段自力

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院有限公司，廣州 510635)

1 概述

針對全國7 000多座建于20世紀50—70年代的大中型水閘的建設(shè)標準低、施工質(zhì)量差，水閘老化失修嚴重，影響水閘功能正常發(fā)揮的問題，2013年2月，中央啟動了全國范圍內(nèi)的大中型病險水閘除險加固的工作任務(wù)，并組織國家發(fā)展改革委、水利部編制了《全國大中型病險水閘除險加固總體方案》[1](以下簡稱《總體方案》)?！犊傮w方案》要求通過對水閘主要機電設(shè)備的更新改造和主體工程及主要配套建筑物的改造、加固和拆除重建，恢復(fù)或提高水閘建設(shè)標準，消除安全隱患，同時進行管理體制和機制改革，保證水閘功能長期正常發(fā)揮。陽江市漠陽江雙捷攔河閘等共18座大中型水閘被納入《總體方案》。

2 工程概況

漠陽江雙捷攔河閘工程始建于1958年，1960年3月建成并投入使用，是一宗以灌溉引水為主，結(jié)合航運、發(fā)電等任務(wù)的大(2)型水利樞紐。原工程由攔河閘、船閘、東西總干渠道、電站等組成，攔河閘全長為419.0 m，設(shè)72孔控制閘門，船閘1座，長為100 m，東西兩岸設(shè)灌溉引渠進水閘各1座，上游建有防洪堤為1 200 m。經(jīng)過50多a的運行，工程逐漸老化。2009年3月經(jīng)安全鑒定為4類閘，需拆除重建[2]。2014年3月經(jīng)廣東省發(fā)展和改革委員會批準立項，2014年9月，廣東省水利廳批復(fù)了《廣東省陽江市漠陽江雙捷引水工程攔河閘重建工程初步設(shè)計報告》[3]，工程于2015年10月開工，2017年4月通過下閘蓄水驗收并投入使用，2020年10月正式通過完工驗收。

因原設(shè)計標準低于現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，重建工程確定為原工程任務(wù)是I等大(1)型水利樞紐。設(shè)計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為200年一遇，最大過閘流量為5 276 m3/s，攔河閘總寬度為413.06 m，單孔凈寬為12 m，共28孔，采用兩孔一聯(lián)整體式結(jié)構(gòu)。攔河閘重建工程概算總投資為30 338萬元，建成后灌溉1萬hm2，捍衛(wèi)下游的1.33萬hm2農(nóng)田和25萬人口，對受益區(qū)工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和人民生活水平的提高起到重要的作用。

3 主要工程設(shè)計特點

工程設(shè)計秉承嚴謹務(wù)實、開拓創(chuàng)新的原則，重點解決了水閘重建與樞紐其他相鄰建筑物如電站、船閘、灌區(qū)取水口等的協(xié)調(diào)布置，既能充分發(fā)揮各建筑物自身功能又能保證水閘安全可靠運行的水閘布置方案及消能方式；塑性防滲墻布置和應(yīng)用；針對本工程閘基地質(zhì)缺陷的地基處理方案；超標準洪水水毀的應(yīng)急處理方案；水利工程功能性與美觀性有機結(jié)合等關(guān)鍵技術(shù)問題。工程投入使用3 a多，經(jīng)受多次洪水考驗，得到了當?shù)卣?、運行管理單位及群眾認可，社會經(jīng)濟效益顯著。

3.1 考慮多因素影響的工程總體布置和消能分區(qū)方案

本工程項目從實際出發(fā)，僅對樞紐擋水建筑物水閘及左岸土壩進行拆除，保留樞紐左岸的船閘及東干渠取水口與樞紐右岸的電站及西干渠取水口。雙捷攔河閘左岸布置有不列入本工程范圍的雙捷船閘，右岸布置有電站、電站引水渠及灌區(qū)引水的東干渠，同時雙捷水閘還是左岸渡莫村、陳屋村與右岸雙捷鎮(zhèn)之間的重要交通道路。因此，在水閘的重建選址選線，施工圍堰布置，充分考慮對現(xiàn)有建筑物、后期運行管理以及對當?shù)丨h(huán)境的影響和村民通行要求，將壩址選擇在原址，壩軸線左岸右岸在工程的選址略向上游移動4 m。除在一期工程建設(shè)期半年內(nèi)，臨時占用左岸船閘上下游引航道作為施工道路，在整個建設(shè)期，不影響左右岸灌區(qū)取水及電站引排水，將工程建設(shè)對樞紐工程運行的影響降低至最低。本工程樞紐布置見圖1所示。

圖1 漠陽江雙捷攔河閘重建工程樞紐布置示意

雙捷攔河閘攔截河道寬度約413 m，最大上、下游水位差達7.55 m，上、下游河床的平均高差為4.5 m。從水閘調(diào)度原則和行洪安全考慮，采用位于河道中心的Ⅱ區(qū)節(jié)制閘作為泄洪主通道采用二級消力池，河道兩側(cè)的Ⅰ、Ⅲ區(qū)采用一級消力池的消能分區(qū)布置最為經(jīng)濟合理。但考慮右岸電站引水渠取水口排漂和尾水渠出口沖淤，左岸船閘下游引航道沖淤要求，需要水閘在下游水位降低的情況下，開啟Ⅰ、Ⅲ區(qū)水閘排漂和沖淤，最終選定分區(qū)消能，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)均采用兩級消力池，Ⅰ、Ⅲ區(qū)的二級消力池略短略淺，Ⅱ區(qū)二級消力池稍長稍深的消能布置方案。將河道的深泓線恢復(fù)到河道中部，保證了河道兩岸建筑物的安全[4-5]。本工程消力池分區(qū)布置見圖2所示。

圖2 漠陽江雙捷攔河閘重建工程消力池布置示意

工程建成后，水閘消能充分，運行安全，電站運行良好，發(fā)電效益顯著，說明工程消能整體布置合理，保證了樞紐的原功能的發(fā)揮。

3.2 防滲系統(tǒng)布置及塑性混凝土的應(yīng)用

本工程防滲系統(tǒng)與一般攔河閘工程的防滲布置存在一定差異，因水閘左右側(cè)存在未納入本次重建的電站和船閘，防滲系統(tǒng)難以穿過電站和船閘至左右岸壩頭，形成完善的防滲系統(tǒng)。為保證水閘及消力池等建筑物的安全，防止出現(xiàn)繞壩滲漏破壞，在防滲系統(tǒng)穿過水閘后，在水閘兩側(cè)左右岸小島折向下游，并與施工期結(jié)合考慮，與左、右岸施工橫向圍堰高噴防滲帷幕相接。工程實踐證明，本方案不僅解決了左岸船閘地基和右岸電站繞滲的不利影響，根據(jù)近年來的監(jiān)測數(shù)據(jù)反映，防滲效果明顯[6]。

本工程采用了塑性混凝土防滲墻。塑性混凝土防滲墻具有彈性模量低、極限應(yīng)變大、對周圍土體的適應(yīng)性強、和易性好的特點，又具有成本低、成墻整體性好、厚度均勻連續(xù)、質(zhì)量可靠、防滲效果和耐久性較好等優(yōu)點[7-8]。工程實踐中，采用摻膨潤土的塑性混凝土，塑性混凝土質(zhì)量更容易得到控制和保障。塑性混凝土施工采用兩鉆一抓法，具有施工速度快、對槽壁擾動小、槽底淤積少的優(yōu)點，同時能保證槽壁穩(wěn)定、墻體質(zhì)量和防滲效果。塑性混凝土防滲墻設(shè)計主要技術(shù)要求、施工配合比[9]及施工質(zhì)量檢測見表1。

表1 塑性混凝土防滲墻設(shè)計技術(shù)要求、施工配合比及施工檢測/(kg/m3)

3.3 針對淺埋液化層等地質(zhì)缺陷的不同地基處理方案

雙捷攔河閘閘址建基面大部份位于含礫中粗砂中，地質(zhì)情況良好。但右岸閘室地基(樁號閘壩縱0+000～0+059.440)及右岸擋墻地基為中細砂層，該層承載力稍低，且存在砂土液化現(xiàn)象，需進行地基處理。針對該層分布不大，且埋深不大的特點，為減少相鄰側(cè)閘室的沉降差，加快施工進度和節(jié)約工程投資，采用了施工簡便和質(zhì)量容易控制的振沖碎石樁方案。但考慮右岸擋墻上游建有管護中心宿舍樓，距離擋墻施工場地較近，為保證宿舍樓安全，采用振動較小的的水泥土攪拌樁復(fù)合地基以提高承載力，采用水泥土攪拌樁圍封處理液化砂層進行加固處理[10-11]。工程建成后經(jīng)過3 a多運行，未出現(xiàn)不均勻沉降、裂縫、變形等現(xiàn)象，設(shè)計的地基處理方式經(jīng)濟有效。

3.4 超標準施工洪水水毀應(yīng)急處理

受2016年1月28日超標施工洪水[12]影響，導(dǎo)致二期原舊閘垮塌，造成原舊閘底板沖刷，施工期臨時采用拋石防護，但5#～11#閘孔閘室段、上游鋪蓋、下游消力池有不同程度的沖刷，局部高程在建基面以下，針對突發(fā)情況，迅速研究對一期圍堰和一期已建水閘基礎(chǔ)的保護應(yīng)急處理方案：拆除一期上下游橫向圍堰，保留并加寬縱向圍堰，依靠縱向圍堰覆蓋，保護新閘與舊閘、新閘與原河床連接部位?？v向圍堰堰頂及背水側(cè)(拆除橫向圍堰后為迎水側(cè))坡面采用200 mm厚C20砼防護?？v向圍堰原迎水側(cè)保留塊石鋼筋籠護坡護腳。同時，用拋石將消力池及底板段沖坑拋填，然后澆筑砼至原高程，恢復(fù)汛前舊閘底板、消力池。同時，為增加泄洪能力，拆除洪水中保留的16孔的中間13孔上部結(jié)構(gòu)，保留靠右岸岸邊的3孔。另外，一期基坑內(nèi)舊閘在汛期暫時保留。

二期施工過程中發(fā)現(xiàn)，由于對舊閘沖毀部位及時防護，圍堰及一期閘室主體結(jié)構(gòu)未受到破壞，二期施工中，對沖刷部位進行清理，采用中粗砂分層進行碾壓回填，其中上游鋪蓋、下游消力池部位相對密度不小于0.65，閘室段部位相對密度不小于0.7，防滲墻上下游部位進行水泥灌漿補強處理的加固處理方案。

3.5 生態(tài)保護、水文化與工程設(shè)計的有機融合

本工程設(shè)計將生態(tài)環(huán)境的保護理念和本工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)相結(jié)合。為減少左、右岸防汛倉庫區(qū)、現(xiàn)狀管理樓房以及具有一定歷史價值的花草林木，設(shè)計過程中本著生態(tài)環(huán)境和工程建設(shè)和諧共同發(fā)展理念，針對左、右上游擋土墻的設(shè)計方案進行了論證深化設(shè)計。采用盡量少攪動現(xiàn)狀擋土墻基礎(chǔ)、施工簡單、節(jié)約投資的貼坡式擋土墻方案，對現(xiàn)狀擋墻進行加固處理，完好無損地保護了左右兩岸的現(xiàn)有建筑物和植被，得到業(yè)主和周邊群眾的稱贊。

雙捷攔河閘舊閘作為“陽江八景”之一，在當?shù)鼐哂休^高的知名度，本次重建也受到當?shù)乩习傩盏母叨汝P(guān)注。為重建雙捷攔河閘的美麗勝景，新建的攔河大閘建筑物的外觀造型和裝飾設(shè)計堅持從功能出發(fā)，以人為本，結(jié)合了傳統(tǒng)陽江水景特色文化元素，構(gòu)圖新穎、簡潔干練，色彩明快，富有傳統(tǒng)氣息。設(shè)計過程中，結(jié)合景觀設(shè)計，水閘照明設(shè)計過程中，不僅考慮了水閘運行調(diào)度照明負荷，還預(yù)留景觀照明用電負荷需要，并在閘室多處預(yù)留了景觀照明接口。本工程樞紐夜景燈光效果示意見圖3。本工程改善了沿岸城市景觀，強化整治區(qū)段與城市整體相結(jié)合，人與自然相結(jié)合，使雙捷攔河閘區(qū)段成為具有濱河風(fēng)光和地方文化特色的現(xiàn)代水利工程管理片區(qū),為市民外游憩息提供了場所；提升陽江市獨特的山水城市景觀。

圖3 漠陽江雙捷攔河閘重建工程樞紐夜景示意

3.6 為群眾辦實事，解決群眾實際需要

原舊閘上僅通過2 m寬的交通橋連接左右兩岸，年久失修、狹窄的橋上經(jīng)常穿梭各種摩托車和行人，十分危險且不便利。為了方便兩岸居民和樞紐管理，采用人車分流設(shè)計，工作橋面寬為6 m，人行通道設(shè)計寬為1.5 m。工作橋的建成不僅方便了村民出行，提高了通行的安全性，而且是一項聽民意、體民情、暖民心的工程。

4 結(jié)語

漠陽江雙捷攔河閘重建工程是陽江市政府的重點工程，由于舊閘多次出險，重建的新閘也備受群眾關(guān)注。工程設(shè)計以務(wù)實、創(chuàng)新的精神，精心設(shè)計，特別是應(yīng)急處理過程中，以保護人民生命財產(chǎn)為己任，聽從組織安排，明確工作職責(zé)，充分發(fā)揮專業(yè)技術(shù)能力，迅速做好應(yīng)對突發(fā)事件的設(shè)計方案，得到了業(yè)主充分肯定，為工程建設(shè)的迅速恢復(fù)和投資控制提供了有力技術(shù)支撐。在解決工程技術(shù)難題的同時，注重實現(xiàn)了水工程與水文化、水生態(tài)的有機融合，新閘成為當?shù)匾坏懒聋愶L(fēng)景線，設(shè)計產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量均得到各方認可。工程建成后經(jīng)過多次洪水考驗，運行安全穩(wěn)定，工程質(zhì)量優(yōu)異，社會經(jīng)濟效益顯著。