东风港挡潮闸施工导流设计方案的选择

梅泽本 ，董德学，娄西国

（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014；2.潍坊市水利建筑设计研究院，山东 潍坊 261031）

滨州市东风港挡潮闸工程位于徒骇河东风港南，秦口河与徒骇河交汇处下游，距徒骇河入海口约18 km。挡潮闸级别为1级，主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级。工程主要建设内容为：新建12孔挡潮闸、闸上生产桥、海堤、防汛道路、观测设施和管理设施等。

1 导流方案初选

1.1 导流标准

本工程为1级永久建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），按导流建筑物保护对象、失事后果、使用年限和围堰工程规模等因素，经综合分析确定本工程主要建筑物的导流建筑物级别为4级。本工程施工围堰为土石结构，根据确定的导流建筑物类型和级别，确定4级土石结构导流建筑物设计洪水标准为重现期10年。

1.2 导流时段

徒骇河流域属于大陆性气候，雨热同期，降雨季节性强，流域内多年平均降水量564 mm，降水年内分配不均，主要集中在汛期，汛期（6～9月）多年平均降水量约占全年降水量的77%。闸址处是徒骇河和秦口河洪水下泄通道，汛期要配合防汛调度，为避免增加河道阻水障碍，汛期不安排施工，只在非汛期内安排施工。本工程挡潮闸闸室段、上下游连接段和交通桥、两岸防潮堤等可同时进行施工，工序基本互不干扰。

综上所述，受水位影响较大的主体工程在一个非主汛期内基本可以完成，同时结合导流流量计算成果，确定本工程的导流时段安排在10月初至翌年5月底。

1.3 导流流量和海潮位

根据水文计算，在非汛期（10月初至翌年5月底），郝家沟入徒骇河10年一遇上游洪峰流量为12.4 m3/s，秦口河入徒骇河10年一遇上游洪峰流量为67.1 m3/s，徒骇河闸址处10年一遇上游洪峰流量为456 m3/s；闸址下游海潮10年一遇最高潮位为2.11 m。

1.4 施工导流方式

根据本工程的工程规模、建设工期要求及现场的施工导流条件，拟定两个施工导流方案，并进行技术经济比较。

1）方案一：全断面围堰法导流。本工程受水位影响的施工项目包括挡潮闸、闸前交通桥、闸上游河道岸坡护砌及闸上游河床开挖等，上述工程拟在一个非汛期内完成。影响工程施工的河流有3条，分别是：郝家沟、秦口河和徒骇河。工程施工前开挖郝家沟至秦口河、秦口河至徒骇河以及徒骇河至闸址下游河道的导流明渠，将郝家沟、秦口河的河水导入徒骇河后，连同徒骇河水一起导入闸址下游徒骇河河道内。在以上3条河道入基坑的进口处和闸址下游侧分别填筑横向围堰，在闸址左右两侧填筑纵向围堰，将挡潮闸和岸坡护砌等工程围封在一个基坑内，通过施工降排水措施即可进行干地施工。

2）方案二：全断面围堰法结合分期导流。本工程场区范围较大，主要工程内容集中在挡潮闸和生产桥位置，其余工程部位工程量较小且较分散。根据工程内容和现场条件，本工程分两期施工，一期先施工挡潮闸主体工程、生产桥、海堤、下游连接段和部分上游连接段等工程；二期施工上游连接段和右岸海堤剩余部分工程。

2 导流建筑物设计

2.1 全断面围堰法导流设计

2.1.1 导流明渠设计

1）水力计算。明渠过流能力按明渠均匀流计算，为确保明渠正常水深时不致漫滩，按不同底高程、底宽、纵向比降进行调算，综合确定导流明渠各项参数。

2）郝家沟导流。郝家沟位于闸址左岸，挡潮闸施工时在郝家沟上游修筑围堰将郝家沟截断，同时在郝家沟以南滩地上开挖导流明渠至秦口河，将郝家沟来水导流至秦口河。导流明渠断面底宽5 m，底高程约为-1.0 m，两侧边坡 1∶4，纵向比降1∶1 000时，过流流量为14.4 m3/s，大于设计流量12.4 m3/s，满足过流要求。

3）秦口河导流。开挖秦口河至徒骇河导流明渠，将郝家沟引入秦口河的水以及秦口河自身河水导入徒骇河。按明渠均匀流公式计算，拟开挖导流明渠断面底宽20 m，底高程约为-1.0 m，平均沟深 1.80 m，边坡 1∶4，纵向比降 1∶1 000 时，过流流量为88.3 m3/s，大于设计流量73.1 m3/s，满足过流要求。

4）徒骇河导流。在闸址右侧滩地上开挖一条导流明渠，将郝家沟、秦口河及徒骇河自身河水导入闸址下游的徒骇河河道内。按明渠均匀流公式计算，拟开挖导流明渠断面底宽50 m，底高程约为-1.5 m，平均沟深 2.9 m，边坡 1∶4，纵向比降1∶1 000 时，过流流量为 462.4 m3/s，大于设计流量456 m3/s，满足过流要求。

2.1.2 徒骇河围堰设计

1）堰前水位。围堰使用期间最不利工况下，下游围堰堰前水位为海潮非汛期10年一遇最高潮位2.11 m。上游围堰在使用期最不利工况下，右岸滩地海水漫滩，上游来水通过导流明渠和右岸滩地下泄，此时按束窄河床进行泄流能力水力计算，通过计算上游水位壅高，从而得出上游围堰堰前水位。经计算，水位壅高0.13 m，上游堰前水位2.24 m。

2）围堰顶高程。经计算，上游围堰顶高程为3.42 m，下游围堰顶高程为3.29 m。

3）围堰断面设计。根据地质勘探资料，闸基地基在主河槽段为淤泥，表层土主要为③层粉细砂，厚度较小，岩性单一，具中等透水性，会出现较大的动水压力，在渗流作用下，可能会发生渗透变形破坏，工程地质条件差，围堰断面应考虑渗水和防止流砂等问题。横向围堰根据钢板桩、模袋砂等围堰型式技术和经济方面比较，综合确定横向围堰选用模袋砂围堰；纵向围堰采用土围堰，与横向围堰形成封闭基坑，顶高程与上下游横向围堰平顺连接。

2.1.3 郝家沟、秦口河围堰设计

郝家沟和秦口河出口处的围堰设计方法与徒骇河围堰相同。郝家沟围堰堰前水位为0.2 m，堰顶高程为1.38 m；秦口河围堰堰前水位为0.6 m，堰顶高程为1.78 m，均采用模袋砂填筑围堰。

2.2 全断面围堰法结合分期导流设计

方案二中一期的主要导流建筑物包括郝家沟导流明渠、徒骇河导流明渠、主基坑上下游围堰及纵向围堰等均与导流方案一的设计标准一致，仅在工程布置及规模上略有差异。二期围堰围挡部位为挡潮闸部分上游连接段护岸、护坡，挡潮堤下游护坡等，工程部位分散，工程量较小，施工期短，在各部位分别填筑土围堰挡水。

根据挡潮闸设计，闸前正常蓄水位为1.40 m，二期围堰顶高程取2.00 m。围堰就近用滩地土填筑，根据工程部位地形，围堰高度为1.00～5.50 m。

3 方案比选

3.1 经济技术比较

根据两种导流方案的设计，进行经济比较。经计算，投资对比见表1。方案一为2 546.24万元，方案二为2 305.02万元，方案二较方案一节省投资241.22万元。

根据前述方案设计，方案一与方案二的导流建筑物具有大致相同的施工工艺及施工难度，因此在施工技术方面差异较小。

表1 施工导流方案投资对比表 万元

方案一将所有拟建工程围护在一个大的基坑内，有利于工程整体推进，全面施工，更能满足工程进度要求。缺点：一是秦口河至徒骇河的导流明渠穿过区域为规划建设的人工岛，征迁难度较大，实施困难；二是基坑面积较大，挡潮闸主体工程不能在完全封闭的条件下施工，外围渗水量大，基坑施工排水工作量大。

方案二将挡潮闸主体部分作为一个独立的施工单元，并在四周进行截渗围封，可以大大减少施工期渗水影响，降低排水工作量，有利于施工。缺点是需进行二期围堰修筑，围堰的填筑及拆除工作量较大，且分两期施工，施工工期略长。

3.2 方案选定

综合导流方案一和方案二的经济、技术比较结果，根据经济合理的原则，本着有利于工程施工，有利于保障工程进度的前提，建议选择方案二。

4 结语

本工程位置接近河道入海口，施工期间受上游河道来水和下游潮水的双重影响，施工导流难度较大；另外此类工程场区地质条件复杂，对工程施工安全措施提出了更高的要求，因此导流建筑物的设计与施工还应做更进一步的研究论证，以期能够采用最为经济合理安全的措施来保证工程的顺利实施。