南朗鎮(zhèn)中心二河水閘重建工程施工導流方案淺析

黃杰宏

(福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概況

南朗鎮(zhèn)中心二河水閘位于廣東省中山市南朗鎮(zhèn)中心二河。原舊水閘建于解放初期，因防洪(潮)、排澇標準偏低，運行至今，水閘主體結構破損嚴重，機電設備老化。為提高堤圍整體防洪、排澇能力，移址重建南朗鎮(zhèn)中心二河水閘，重建水閘位于舊閘上游400 m處。

新建水閘工程規(guī)模為小(1)型，按30年一遇排洪(澇)標準設計，洪水重現(xiàn)期為30年(P=3.33%)設計過閘流量為99.2 m3/s。水閘閘室采用整體式槽型結構，閘孔凈寬為7 m，共3孔，閘室長度為15 m，閘寬為25 m，底板高程為-1.5 m，閘頂高程為+4.00 m；閘室前后擴散段長12 m，采用分離式結構，內(nèi)外河消力池長為12 m、池深為0.5 m，兩側池末端布置干砌石海漫，順接二河河涌。水閘上、下游翼墻采用扶壁式鋼筋砼擋墻和排樁岸墻兩種結構形式，水閘閘室及翼墻采用DN800鉆孔灌注樁基礎，水閘閘室底采用雙排水泥攪拌樁圍封。閘門形式為定輪式平板鋼閘門結構，采用3臺QPQ-2×125 kN卷揚機啟閉。新建管理房于水閘右閘墩旁，閘頂新建II級公路交通橋。

工程所在地年平均氣溫為22.1℃，最低氣溫為1.4℃，最高氣溫為37.1℃，二河歷史上未出現(xiàn)冰凍結霜現(xiàn)象。年平均降雨量為1 737 mm，多年平均徑流量為19.3 m3/s，相應洪峰流量為61.8 m3/s，每年5—9月為雨季，河流進入豐水期，10月—次年4月為枯水期。

2 導流方案分析比選

2.1 導流標準

根據(jù)《水利水電工程施工導流設計規(guī)范》(SL 623—2013)，工程等別為IV等，主要建筑物級別為4級，確定本工程對應導流建筑為5級[1]。采用土石結構導流建筑物，洪水標準按照10-5年重現(xiàn)期設計[2]，考慮到本工程位于城區(qū)內(nèi)河，保護群體重要，取10年一遇標準[2]。

2.2 導流方案比選

2.2.1方案一

采用一次性攔斷河床，自上游開挖明渠繞過圍堰導流至下游，全年圍堰擋水。施工導流設計示意見圖1所示。

圖1 方案一導流示意

設計渠底寬度為5.5 m，渠頂超高1 m，放坡系數(shù)1.5，開挖渠道長度為89 m，袋裝土護坡，經(jīng)公式計算得明渠設計最大過水流量為64.55 m3/s，大于常年洪峰流量。導流明渠斷面形式見圖2所示。

圖2 方案一明渠設計斷面形式示意

方案一投資：40萬元。

難點及風險：施工期間需臨時征用耕地約2 200 m2。因?qū)倬€狀施工，臨時征地面積不大，但涉及耕地所有人數(shù)量較多，協(xié)調(diào)工作量大。

2.2.2方案二

采用一次攔斷河床，開挖導流明渠引至一河、全年圍堰擋水。一河河道水流流向與二河大致平行，設計最大過水流量為135.4 m3/s，多年平均徑流量為22.3 m3/s，相應洪峰流量為72.2 m3/s，與二河之間有一工廠閑置用地可用于開挖明渠，施工導流設計示意見圖3所示。

圖3 方案二導流示意

設計渠底寬度為8 m，渠頂超高1 m，放坡系數(shù)1.5，開挖渠道長度為102 m，袋裝土護坡，經(jīng)公式計算得明渠設計最大過水流量為62.60 m3/s，大于常年洪峰流量。導流明渠斷面形式見圖4所示。

圖4 方案二明渠設計斷面形式示意

方案二投資：50萬元。

難點及風險：① 施工期間需臨時征用耕地約400 m2及工業(yè)工地2 300 m2，但亦存在協(xié)調(diào)工作大的問題；② 導流引至一河后洪峰流量已與一河設計最大流量相當，如遇突發(fā)暴雨或洪水，恐造成不利后果。

2.2.3方案三

采用分期導流，明渠導流及建筑物導流相結合。一期(枯水期：10月—次年4月)開挖導流明渠引至一河、枯水期圍堰擋水，導流方式與方案二基本一致(如圖3所示)；二期(豐水期：5—9月)拆除施工圍堰，封堵回填明渠，采用閘孔導流，導流設計示意見圖5所示。

圖5 方案三豐水期閘孔導流示意

一期導流設計渠底寬度為2 m，渠頂超高1 m，放坡系數(shù)1.5，開挖渠道長度為102 m，袋裝土護坡，經(jīng)公式計算得明渠設計最大過水流量為27.19 m3/s，大于常年枯水期最大流量(14.6 m3/s)。導流明渠斷面形式見圖6所示。

圖6 方案三明渠設計斷面形式示意

一期采取趕工措施，在汛前完成閘室+4.00 m以下主體結構及金屬結構預埋，二期利用已建好的閘孔導流，進行+4.00 m以上部分施工。

方案三投資：20萬元。

難點及風險：施工期間需臨時征用耕地約280 m2及工業(yè)工地1 700 m2，仍存在一定的協(xié)調(diào)工作。

2.2.4方案選擇

綜合上述三種方案，經(jīng)過技術經(jīng)濟比對分析，本工程應采用方案三。其施工簡單，工程量較前兩種方案小，施工風險小、投資也較小。

3 圍堰設計

選擇上述第三種的導流方案后，一期施工圍堰則按枯水期10年一遇洪(潮)水位(+1.98 m)設計，采用土石結構上下游一次攔斷修筑圍堰，施工期導流通過連接中心一河與中心二河的明渠經(jīng)由中心一河排至外江。堰頂高程應大于設計水位、安全超高(10年一遇洪水標準設計的土石圍堰規(guī)范規(guī)定應大于0.5 m)、波浪爬高(經(jīng)資料統(tǒng)計及實測最大值為0.4 m)三值的總和[3]，并結合進場道路的高程，形成閉合，設計圍堰斷面尺寸如圖7、8所示。

圖7 上游圍堰斷面示意

圖8 下游圍堰斷面示意

4 導流工程施工程序及施工期監(jiān)測

4.1 一期導流施工程序

明渠開挖及護坡施工→上游圍堰戧堤截流→下游圍堰戧堤截流→堰體加高填筑至設計高程→防滲土工膜鋪設→袋裝土護坡填筑→堰內(nèi)基坑抽排水

4.2 二期導流施工程序

袋裝土護坡拆除→防滲土工膜拆除→下游圍堰拆除→上游圍堰拆除→利用已建成的閘孔導流→明渠封堵回填

4.3 施工期監(jiān)測

施工期監(jiān)測包括：上下游圍堰堰體穩(wěn)定性、導流明渠邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測、堰內(nèi)基坑滲流量監(jiān)測。

監(jiān)測結果顯示，施工期間上下游圍堰結構穩(wěn)定，袋裝土護坡結構穩(wěn)定；導流明渠袋裝土護坡結構穩(wěn)定；實測得堰內(nèi)綜合滲透系數(shù)為0.7×10-6cm/s[3]，未超過規(guī)范限值，也是堰體能夠保持穩(wěn)定的重要因素。

5 結語

工程目前已竣工，導流工程運行期間未發(fā)生異常情況，邊坡安全，結構穩(wěn)定。同時，也說明本導流方案根據(jù)地理條件進行合理的選擇和設計，是成功可行的。