曹妃甸湿地液压坝设计

2015-12-02聂欣宇

河北水利 2015年10期

□聂欣宇

本工程作为曹妃湖与曹妃北湖连通渠上节制工程，应具备双向挡水及通航功能，本文针对工程功能要求，通过多方案筛选，确定工程方案为液压坝方案，实施后效果好，起到了节制闸的作用，同时又达到了行船通航观光游览的目的，为同类工程的实施提供了有效的借鉴经验。

1.基本情况

工程项目位于曹妃甸区（原唐海县）湿地公园范围内，连接曹妃湖（原七农场平原水库）与曹妃北湖，在两湖间新建连通渠道，渠道底款15～42m，具备通行船航观光游览功能要求，为分割两湖水体，在连通渠道上桩号0+850处新建节制工程一座，该处渠道底款24 m。该节制工程可双向挡水，具有调节两湖水位、保证两湖区检修清淤及避免曹妃湖高水位运行时影响曹妃北湖的功能。

2.设计思路及设计过程

2.1 设计思路

本着工程功能的需要首先选择具备双向挡水的水工建筑物且具备通航功能，为此选择液压坝和橡胶坝作为本工程的比选方案。

方案一：液压坝；方案二：橡胶坝。两方案比选见表1。

工程连通渠上节制工程要求通航，且具备分割两湖水体功能，需长期保持升坝状态，在游船通过时，经常升坝、塌坝，对升坝、塌坝时间要求不要太长，故针对此工程橡胶坝升坝、塌坝时间长，不适宜本工程。经综合比选，选择方案一。

液压坝工作原理：

表1 节制工程方案比选表

二是采用一排滑动支撑杆支撑活动坝面的背面构成稳定的支撑墩坝。

三是采用联动钢铰线带动定位销，形成支撑墩坝固定和活动的相互交换，达到固定拦水、活动降坝的目的。

四是采用浮标开关，控制操作液压系统，达到无人管理，根据洪水涨落，实现活动坝面的自动升降。

2.2 设计过程

第一，工程地质。

场地土地质成因是由第四系冲洪积而成。本次勘察查明，在钻探所达深度范围内，场地地层按地层岩性、物理力学性质自上而下分为7个工程地质主层，其分述如下：

①素填土(Q4ml)

②1粉土(Q4m)：

林地除草未进行彻底清除，致使杂草丛生；在整形修剪方面，未及时进行幼树的整形修剪，或修剪不达标，枝条横生、丛生，导致一些幼树透气性较差，影响正常生长。

②2粉砂(Q4m)

②3淤泥质粉质黏土(Q4m)

②粉质黏土(Q4m)

③粉土(Q4m)：

④粉砂(Q4m)

⑤粉质黏土(Q4m)

⑤1粉砂(Q4m)：

地基承载力特征值的确定：根据标准贯入试验及室内土工试验，并结合唐山地区的经验，经综合分析结果见表2。

表2 地基承载力特征值

工程持力层地基选在第二层上，地基承载力为80kPa。

第二，设计基本参数。

主要设计技术参数如下：

设计水位：2m

坝底高程：-1m

坝顶高程：2.5m

工程设计宽度：24m

第三，液压坝设计。

工程在连通渠桩号0+850处新建液压坝一座，液压坝由液压设备、支撑杆及钢制挡水坝等组成，钢制挡水坝每6m一扇，共计4扇，每扇均可单独起降，起降均靠液压设备升降，下游钢制支撑杆及液压杆支撑坝体。

液压坝高3.5m,液压坝垂直于水流方向长24m，底板顺水流方向长8m，底板厚度1.5～2m，两侧为钢筋混凝土岸墙，墙高4m,由于两湖补水均由曹妃湖侧提水泵站补给，水流会对曹妃北湖侧造成冲刷，故本次工程只在曹妃北湖侧设置消力池，经计算消力池长12m,池深0.5m，采用钢筋混凝土结构，厚度0.5m，两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高4.5m，消力池下分别设4.8m长浆砌石海漫及5m长干砌石海漫，厚度均为0.5m，两侧为渐上式浆砌石重力式挡土墙，墙高 4.3m～0.5m,曹妃湖侧设 4.8m长浆砌石及8m长钢筋混凝土铺盖，厚度均为0.5m，浆砌石铺盖两侧为渐上式浆砌石重力式挡土墙，墙高4.3m～0.5m,混凝土铺盖两侧为钢筋混凝土挡土墙，墙高4.3m。

在液压坝左岸新建工作用房两间，一间为操作用房，一间为管理人员休息用房，房间面积50m2。

电气设备布置于操作房中，采用远程自动化设备，实现坝体升降自动化管理。