莱阳市王宋拦河闸除险加固施工导流设计

2022-08-17徐玉涵

山东水利 2022年7期

马阔，张超，徐玉涵

（1.山东省水利工程有限公司，山东济南 250000；2.山东省水利勘测设计院有限公司，山东济南 250014；3.山东水务招标有限公司，山东济南 250014）

莱阳市富水河王宋拦河闸位于莱阳市万第镇境内王宋村北0.4 km 的富水河上，是一座以蓄水灌溉为主的水利工程。本次除险加固的主要建设内容包括：拆除原拦河闸，新建2 孔橡胶坝，单孔净宽43 m，橡胶坝总净宽86.0 m，改建后的王宋橡胶坝位于富水河20+792 桩号处，主要由上游连接段、橡胶坝段、下游连接段、充排水泵房及取水井等组成，新建机房桥头堡并配套相应水力机械和机电设备；改建交通桥工程。

1 导流标准

莱阳市富水河王宋拦河闸枢纽工程橡胶坝主要建筑物级别为3 级，次要建筑物级别为4级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）、《水利水电工程围堰设计规范》（SL645-2013）及《水利水电工程施工导流设计规范》（SL623-2013）中强制性条文对导流建筑物的保护对象、失事后果、使用年限和围堰工程规模等因素的要求，综合分析，工程的导流建筑物级别为5 级，相应洪水重现期为10～5 年。本工程的水文观测资料系列为1953—2016 年，约64 年，且导流建筑物采用当地常见的土石结构，规模较小，结构型式简单，施工期间基坑破坏后对工程的影响相对较小，为了降低施工期间的导流风险，本工程导流建筑物的洪水标准采用10 年一遇重现期洪水。

2 导流流量及导流方式

2.1 导流流量

根据王宋拦河闸所处流域的降雨资料和河道的统计观测流量资料，经水文计算，王宋拦河闸工程所处河道10 月至次年1 月10 年一遇洪峰流量为23.2 m3/s，2 月至5 月10 年一遇洪峰流量为22.3 m3/s。

2.2 导流方式

1）一次性拦断河床导流方案：项目区所在附近的河道两侧基本无滩地，且堤外多为基本农田，如在拟建闸址处的上下游修筑围堰一次性拦断河床，在主河槽一侧开挖导流明渠过流，需破堤开挖、占用大量的基本农田，地方政府协调附近村民土地难度大，社会稳定风险评估系数大，难于实施。

2）分期导流方案：分期导流一、二两期围堰均布置于河道征地红线以内，不涉及附近村民土地征占问题；拟建闸址处河床断面较宽，约为89 m，河道底部较为平缓，导流时段内10 年一遇最大洪峰流量约为23.2 m3/s，具备采用分期施工的条件。

3）交通桥工程位于橡胶坝轴线上游39 m处，施工期间可与橡胶坝工程同步施工，不再采取其他导流措施。

3 导流建筑物设计

3.1 分期方案

拦河闸除险加固主体工程安排在一个非汛期内实施，采用分期导流方式，分左、右两段进行施工。非汛期的10 月至次年1 月先施工右岸的橡胶坝段，利用左侧的河床进行导流，非汛期的2月至5 月利用已建成的橡胶坝导流，施工剩余的橡胶坝工程。

一期围堰围封主河槽右岸约45 m，河床束窄率约65.7%，河水从被束窄后的左岸河床通过，围堰总长约270 m。

二期围堰围封主河槽左岸约41 m，河床束窄率约61.1%，河水从已完建的右岸橡胶坝段通过，围堰总长约250 m。

每期围堰均包括上游围堰、下游围堰和纵向围堰。坝袋安装可利用非汛期低水位时段择机施工，不再其他考虑导流措施。

3.2 围堰堰高确定

根据导流明渠水力计算，确定堰前正常挡水位。一、二期上游围堰堰高按下式确定：

式中：H 为围堰堰高，m；h 为围堰堰前水深，m；hw 为波浪爬高及壅高，m；δ 为围堰的安全超高，m。根据相关规范中强制性条文对不过水围堰堰顶高程和堰顶安全加高的要求，确定安全加高采用0.5 m。

一、二期下游围堰堰高按H＝h＋δ 确定，一、二期纵向围堰堰高分别按一、二期上、下游围堰堰高的平均值确定，详见表1。

3.3 围堰结构型式

围堰结构型式采用当地的土石围堰，围堰断面尺寸为：围堰顶宽4 m，边坡采用1∶3。围堰填筑土料取自河道上下游，土质类别以砾质粗砂为主，抗冲、防渗性能较差，需在围堰迎水面采用150 g/0.2 mm/150 g 复合土工膜防渗，并充分做好堰体与堰基之间的防渗处理工作，其上采用编织袋装土护砌（0.3 m），考虑到砾质粗砂允许渗流坡降值比较小，约为0.15，易发生渗透变形破坏，还需对围堰背水坡的堰脚处采取编织袋装土防护。施工导流工程量详见表1。