沁河综合治理工程1 号壅水坝工程设计

张李拴

（沁水县水务局工程技术站，山西 沁水 048200）

随着沁水县城镇经济的发展，当地政府围绕“沁河流域特色城镇建设的发展战略”，编制了《晋城沁河生态景观廊道概念规划》《山西省晋城市沁河端氏至润城段综合治理修建性规划》。沁河综合治理工程端氏镇1 号壅水坝是以上规划中的一处壅水建筑物，蓄水后可回水至古镇逸苑公园北侧，公园整体在蓄水区范围内。

1 壅水坝工程概况

沁河1 号壅水坝，位于端氏河与沁河汇流口下游约365 m，坝高3 m，坝长144 m，设计河底高程559.4 m，蓄水高程562.4 m。防洪标准为20 年一遇，最大洪峰流量为1 898 m3/s。工程任务是在河道内蓄水美化，改善水生态环境。

沁河1 号壅水坝坝基主要为全新统洪冲积卵石混合土、级配不良砾，结构松散渗透性较强，建议挖除表层卵石混合土、级配不良砾后，进行分层回填、碾压或夯实，以消除坝基存在的渗漏及渗透稳定问题。左右坝肩主要为全新统洪冲积卵石混合土、级配不良砾、砂岩、泥岩，自然条件下岸坡稳定性较好，主要存在绕坝渗漏问题。建议将液压坝两坝端与防洪堤或岩体相接，坝基防渗与蓄水区防渗相连，形成统一防渗体，保证液压坝蓄水和坝基渗流稳定。再者，坝后设消能池、海漫等消能措施，防止坝后冲刷。

2 壅水坝选型

在符合防洪标准，满足两岸防洪前提下，修建壅水坝，打造人造河道蓄水、滨水景观，在两岸布置搭建亲水平台。在城市河道蓄水、滨水美化景观工程中，橡胶坝和液压升降坝较为普遍。橡胶坝是高分子合成材料制成的具有薄壁柔性结构的壅水建筑物。根据本工程的具体条件，对橡胶坝和液压升降坝坝型的工程性能、工艺技术、投资经济性进行比较，见表1。

橡胶坝和液压升降坝，对河道行洪影响小，运行方便；单跨长，需要的混凝土隔墩少，对景观的不利影响小。从经济、景观及性价比等方面综合比较，本工程推荐采用液压升降坝。

表1 景观壅水坝比较

3 液压坝工程设计

3.1 液压坝工程布置

以液压升降坝底部为轴，采用一排液压缸直顶活动拦水坝的背面，实现升坝蓄水，降坝行洪。液压坝坝高3 m，设计河底高程559.40 m，坝长144 m。坝体结构为钢筋混凝土阀式基础，边墙采用C 30 钢筋混凝土挡土墙结构，消能池边墙采用C 30 钢筋混凝土悬背式挡土墙结构。中央控制室设在液压坝左岸处，平面尺寸6.0 m×13.8 m×3.6 m（长×宽×高），为单层砖混结构。

3.2 水力机械

3.2.1 液压泵站选型

为保证液压坝工作安全可靠，液压泵站采用一工一备。液压泵站型号YZL 2250-C11.5KW/2-3，液压电器控制柜选YZW 11.5KW/2，液压缸为HSG 180/150/120-2040（2 支）、HSG 160/130/100-2040（44 支）。

3.2.2 液压系统组成

液压系统主要由油箱、液压泵、电机、溢流阀、换向阀、管道等附件组成。该系统采用一用一备，以确保工作正常完成。油箱采用钢板焊接而成，用于盛装液压油。高压软管由耐液体的合成橡胶内胶层，一层或多层钢丝增强层，耐气候性能优良的合成橡胶外胶层组成；外胶层外也可增添织物辅助层加固。软管采用2T 型号（两层钢丝编织的液压橡胶管）。液压缸缸筒采用无缝钢管，内径珩磨。活塞杆为优质不锈钢材料。前耳环与活塞杆采用整体结构，以保证较高的强度。

按要求采购的液压装置、自动化装置由制造厂按批号配套供应，液压系统技术参数如下：

额定工作压力16 MPa；系统最高压力25 MPa；油箱容量2 250 L；电机功率11.5 kW×2；电机转速1 460 r/min；电磁铁电压24 V；电机电压380 V。

3.3 电气

3.3.1 用电负荷及供电电源

在管理房旁设箱式变电站一座，电压等级为10/0.4 kV，容量为30 kVA。箱式变电站T 接于附近10 kV线路，型号为LGJ-50，长度1 000 m。

3.3.2 用电负荷及供电电源

箱式变电站高压侧，采用线路变压器接线，变压器选用SCB 10 型低损耗节能型变压器；变压器高压侧，采用封闭内充SF 6 的环氧树脂浇注壳体的负荷开关—熔断器的组合电气。低压侧，采用单母线接线方式，低压出线为12 回，供各闸门及管理用房用电。液压升降设备控制柜，采用降压启动方式。

4 壅水坝施工方案

4.1 施工总体布置

根据《堤防工程设计规范》（GB 50286—2013）和《防洪标准》（GB 50201—2014）的规定，永久工程建筑物的级别为5 级，施工导流洪水标准为5 年一遇（P=20%），导流流量沁河为164 m3/s，端氏河为47 m3/s。

4.2 主要施工方法

施工导流采用分期导流方式，建筑物分2 期施工；拦河建筑物施工处，修筑上、下游围堰及纵向围堰围护，利用束窄河床泄流，开挖明渠泄流。

导流建筑物采用土石围堰，结构型式为梯形断面，堰高平均为1.55～2.95 m，堰顶宽度为4 m，迎水面坡比为1∶2，背水面为1∶1.5，迎水面采用编织袋土进行护坡、护底。导流明渠为土渠，底宽10 m，边坡为1∶1。

围堰施工采用1 m3挖掘机挖填，74 kW 推土机集料、压实。围堰填筑材料，首先利用基坑开挖的卵石混合土，然后就近河床取料，工程施工完成后对围堰进行拆除。

围堰内的渗水汇流至1.5 m×1.5 m×2.0 m 的集水坑内。在井边设置水泵，将水从集水井中抽排。每个基坑选用2 台离心泵，不间断抽排至围堰外的河槽内。

液压坝施工：土方开挖采用1 m3挖掘机挖，就近堆放，用于回填；土方回填利用开挖料，采用蛙式打夯机夯实。险工、控导工程主要有铅丝石笼结构，在河滩地适当平整，就地安放。格宾石笼采用机械吊运就位，人工堆放块石；防渗墙，采用冲击钻机三班倒开槽，液压抓斗成槽施工，导管法浇筑混凝土。

5 结语

液压升降坝，具有坝体跨度大、结构简单、支撑可靠、操作灵活、施工方便、耐久性好、水力条件优越、易于制造和建造等优点。属低水头挡水建筑物，对于城镇河流景观尤其适用，可形成宽阔的水面，营造城镇风光带，坝上易于形成瀑布景观，可有效改善人文环境，提升城镇景观效果。