临沂市岸堤水库溢洪闸除险加固方案比选

谢红梅 ，李倩雯 ，常倩倩

（1.临沂市岸堤水库管理处，山东 临沂 276200；2.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014）

岸堤水库溢洪道位于主坝南部约1.2 km处，总长1 640 m，由进水渠、控制段、泄槽消能段和出水渠四部分组成。其中控制段由右闸、裹头和左闸组成。右闸1966年建成运用，为5孔宽顶堰闸，单孔净宽10.0 m。中墩厚1.6 m，闸底板顶高程167.0 m，采用10.0 m（宽）×9.3 m（高）弧形钢闸门。由于右闸规模偏小，不能满足水库保安全要求，1982年对溢洪闸进行扩建，在右闸北侧相距68.5 m处扩建左闸，左、右两闸之间为裹头（其中有断层穿过）。左闸轴线比右闸上移4.0 m，左闸10孔，单孔净宽14.0 m，中墩厚2.0 m，采用14.0 m（宽）×12.2 m（高）弧形钢闸门，闸底板高程164.0 m，驼峰堰顶高程164.5 m，闸室长29.0 m。

经安全鉴定溢洪闸存在的主要隐患包括：两闸闸墩、右闸底板的配筋不满足规范要求；两闸闸墩、底板、机架桥、牛腿、桥梁和泄槽护底等存在多条裂缝，钢筋混凝土抗裂不满足规范要求；边墩外侧绕渗现象严重，影响工程安全；左闸底板局部脱空；泄槽底板混凝土剥蚀严重；左闸挑流鼻坎基础淘刷严重等问题。

1 设计标准及主要指标

1.1 设计标准

本次岸堤水库除险加固洪水设计标准100年一遇，校核标准10 000年一遇。溢洪道消能防冲设计洪水标准50年一遇。主坝、溢洪道（闸）、输水洞等主要建筑物级别为2级。防汛管理道路等级参照公路三级，设计速度40 km/h。桥梁设计标准汽车荷载等级参照公路-Ⅱ级，抗震设防烈度为8度。

1.2 主要设计指标

岸堤水库死水位160.30m，死库容1683万m3。兴利水位176.0 m，兴利库容45 939万m3；50年一遇防洪高水位177.45 m；100年一遇设计洪水位177.51 m；10 000年一遇校核洪水位180.33 m，调洪库容30 371万m3。除险加固后总库容77 930 万 m3。

2 溢洪闸加固方案比较

岸堤水库溢洪闸挡水高度较大，库内正常蓄水时溢洪闸挡水高度达11.5 m，目前属山东省水库溢洪闸挡水高度较大者，且位于地震设防烈度8°区域。在不加高主坝的原则条件下，溢洪道分两级控泄：20年一遇洪水时泄量2 000 m3/s（下游河道安全泄量），50年一遇洪水时泄量4 000 m3/s。根据水库现状实际情况，设计人员通过计算论证分析，提出6个方案进行比较。

1）方案1：左闸闸墩全部拆除加固为单孔13.0 m、10孔开敞式宽顶堰闸，堰顶高程164.5 m，保留原闸底板，在原闸墩位置重新浇筑中、边墩。中墩厚3.0 m，边墩采用衡重式钢筋混凝土结构，与原闸墩底板打锚筋连接。闸孔宽度由原来的14.0 m减少至13.0 m，孔数不变仍为10孔；右闸局部拆除加固为5孔溢流坝，坝长56.4 m，坝顶高程177.45 m，坝顶设5孔工作桥。该方案控制段过流断面总净宽为180.0 m。可比项费用10 994.77万元。

该方案优点是左闸闸墩拆除重新浇筑，结构整体性好；强震区抗震性能好；削减洪峰较好，削峰可达53.45%；左闸新旧闸墩联结凿毛工作量减少，降低了施工难度，理论上可缩短施工工期。缺点是左闸原闸底板与新闸墩结合部位仍存在安全隐患；与方案2相比工程费用增加近800万。

2）方案2：左闸闸墩局部拆除，保留部分原闸墩（173.5m以下）。其余同方案1。该方案控制段过流断面总净宽为180.0m。可比项费用10198.80万元。

该方案优点是左、右闸均利用原有闸墩，具有投资最省的优势；削减洪峰较好，削峰可达53.45%。缺点是左闸闸墩新旧结合，整体性差，易留下安全隐患；抗震性能差；左闸墩新旧联结需凿毛打锚筋，施工难度大。

3）方案3：左闸闸墩局部（173.5 m高程以上）拆除加固为单孔12 m、10孔开敞式驼峰堰闸，堰顶高程164.5 m。闸墩厚度由2.0 m加固至4.0 m，闸孔宽度由原来的14 m减少至12 m，孔数不变仍为10孔。右闸全部拆除改建为单孔12 m、5孔开敞式宽顶堰闸，堰顶高程167.0 m。该方案控制段过流断面总净宽为180 m，可比项费用16 357.33万元。

该方案优点是左闸利用原有闸墩加固厚度至4.0 m，结构整体性可靠度高于方案2；右闸全部拆除改建成新闸，结构安全稳定性好；削减洪峰43.97%。缺点是工程费用居6个方案最高；削减洪峰能力下降，比方案1降低10%；左闸墩加固厚度达4.0 m，新旧闸墩结合部位易留下安全隐患，施工难度大。

4）方案4：左闸全部拆除，改建为单孔12 m、12孔开敞式驼峰堰闸，堰顶高程164.5 m；右闸封堵加固为混凝土心墙砂壳坝，坝顶高程182.5 m，坝顶设防汛道路总宽9.0 m。该方案控制段过流断面总净宽为144 m，可比项费用10 198.58万元。

该方案优点是左闸全部拆除改建为新闸，结构整体性好；抗震稳定性好；右闸改建为砂壳坝，具有投资最省的优势；调度控制运用简单，泄流流态好于其它方案；削减洪峰较好，可达49.29%。缺点是遇超大洪水，右闸封堵成砂壳坝不参与泄洪，水库调度运用灵活性降低；改变了原水库具有两个溢洪闸的功能态势。

5）方案5：左闸同方案4；右闸同方案1。该方案控制段过流断面总净宽为194 m，可比项费用11 725.81万元。

该方案优点是左闸拆除改建为新闸，结构整体性好；抗震稳定性高；右闸局部拆除加固，降低了工程费用；削减洪峰48.45%。缺点是与方案1相比工程费用增加730万。

6）方案6：左闸同方案4；右闸同方案3。该方案控制段过流断面总净宽为204 m，可比项费用14 964.41万元。

该方案优点是左、右闸均改建为单孔宽度12 m新闸，安全整体性好，从根本上消除了安全隐患；左、右闸均为12 m闸孔，便于统一调配；削减洪峰38.41%。缺点是削减洪峰能力下降，比方案1降低15%；工程费用较高；溢洪闸规模偏大，不能较好利用水库现有库容；溢洪闸孔口宽度小，孔数多，调度运行相对繁琐。

上述6个方案调洪计算成果见表1。

表1 6个方案调洪计算成果表

3 溢洪闸加固方案选定

上述比较可知，从削减洪峰效果分析：方案1、方案2具有较好优势，溢洪道下泄流量最小，在保证主坝安全的情况下，充分利用了原有库容。从工程投资方面分析：方案4、方案2、方案1工程费用较省，具有优势。从结构安全可靠度分析：方案 6、方案 5、方案 4、方案 1、方案 3、方案 2结构安全可靠度逐次递减。其中，方案3、方案6由于削减洪峰效果较差，工程费用偏高，首先弃之。由于方案4，右闸封堵成砂壳坝后不再参与泄洪，水库遭遇超大洪水时，主坝安全性降低，尽管工程费用最低，也弃之。

方案1、方案2具有相似性，区别在于方案1左闸闸墩全部拆除重新浇筑，方案2保留部分闸墩。但通过抗震动力分析成果可知，闸墩与排架柱、牛腿连接的整体性可靠度要求较高。且安全鉴定现场检测发现，原左溢洪闸闸墩裂缝大部分为竖向贯通性裂缝，竖向贯通性裂缝位置均位于牛腿上、下游两侧距牛腿1～3 m处，且中墩左右两侧裂缝位置基本一致，左闸闸墩裂缝宽度0.1～3.1 mm。若保留部分原闸墩，新旧闸墩之间需要通过打锚筋连接，其整体可靠性降低，且受施工质量影响较大，易留有安全隐患。

同时，经安全复核，闸墩钢筋已严重锈蚀，现状闸墩混凝土强度测定值25.5 MPa，混凝土强度等级已不满足耐久性要求。方案2的结构安全可靠度低于方案1，因此弃之。

方案1、方案5相比，均具有闸坝结合，遭遇超标准洪水时可参与泄洪，工程调度运用灵活的优势。方案5在结构安全性可靠度方面高于方案1，但工程费用高730万，同时削减洪峰的能力、利用现有库容调洪能力均低于方案1。因此，溢洪闸加固规模方案推荐采用方案1。