横拉门在防洪墙改建工程中的应用

吴坤坤

（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434）

受历史观念影响，山区城市段防洪墙往往以生硬、呆板的硬质挡墙为主，虽解决了防洪问题，但割裂了人与自然的和谐关系，将岸前与岸后的空间分隔开来，已严重影响了滨江城市的人文理念。随着城市化进程的加快及人水和谐理念的迫切需求，对防洪墙进行改建，使其满足亲水、防洪、交通等多方面需求，是滨江景观带治理的关键一环。如胡祖华[1]等对芜湖市青弋江北岸原有直立式挡墙改造为C25钢筋混凝土空箱结构，墙顶布置休闲平台，强化了河道与岸后的沟通性；朱卫峰[2]等将“阶梯退让式”生态护岸结构、“双滩”式生态护岸结构等应用到上海世博园区黄浦江段防洪墙改造中，改善了生态和景观效果。但是在防洪墙改建工程中，将其改造为集安全、景观及生态等于一体的结构型式的研究并不多。本文结合工程实例，将局部防洪墙改建为具有亲水功能的闸门型式，闸门常开，满足亲水需求，汛期封闭闸门抵御洪水，保障防洪安全，具有良好的应用前景。

1 项目背景

工程所在地位于江西省景德镇市昌江区沿江东路（珠山大桥—中渡口）段昌江东岸河堤（即城东堤），是御窑景巷、御窑厂等著名旅游景点的必经之处，现状墙前为杂乱的低矮绿篱及灌木，墙后场地为沿河商埠，现状较为脏乱，亟需进行提升改造，提升城市的人文属性。

2 防洪墙现状

原防洪墙型式采用二级挡墙结构型式，即上部结构为L 型挡墙+下部结构重力式挡墙。L 型挡墙顶高程为34.70 m，沿江东路侧高程约31.15 m，挡墙顶与岸后地面高差约3.55 m。

图1 现状防洪墙断面图

3 防洪墙改建设计

3.1 防洪墙改建型式比选

结合现场实际，工程对原有顶部L 型挡墙进行改建，改建设计考虑3个方案进行方案比选。

1）横拉门方案

横拉门可以根据景观要求将闸门隐藏在墙体内部，防汛时将闸门移动到孔口位置，平时闸门置于孔口一侧。

2）下翻门方案

下翻门门叶通过底梁连接支铰，闸门可以绕支铰转动实现开合，闸门在挡水时由背部液压启闭机支撑，绕底梁支铰旋转，将闸门水平卧放于闸室底面。

3）组合式移动防洪墙（组合式防洪挡水板）方案

可根据防汛要求，在汛前将组合式防洪挡水板安装在口门外侧，对门洞形成一个封闭式包围。汛期结束后将组合式防洪挡水板拆除，保存在仓库中。3个方案门型比选见表1。

表1 门型比选

根据表1，结合实际，因工程岸后紧邻沿江东路，下翻门平时卧倒时需占用岸后道路空间，操作及运维不便；组合式移动防洪墙需人工拆装，且汛后需另设仓库保存，经综合考虑，选用操作方便、景观效果较好的横拉门方案。

3.2 建筑物设计

以改建彭家下巷段为例，改建涉及老大堤二级挡墙拆除改造，且岸后紧邻为沿江东路，工程总平面布置以堤线维持现状为原则，在原位进行拆除改造。彭家下巷闸为挡洪闸，汛期封闭，非汛期开启用于行人穿堤进入亲水平台。

结合闸门情况，新建彭家下巷闸闸室长15.0 m。闸室结构采用C30 钢筋混凝土结构型式，底板宽9.5 m，底板顶面高程28.50 m，底板厚1.5 m，墩墙厚1.0 m，墙顶高程36.00 m，闸后地面高程约32.00 m。为方便行人通行，在闸底板后部设置一挡土墙体，墙顶高程32.30 m，墙体与闸墩之间为行人下行通道，闸前为亲水平台。

工程平面布置图及闸室结构图见图2、图3所示。

图2 平面布置图

图3 闸室结构图

闸孔尺寸为2.0 m×5.5 m（宽×高），1 孔，闸室内包含工作闸门、埋件及启闭设备。由于横拉门动水启闭时，闸门上、下游两侧不存在水头差，所以操作设备选用卧式双作用液压启闭机（125 kN-10.85 m）操作，活塞杆端头固定在门库侧立面，启闭机油缸布置在门顶。

3.3 水闸计算成果

3.3.1 计算工况及水位组合

计算采用3 种工况组合进行水闸稳定安全复核：1）完建期，临水侧及背水侧均无水，堤顶车辆及人群荷载取10 kPa；2）低水位工况，临水侧闸前无水，背水侧水位在地面以下1.50 m，堤顶车辆及人群荷载取5 kPa；3）设计洪水位工况，临水侧闸前为20年一遇设计洪水位34.75 m，背水侧水位在地面以下1.50 m，堤顶车辆及人群荷载取5 kPa。

3.3.2 水闸设计计算

1）稳定计算

①抗滑稳定安全系数计算

根据SL 265-2016《水闸设计规范》[3]第7.3.6 条规定，按下式计算基底抗滑稳定安全系数Kc：

式中：f为基底面与地基之间的摩擦系数；∑G为作用在结构上的全部竖向荷载，kN；∑H为作用在结构上的全部水平向荷载，kN。

②抗浮稳定安全系数计算

根据SL 265-2016 第7.3.16 条规定，按下式计算基底抗浮稳定安全系数Kf：

式中：∑V为作用在结构上的全部向下的铅直力之和，kN；∑U为作用在结构基底面上的扬压力，kN。

③基底应力计算

根据SL 265-2016 第7.3.4 条规定，按下式计算基底应力

3.3.3 稳定计算成果

对水闸基底抗滑稳定、抗浮稳定计算，以及基底应力和最大最小应力比等的计算结果见表2。

表2 水闸稳定计算成果（以斗富弄闸为例）

从表2 可以看出，完建期及低水位工况平均基底应力超过了地基允许承载力[R]=70 kPa，不满足规范要求，需进行地基处理。鉴于闸室坐落于①1杂填土（参见图3 闸室结构图），该土层呈松散状，不均匀，工程性质差，属中～高压缩性土，未经处理，不能作建（构）筑物基础持力层。结合闸室底板的允许承载力不足等因素，需对闸室地基进行处理，以满足承载力的要求，此次设计闸室基础及挡墙基础均采用水泥搅拌桩加固地基，直径为D600，桩间距为1.0 m，处理深度约为12.0 m，工程范围内基础置换率采用28%。

3.3.4 渗流计算成果

水闸渗流计算用SL 265-2016 中改进阻力系数法，结果见表3。

表3 水闸基底渗流计算结果汇总表

从表3 可以看出，渗流稳定满足规范要求。

3.3.5 沉降计算成果

沉降量计算根据SL 265-2016 第8.3.2 条规定进行。以完建期基底应力为荷载进行计算，得水闸闸底最终沉降量为40.3 mm，满足规范中对“天然土质地基上水闸地基最大沉降量不宜超过15 cm”的要求。

4 结语

洪水暴涨暴落是山区河道的重要水文特征，为了保证河道的行洪安全，受限于城市段用地指标的限制及旧有设计理念的影响，防洪墙往往修建的较为生硬。高耸直立的防洪墙固然保障了沿线居民的生命财产安全，但阻隔了人类与生俱来的亲水需求，与人居环境倡导的亲水理念相悖。此次通过对防洪墙的改建，在保证防洪安全的同时，使其成为连接城市与大自然的纽带，为沿线居民提供亲水环境，满足亲水需求，改造工程具有良好的安全性、亲水性及景观效果，实现了人水和谐与互动，应用前景广泛。