霍邱县城东湖闸加固方案设计

2016-06-12金永强

工程与建设 2016年1期

关键词：水闸安全

金永强

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽合肥　230088)

霍邱县城东湖闸加固方案设计

金永强

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽合肥230088)

摘要：文章对安徽省霍邱县城东湖水闸存在的安全隐患进行分析，并根据规范要求结合工程实际情况，对城东湖水闸加固方案进行了探讨，提出老闸加固同时扩建新闸的加固方案，较好地解决了工程所存在的各项问题，为同等类型的水闸除险加固方案设计提供参考。

关键词：水闸；安全；加固方案；扩建

1工程概况

城东湖位于安徽霍邱境内，是淮河南岸支流汲河下游的天然湖泊，也是淮河中游的蓄洪洼地。城东湖闸位于城东湖入淮口，于1952年11月兴建，1953年7月竣工。城东湖闸设计流量为1 800 m3/s，是淮河中游重要的蓄洪控制工程，其主要作用是保证城东湖蓄洪区能够按照防汛调度的要求，及时有效蓄洪，控制正阳关水位，以减轻淮北大堤以及重要城市防洪圈堤的防洪压力。同时该水闸也是城东湖蓄洪区的退水闸，节制湖水位维持湖区通航，其次可尽量排空湖水，防止小洪水倒灌入湖。

2水闸存在的安全隐患

根据《安徽省东湖闸安全鉴定报告书》的结论，该水闸安全鉴定类别为III类，主要存在以下安全隐患：

(1) 该水闸过流能力低于设计要求，闸室抗滑稳定安全系数和地基应力不均匀系数均不满足规范要求；进退洪消能防冲海漫长度及冲刷坑深度均不满足规范要求。

(2) 闸室底板、闸墩、岸墙等混凝土强度等级低，一般不足C15，不满足要求。

(3) 工作闸门结构强度、刚度不满足规范要求，检修闸门变形损坏严重，工作闸门启闭机除中孔外，启闭容量不满足要求。

(4) 供电电源为10 kV农用线路，无备用电源，电器设备老化，闸门监控主要设备损坏，无法自动控制。

(5) 安全监测设施不完善，管理设施简陋，通航过闸条件差。

3除险加固方案设计

3.1加固方案的设计标准

城东湖闸设计流量为1 800 m3/s，根据文献[1-3]的规定，该水闸为Ⅱ等大(2)型工程，其主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时性建筑物级别为4级。闸上公路桥设计荷载标准同省道S310荷载标准为公路Ⅱ级。

根据施工设计要求，施工分期洪水位系列根据1956～2007年实测水位资料统计，利用频率法计算，城东湖闸施工期11月～次年4月期间10年一遇设计洪水位城东湖侧20.74 m、淮河侧20.94 m，10年一遇设计流量264 m3/s。

3.2加固方案的设计思路

此次城东湖闸加固方案的制定，应结合《安徽省东湖闸安全鉴定报告书》的鉴定结论和水闸实际情况，并充分考虑各方面因素，同时借鉴类似工程设计成果[4-10]。不仅要考虑工程本身存在的问题，还要结合整个淮河干流中游汛期度汛，将水闸存在的问题彻底解决，为当地社会经济发展做好保障。

城东湖闸建成60年来，共6次开闸蓄洪。实际运行中最大进洪流量达1 800 m3/s，进洪期设计过闸单宽流量达到45 m3/s，进洪水位差也大大超过原设计标准，城东湖侧的消能防冲设施都受到了不同程度的破坏。因此，此次加固设计拟对城东湖闸进行扩孔，既解决闸室过流能力不足，也降低了过闸单宽流量，有利于闸室及下游消能防冲设施的安全。同时，加大退洪流量，缩短退洪时间，能有效地减轻蓄洪区群众的生产生活压力[11]。

3.3加固方案设计

安全鉴定意见中确定城东湖闸为三类闸，故本次加固设计中尽可能利用原有结构。综合考虑老闸结构、闸室规模、度汛要求、公路桥、运行管理等因素，本次加固对老闸进行维修加固的同时扩建新闸。

(1) 保留老闸闸室、两侧岸墙及右岸上下游翼墙；对闸底板、闸墩、上下游翼墙以及公路桥排架局部混凝土表面采用聚合物砂浆修补；拆除重建老公路桥两桥头下游侧(东湖侧)挡墙，新建闸门钢筋混凝土检修平台，拆除重建排架、启闭机房及两侧桥头堡；对上、下游消能防冲设施及护坡进行维修加固。

(2) 原闸址西侧扩建新闸，新闸闸址中心线与老闸平行，新闸5孔，中孔为通航孔，不设胸墙，净宽12.0 m，闸底板高程14.9 m；城东湖侧设下闸首，下闸首顺水流方向长13.0 m，上闸首位于闸室控制段，上下闸首间通航闸室顺水流方向长60.0 m；非通航孔闸室控制段设胸墙，闸孔高6.0 m，净宽8.0 m，闸底板顶高程为17.04 m。闸室总净宽44.0 m，闸室顺水流方向长度为18.0 m；闸墩上部设检修桥及公路桥，公路桥布置在城东湖侧，与老闸公路桥正对。老闸与新闸之间设分流岛，宽28.0 m(图1)。

图1　城东湖闸加固工程平面布置图

(3) 更换老闸工作闸门、门槽埋件及启闭设备。

(4) 根据闸室布置情况，结合水闸运行需要，补充必要监控、监测设施，新建必要管理设施、完善管理区交通及绿化。

(5) 考虑到进退洪及通航安全，拟对淮河侧邻近水闸长约3.0 km引河进行疏浚。

4结束语

城东湖闸是城东湖蓄洪区唯一的进退洪控制工程。由于历史原因，城东湖闸存在安全隐患。一旦城东湖闸不能正常运行或发生事故，城东湖蓄洪区将失去进退洪功能，这不仅使城东湖本身遭受洪灾损失，同时将严重影响到淮河中游洪水的调度，威胁到淮北大堤和沿淮城市工矿圈堤的防洪安全。城东湖闸加固工程完成后，可以改善工程运行条件，确保工程在设计条件下的防洪安全，保证其安全、有效控制运用。对于类似水闸除险加固项目，必须充分考虑各方面因素，才能制定出合理的加固方案。

〔参考文献〕

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[2]SL252-2000，水利水电工程等级划分及洪水标准[S]．

[3]SL265-2001，水闸设计规范[S]．

[4]尹如飞．关于明秀水闸除险加固工程初步设计的探讨[J]．沿海企业与科技，2011(6)：91-93．

[5]王宝树，张林，李莉．安徽省水闸病险成因及主要加固技术[J]．安徽水利科技，2005(5)：13-14．

[6]江龙贵．病险水闸的除险加固方法[J]．安徽水利水电职业技术学院学报，2010(2)：35-36．

[7]朴哲浩，宋力．我国病险水闸成因及除险加固工程措施分析[J]．水利建设与管理， 2011(1)：71-72．

[8]姚久经．苏家吉水闸出现加固设计方案探讨[J]．水利规划与设计，2015(6)：97-99．

[9]钟国锋．当前病险水闸形成原因分析及除险加固思路[J]．黑龙江水利科技， 2014(10)：285-286．

[10]梁旭．浅析小型水库病险水闸成因及除险加固的工程措施[J]．城市建设理论研究(电子版)，2013(36):294．

[11]秦毅，顾群．全国病险水闸成因分析及加固的必要性[J]．水利水电工程设计， 2010(2)：25-26．