南朗镇中心二河水闸重建工程施工导流方案浅析

2020-02-11黄杰宏

广东水利水电 2020年1期

黄杰宏

(福建省水利水电工程局有限公司，福建泉州 362000)

1 工程概况

南朗镇中心二河水闸位于广东省中山市南朗镇中心二河。原旧水闸建于解放初期，因防洪(潮)、排涝标准偏低，运行至今，水闸主体结构破损严重，机电设备老化。为提高堤围整体防洪、排涝能力，移址重建南朗镇中心二河水闸，重建水闸位于旧闸上游400 m处。

新建水闸工程规模为小(1)型，按30年一遇排洪(涝)标准设计，洪水重现期为30年(P=3.33%)设计过闸流量为99.2 m3/s。水闸闸室采用整体式槽型结构，闸孔净宽为7 m，共3孔，闸室长度为15 m，闸宽为25 m，底板高程为-1.5 m，闸顶高程为+4.00 m；闸室前后扩散段长12 m，采用分离式结构，内外河消力池长为12 m、池深为0.5 m，两侧池末端布置干砌石海漫，顺接二河河涌。水闸上、下游翼墙采用扶壁式钢筋砼挡墙和排桩岸墙两种结构形式，水闸闸室及翼墙采用DN800钻孔灌注桩基础，水闸闸室底采用双排水泥搅拌桩围封。闸门形式为定轮式平板钢闸门结构，采用3台QPQ-2×125 kN卷扬机启闭。新建管理房于水闸右闸墩旁，闸顶新建II级公路交通桥。

工程所在地年平均气温为22.1℃，最低气温为1.4℃，最高气温为37.1℃，二河历史上未出现冰冻结霜现象。年平均降雨量为1 737 mm，多年平均径流量为19.3 m3/s，相应洪峰流量为61.8 m3/s，每年5—9月为雨季，河流进入丰水期，10月—次年4月为枯水期。

2 导流方案分析比选

2.1 导流标准

根据《水利水电工程施工导流设计规范》(SL 623—2013)，工程等别为IV等，主要建筑物级别为4级，确定本工程对应导流建筑为5级[1]。采用土石结构导流建筑物，洪水标准按照10-5年重现期设计[2]，考虑到本工程位于城区内河，保护群体重要，取10年一遇标准[2]。

2.2 导流方案比选

2.2.1方案一

采用一次性拦断河床，自上游开挖明渠绕过围堰导流至下游，全年围堰挡水。施工导流设计示意见图1所示。

图1 方案一导流示意

设计渠底宽度为5.5 m，渠顶超高1 m，放坡系数1.5，开挖渠道长度为89 m，袋装土护坡，经公式计算得明渠设计最大过水流量为64.55 m3/s，大于常年洪峰流量。导流明渠断面形式见图2所示。

图2 方案一明渠设计断面形式示意

方案一投资：40万元。

难点及风险：施工期间需临时征用耕地约2 200 m2。因属线状施工，临时征地面积不大，但涉及耕地所有人数量较多，协调工作量大。

2.2.2方案二

采用一次拦断河床，开挖导流明渠引至一河、全年围堰挡水。一河河道水流流向与二河大致平行，设计最大过水流量为135.4 m3/s，多年平均径流量为22.3 m3/s，相应洪峰流量为72.2 m3/s，与二河之间有一工厂闲置用地可用于开挖明渠，施工导流设计示意见图3所示。

图3 方案二导流示意

设计渠底宽度为8 m，渠顶超高1 m，放坡系数1.5，开挖渠道长度为102 m，袋装土护坡，经公式计算得明渠设计最大过水流量为62.60 m3/s，大于常年洪峰流量。导流明渠断面形式见图4所示。

图4 方案二明渠设计断面形式示意

方案二投资：50万元。

难点及风险：① 施工期间需临时征用耕地约400 m2及工业工地2 300 m2，但亦存在协调工作大的问题；② 导流引至一河后洪峰流量已与一河设计最大流量相当，如遇突发暴雨或洪水，恐造成不利后果。

2.2.3方案三

采用分期导流，明渠导流及建筑物导流相结合。一期(枯水期：10月—次年4月)开挖导流明渠引至一河、枯水期围堰挡水，导流方式与方案二基本一致(如图3所示)；二期(丰水期：5—9月)拆除施工围堰，封堵回填明渠，采用闸孔导流，导流设计示意见图5所示。

图5 方案三丰水期闸孔导流示意

一期导流设计渠底宽度为2 m，渠顶超高1 m，放坡系数1.5，开挖渠道长度为102 m，袋装土护坡，经公式计算得明渠设计最大过水流量为27.19 m3/s，大于常年枯水期最大流量(14.6 m3/s)。导流明渠断面形式见图6所示。

图6 方案三明渠设计断面形式示意

一期采取赶工措施，在汛前完成闸室+4.00 m以下主体结构及金属结构预埋，二期利用已建好的闸孔导流，进行+4.00 m以上部分施工。

方案三投资：20万元。

难点及风险：施工期间需临时征用耕地约280 m2及工业工地1 700 m2，仍存在一定的协调工作。

2.2.4方案选择

综合上述三种方案，经过技术经济比对分析，本工程应采用方案三。其施工简单，工程量较前两种方案小，施工风险小、投资也较小。

3 围堰设计

选择上述第三种的导流方案后，一期施工围堰则按枯水期10年一遇洪(潮)水位(+1.98 m)设计，采用土石结构上下游一次拦断修筑围堰，施工期导流通过连接中心一河与中心二河的明渠经由中心一河排至外江。堰顶高程应大于设计水位、安全超高(10年一遇洪水标准设计的土石围堰规范规定应大于0.5 m)、波浪爬高(经资料统计及实测最大值为0.4 m)三值的总和[3]，并结合进场道路的高程，形成闭合，设计围堰断面尺寸如图7、8所示。