流量達(dá)不到20a 一遇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)工程規(guī)模、防洪對象、城區(qū)規(guī)劃等因素,依照規(guī)范要求,應(yīng)提高工程防洪設(shè)計流量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 防洪排澇的需要

建國以來,清潩河水災(zāi)嚴(yán)重,有記載的澇災(zāi)就有25 次,平均不足3a 就有一次澇災(zāi),給沿岸百姓生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響。受流域氣候的影響,澇水發(fā)生的時間相對集中,主要在一年的夏秋兩季,夏季易出現(xiàn)在7月份,秋季易出現(xiàn)在9月份,危及秋季作物的生長,使作物減產(chǎn)或絕收。清潩河兩岸受地理位置、氣候及工程條件的影響,是河南省的澇災(zāi)多發(fā)區(qū),因此泘沱閘的防洪排澇對于許昌至關(guān)重要,直接影響著許昌人民的生命財產(chǎn)安全。

2.4 其他方面的需要

清潩河是許昌市內(nèi)的主要河流,清潩河上的泘沱閘對市區(qū)的景觀用水及灌溉發(fā)揮了重大作用,可以控制河道徑流,排澇時、平時蓄、旱時用,充分利用地表水,保證許昌市的景觀用水及兩岸的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前該閘存在安全隱患,需要盡快進(jìn)行除險加固。因此從提高工程防洪標(biāo)準(zhǔn)、保證工程安全運(yùn)行、防洪排澇、景觀用水及確保糧食安全等角度出發(fā),對泘沱閘進(jìn)行除險加固是必要的。

3 除險加固設(shè)計

3.1 工程布置

除險加固后的泘沱閘仍為3 孔,開敞式結(jié)構(gòu),單孔凈寬8.00m。兩側(cè)灘地的土壩拆除,改為能過流的橋,均為4 跨,單跨凈寬8.00m。閘室邊墩后擋墻用漿砌石墻護(hù)起來,再做兩側(cè)過水橋,兩側(cè)過水橋靠近河堤上下游處用漿砌石扭曲面護(hù)砌。閘上啟閉機(jī)房及兩側(cè)樓梯間拆除重建,更換閘門、啟閉機(jī)設(shè)備,閘門采用8.00m 寬,6.00m 高的平板鋼閘門,啟閉機(jī)選用QPQ2 ×250雙吊點(diǎn)卷揚(yáng)啟閉機(jī),維修加固上游護(hù)坡翼墻,拆除重建裂縫,坍塌處;加長下游海漫段,并新建防沖槽,疏通河道;維修加固消力池;拆除重建啟閉機(jī)房及排架,新建橋頭堡。

3.2 主要建筑物設(shè)計

3.2.1 閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計

閘室除險加固工作主要包括維修加固閘底板、閘墩、工作便橋,拆除重建啟閉機(jī)房。

3.2.1.1 閘底板、閘墩頂確定

原最高蓄水位為75.50m,此次除險加固在橋頭堡兩邊各增設(shè)4 孔每孔寬8.00m 的過水橋,閘底高程73.30m 時,水從橋孔直接向下游流走,設(shè)計最高蓄水位為73.30m;校核洪水位為74.40m,經(jīng)比較最高蓄水位和行洪兩種運(yùn)行情況,行洪水位加安全超高為74.90m,閘墩頂高程為76.10m,滿足規(guī)范要求。閘墩頂高程不變,工作便橋位置不變。

3.2.1.2 閘室結(jié)構(gòu)布置

該除險加固保留閘底板、閘墩、工作便橋,對其表面進(jìn)行維修加固,做碳化處理。在閘室兩側(cè)各修建4 孔每孔寬8m 的過水通道,總寬64.00m,過水橋孔底高程為73.30m。

工作便橋橋頂高程保持不變,在兩側(cè)增加護(hù)欄。

拆除重建排架及啟閉機(jī)房,重建后的房子仍寬4.20m,總長29.00m,房內(nèi)布置3 臺啟閉機(jī)和相應(yīng)的電氣設(shè)備。

閘室兩側(cè)原有的樓梯拆除,新建橋頭堡。

工作閘門更換,凈寬8.00m,高6.00m,配QPQ2 ×250kN 固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)。新增檢修閘門一扇,采用疊梁式鋼閘門,配50kN電動葫蘆。

3.2.2 岸、翼墻設(shè)計

泘沱閘上下游翼墻、護(hù)坡經(jīng)計算滿足設(shè)計要求,部分漿砌石風(fēng)化脫落,有裂縫,勾縫砂漿脫落,本次設(shè)計維修加固上下游翼墻坍塌、裂縫處。

3.2.3 防滲排水設(shè)計

該閘設(shè)計最不利滲流工況為設(shè)計最高蓄水位,上游有水,下游無水工況下,上游水位73.30m,擋水時,最大水位差△H=5.50m,計算得出水閘要求防滲長度27.50m。閘室防滲段由上游混凝土鋪蓋和混凝土閘底板及齒墻組成,防滲長度分別為16.00m 和17.00m 及13.00m,總長度46.00m,滿足防滲要求,初步設(shè)計不再對水閘防滲排水做布置。

3.2.4 消能防沖設(shè)計

3.2.4.1 消力池布置

泘沱閘原計算效能最不利工況為最高蓄水位時,上下游高差為7.70m,經(jīng)計算滿足消力設(shè)施規(guī)范要求,加固后最不利工況下上下游水位差為5.50m,小于原最高蓄水位時高差,消能設(shè)施滿足消能需求。消力池深1.55m,總長26.20m,初步設(shè)計僅對消力池進(jìn)行維修處理。

3.2.4.2 防沖設(shè)施布置

原閘海漫段總長46.00m,其中漿砌石段長22.00m,干砌石段長24.00m;防沖槽2.60m 寬9.00m。部分海漫段沖刷破損嚴(yán)重,防沖槽已嚴(yán)重淤積,變形。本次設(shè)計維修加固海漫坍塌、裂縫處重建防沖槽。將漿砌石加長段3.00m,總長25.00m,填筑原防洪槽,用干砌石進(jìn)行鋪設(shè),末端新建防沖槽,尺寸按原防沖槽尺寸大小。

4 結(jié)語

泘沱閘除險加固工程完成后,將會提高治理區(qū)的防洪排澇標(biāo)準(zhǔn),增加兩岸農(nóng)作物的灌溉面積,保證夏秋兩季作物的正常生長。此外還可提高地下水位,改善農(nóng)作物的生長條件,提高糧食產(chǎn)量。因此,工程的實(shí)施,為治理區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有利條件,具有顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。

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