甸边子拦河闸除险加固设计

孙 利，吕宏飞，李亚文，门 飞

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

甸边子拦河闸是太子河流域内的一座永久性拦河闸，位于新宾满族自治县苇子峪镇甸边子村，主要的建筑物包括进水闸、冲砂闸、溢流堰段、两岸边墙及两岸堤防。工程于1975年建成，型式为曲线型实用堰。其工程效益是以灌溉，兼顾防洪的综合利用水利枢纽工程，可灌溉200 hm2水田，既是新宾县对太子河开发的骨干工程之一，又是新宾县发展经济重点工程之一。

1 闸址区水文地质

设计洪水计算采用《辽宁省中小河流设计暴雨洪水计算方法》（中等流域设计洪水——辽宁产汇流计算方法，适用于300～1 000 km2）计算，50年一遇洪峰流量为3 210 m3/s，20年一遇洪峰流量2 610 m3/s。

工程区位太子河上游河段，两岸山体属中低山地形，山顶呈长梁状，河谷较宽阔，属U型谷，两岸一级阶地发育宽阔，阶地较平坦。阶地高出河床2～5 m，河床宽150～200 m。

该区基底主要有太古界大面积混合岩（M）和混合花岗岩（Mr），分布地段出露太古界青白口系钓鱼台组石英砂岩（Qnd），第四系（Q）为坡积和冲洪积松散堆积物，厚2～5 m。

覆盖层为卵石，基岩为弱风化石英砂岩。卵石层渗透系数K=1.2×10-1cm/s，允许承载力400 kPa；基岩透水率q=5 lu，允许承载力2 000 kPa。

工程区地震动峰值加速度为小于0.05 g，地震基本烈度小于Ⅵ度，属相对稳定地区。

2 工程总布置

按照相关规范规定确定甸边子拦河闸工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别为3级。设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇，消能防冲的洪水标准为20年一遇。根据相关部门的安全鉴定结论及安全鉴定核查意见，确定甸边子拦河闸为三类闸，应进行除险加固设计。闸址应保持不变，与原设计相同。

除险加固后的甸边子拦河闸由溢流堰、冲砂闸、进水闸三部分组成。闸轴线总长175 m，沿闸轴线从左至右依次布置进水闸、冲砂闸和溢流堰。

恢复原设计溢流堰长152.30 m，拓宽溢流坝底板宽6 m，坝顶高程采用原设计高程347.35 m。采用自由式溢流，将原溢流堰上游浆砌石凿除至346.00 m高程，下游浆砌石凿除至344.05 m高程，中间水撼砂部分用混凝土置换，新增消能设施。

冲砂闸布置在溢流堰左侧，底板顶高程346.05 m，底板宽6 m，采用4孔冲砂，单孔净宽3 m，闸顶设启闭机平台。

进水闸布置在冲砂闸左侧，底板顶高程346.25 m，底板宽6 m，共1孔，孔口净宽2.2 m，进水闸墩厚1 m。闸顶设启闭机平台和冲砂闸相接。

对外交通设置在进水闸左侧，利用原有乡村公路，不满足要求的进行拓宽和铺设。

3 除险加固方案确定

3.1 溢流堰

1）由对原拦河闸的复核可知，原溢流堰表面剥蚀，经抽检混凝土强度及碳化深度均不满足要求。此次加固设计，将原溢流堰表面混凝土凿除并置换，恢复堰体右段水毁部分。

消能方式调整：原溢流堰段设计无消能设施，此次除险加固设计补充消能设施。原堰型不能形成戽流消能，此次除险加固设计选用底流消能，消能防冲标准采用20年一遇。

堰型调整：由于消能方式和洪水标准发生变化，因此溢流堰体型需调整。经复核计算可知堰体基底应力不符合规范要求，需将坝体基础顺水流方向加长至6.0 m。

2）溢流堰结构设计。此次除险加固设计溢流堰采用开敞式实用堰，堰面为WES型曲线，堰顶高程347.35 m，将原溢流堰体上部浆砌石凿除至344.85 m高程，下部浆砌石凿除至344.05 m高程，中间水撼砂部分用混凝土置换，将堰体底宽拓宽至6 m，堰体垂直水流方向总长152.30 m。

溢流堰下游新建消力池，采用钢筋混凝土结构。堰体与消力池平顺连接，消力池总长17.50 m，池深1.05 m，底板厚0.5 m。底板设φ28锚筋，间排距2.0 m，入岩3.0 m。消力池底板设排水孔，排水孔间排距2.0 m。

3.2 冲砂闸

1）由对原拦河闸的复核可知，原冲砂闸底板均发生贯穿性裂缝，大面积混凝土剥离脱落，大多地方粗骨料裸露，有的地方已经露筋。闸墩混凝土剥蚀严重，部分碳化，且产生了不规则的裂缝，粗骨料与钢筋外露，钢筋锈蚀严重。冲砂闸闸门损毁，启闭设备已丢失，已失去调节的功能。此次设计需要更新金属结构设备，冲砂闸结构依据金属结构设备进行调整。

2）冲砂闸结构设计。此次除险加固设计冲砂闸为平底闸，恢复原冲砂闸闸底板顶高程346.05 m。闸底板为钢筋混凝土结构，建基在原冲砂闸底板上。冲砂闸顺水流方向长6.00 m，垂直水流方向总宽18.50 m，总净宽12.00 m，恢复原冲砂闸冲砂能力，满足原冲砂闸总净宽，此次除险加固设计冲砂闸共4孔，单孔净宽3.0 m。依据金属结构设备需要确定边墩厚1.00 m，中墩厚1.50 m。

冲砂闸每孔布置1扇平板钢闸门，闸门采用手动螺杆启闭的方式。闸顶设2层平台，下面一层为闸门检修平台，兼做人行通道，检修平台宽4.00 m，顶高程352.38 m；上面一层为启闭设备平台，平台宽2.70 m，顶高程355.38 m。

冲砂闸下游接消力池，闸底板与消力池采用1∶4斜坡段连接。消力池总长23.00 m，池深1.40 m，底板厚0.50 m，设φ28锚筋，间排距2.0 m，入岩3.0 m。采用钢筋混凝土结构。消力池底板设排水孔，排水孔间排距2.0 m。

3.3 进水闸

1）由对原拦河闸的复核可知，原进水闸渠首已冲毁，下游边墙部分被冲毁，闸门及启闭设备损毁，胸墙表面水泥砂浆挂面剥落，粗骨料已外漏，部分箍筋及受力筋外露锈蚀。进水闸修建时未考虑消能措施，导致下游土渠冲刷严重，边坡扩大，渠底产生不同程度的冲坑。

2）进水闸结构设计。此次除险加固设计进水闸在原址上拆除重建，恢复原进水闸底板顶高程346.25 m。闸底板为钢筋混凝土结构，建基高程345.25 m，坐落在卵石基础上，基础承载力能满足要求。闸底板下部铺设10 cm厚素混凝土垫层。恢复原进水闸灌溉能力，此次除险加固设计恢复原进水闸孔口尺寸为2.2 m×1.2 m，共1孔。进水闸顺水流方向长6.00 m，垂直水流方向总宽4.20 m。

进水闸布置1扇平板钢闸门，闸顶设胸墙；闸门采用手动启闭的方式，闸顶设2层平台。下面一层为闸门检修平台，兼做人行通道，检修平台宽4.00 m，顶高程352.38 m；上面一层为启闭设备平台，平台宽2.70 m，顶高程355.38 m。

进水闸下游接消力池，闸底板与消力池采用1∶5斜坡段连接。消力池总长6.00 m，池深0.30 m，底板厚0.30 m，采用钢筋混凝土结构；消力池设排水孔，排水孔间排距2.00 m。

4 结语

除险加固设计的关键是在保证原工程功能及安全的前提下，以最少的成本获取最大的效益，这要求设计者对原工程的功能和效益有深入的把握。此次设计对原设计进行了深入调查研究，通过复核计算、理论分析，并与现行规范对比，找到了成本与效益相平衡的最佳方案。