淮北市新沱河徐楼闸除险加固工程闸址方案比选

2022-05-27朱海峰

治淮 2022年5期

朱海峰

一、工程概况

徐楼节制闸位于淮北市濉溪县徐楼集西南的沱河上，控制流域面积2784km2。其主要任务是蓄水灌溉，兼有防洪排涝及水资源调度。闸上游建有11 座机电排灌站，装机容量900kW，灌溉面积3 万亩，还有一些小型流动灌溉设备，可增加灌溉面积1 万亩。工程蓄水向临沟、小阎河、团结沟、戚家沟等大中沟提供水源，为地方经济的发展作出了巨大贡献。

徐楼节制闸为重建工程，根据水闸最大过闸流量确定工程等别、规模为Ⅲ等、中型，主体工程为上游截渗墙、上游连接段、闸室段、下游连接段、下游防冲墙、金属结构、电气自动化设施、管理房及辅助设施。

二、加固原因

徐楼闸始建于1969年3月，1976年3月改建，徐楼节制闸是典型的“三边”（边勘察、边设计、边施工）工程，由于历史原因，该闸存在着设计标准低、渗漏严重、稳定性差、检修困难等病患。建成50 多年来经过多次加固、改建，新闸、老闸墩体交错布置，闸桥互相影响，体系复杂，水流紊乱，消能防冲效果较差，一旦失事，将给当地人民的生命和财产带来巨大损失，对社会稳定造成不利影响。只有尽快进行整修加固（或者拆除重建），才能保证水闸安全，减少洪涝水害造成的损失，保障水闸防洪保护区人民生命和财产安全，更好地为当地经济建设发挥重要作用。

三、闸址区工程水文、气象、地质条件

（一）闸址区水文和气象

徐楼节制闸工程地属暖温带半湿润季风气候区，四季分明，光照充足，无霜期长，春暖秋爽，夏炎冬寒，具有明显的大陆性气候。年平均降雨量839.2mm，最大年降雨量1441.4mm（1963年），最小年降雨量502.4mm（1966年），年平均降水天数为91 天。年平均气温14.5℃，1月为全年最冷月，平均气温-0.1℃，7月为全年最热月，平均气温27.5℃。极端最高气温41.1℃（1972年6月11日），极端最低气温-21.3℃（1969年2月5日）。常年平均风速3.0m/s。10 分钟平均最大风速19m/s，相当于8 级风力。5年、20年一遇设计流量分别为532m3/s，860m3/s。

（二）闸址区地形地貌

徐楼节制闸除河床和防洪堤外，地形基本平坦，高程在28.50～31.00m：河床高程一般在23.0～25.0m，闸下游有一较深冲坑，坑底高程在21.5m 左右，闸上游有一深坑，长65m、宽45m、深达6m，坑底高程在18.12m 左右。左右堤高程32.0～33.0m，堤后堆土高程3.80～35.60m，堤顶宽一般5～7m。区域地貌属于淮北平原区，局部属于平原区河流地貌单元，在河谷两侧为河漫滩地一级阶地。

（三）工程地质条件

选取上闸址、下闸址作为徐楼节制闸重建闸址进行比较，闸址区位于现状闸上、下游，两方案闸轴线间距210m，地层条件基本相同，揭露土层以粘性土、砂层为主，属第四纪河流冲积相。根据地层性状特征差异自上而下分为7 层。

闸址区地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙潜水、承压水。地下水和地表水的水化学类型主要为SO4·HCO3-Na 型。闸址区地下水对普通水泥具有中等腐蚀，地表水对普通水泥具有结晶类硫酸盐型强腐蚀。

设计闸底板高程24.26m，基坑开挖后建基面高程22.76m，建基面下③1层松砂厚约1.8～3.4m，该层土质不均匀，松散～稍密状态，中等透水性，允许承载力建议值为90kPa，下伏第③层粉细砂，中密～密实状态，中等透水性，标准贯入击数18 击，允许承载力建议190kPa，承载力较高，为良好的地基持力层。

四、利用决策技术确定最优闸址方案

（一）确定目标

确定目标是决策的前提，在闸址选择中，目标可分为工程量、施工强度、造价等。目标应分主次，必须达到的目标不能打折扣，目标的确定与预测的正确与否有直接关系，而正确预测又是科学决策的基础。

（二）拟定多个可行方案

评定闸址方案是否可行需要有统一的原则和标准，从整体工程要求及施工强度出发，要求技术可行、造价合理，即使有许多不以人的意志为转移的动态因素，只要发生的概率根据历史资料统计分析和经验判断是正确的，冒一定风险是可以解决的，那么该方案也是可行的。

（三）评价多个可行方案

对于拟订的多个可行闸址方案,每个可行方案都对目标有一定的积极作用和一定的消极作用，因此必须综合分析比较。首先，要经过技术比较，根据国内外已有的施工经验和先进的施工技术，确定方案的施工工序；其次，进行经济比较，比较各方案的造价；此外，还要比较各方案潜在效益或损失。

五、闸址方案和比选

（一）闸址方案

徐楼节制闸闸址应在考虑工程布置合理、方便施工的前提下，结合地形、地质、水流流态、工程管理和周围环境等因素，通过综合分析和比较择优确定。根据工程特点，拟定了桥下新闸址方案（方案一）和桥上老闸址方案（方案二）两个方案，并对两个方案进行比选。

1.桥下新闸址方案（方案一）

桥下新闸址方案闸中心线（桩号0+087.5）位于现状公路桥中心线（桩号0+000，各建筑物以该桩号为基准）下87.5m 处。拟拆除桥上老徐楼节制闸桥，在已建公路桥下游新建节制闸。该段河道顺直，附近无拆迁、影响处理工程等。河道两岸堤顶高程33.00m 左右，滩地高程29.50m 左右，河底高程24.00～25.00m。

2.桥上老闸址方案（方案二）

桥上老闸址方案闸中心线（桩号0-068.5）位于现状公路桥中心线上68.5m 处。拟拆除桥上老徐楼节制闸桥，在老闸上游20m 处新建节制闸。河道两岸堤顶高程33.00m，滩地高程29.50～30.00m，河底高程18.00～25.00m。

（二）闸址方案比选

两处闸址分别位于濉溪县肖淮路徐楼新桥上下游两侧，土层岩性及空间分布差别不大，持力层均为粉细砂，上层③1层粉砂压缩性大，厚度1.8～3.0m，承载力较低，其下第③层为密实粉砂，地基承载力较大，粉砂极易发生渗透破坏。

1.方案一的优缺点

优点：闸址布置在新公路桥下约90m 处，施工场地开阔，河床高程起伏不大，便于工程布置；新建节制闸与老闸、桥分开，新闸施工与老闸桥拆除相互干扰小，便于工期安排；不需要拆除老闸桥河道护底部分，拆除工程量小；避开了老闸上游深度达6.00m 的冲坑，围堰工程量小；新闸布置在公路桥下游侧，为公路桥扩建让出位置，便于公路桥扩建布置和施工。

缺点：基坑面积大，施工降排水工作量较大；公路桥位于闸上游，泄洪时上游水流条件略差；节制闸离管理所稍远。

2.方案二的优缺点

优点：闸址布置在新公路桥上的70m 处，闸、桥距离近，工程布置紧凑；新建节制闸与管理所距离近；基坑面积小，施工降排水工作量小。

缺点：闸上游铺盖前端有深6.0m 的冲坑，河床地形起伏大，新闸铺盖及护底需要回填冲坑，围堰土方量大；新建工程与拆除工程有干扰，工期安排紧张；需要拆除河道护底，拆除工程量大；新桥和拟扩建桥布置在新建节制闸的海漫范围内，对闸下消能工使用有较大影响。

3.方案比较

两种方案主要可比工程量和投资比较见表1。

表1 不同闸址方案主要可比工程量及投资比较表

通过比较可以看出：两方案投资造价相差不多，方案一略省。老闸上游冲坑深度及范围较大，若将闸址选取在桥上，则新闸需布置在冲坑边缘，闸室地基将沉降，闸基防渗效果差，回填冲坑因排水困难而难以碾压实施。若将新建闸址布置在桥下90m处，则新闸址距离冲坑边缘190m，老闸拆除时保留原护底、护坡工程，施工过程中可将部分围堰弃土、拆除废渣弃置于坑内。采取这些措施后，可大大增强闸上游河道抗冲能力，冲坑对新闸基本没有影响。

通过以上综合比较与分析，拟推荐方案一为本工程闸址方案。