清徐县白石河交叉闸建设与运行探析

张 森

（清徐县边山水利管理站，山西 清徐 030400）

1 工程建设

1.1 工程概况

白石河流域总面积62.9km2，白石河交叉闸位于清徐县城东北部、白石河入汾口与汾河二坝西干渠十字交叉处，是一座以防洪、灌溉为主兼顾工业供水的中型水闸，保护下游5个企业生产设施和1000余口人的防洪安全。该闸1963年竣工运行，2009年水闸安全鉴定结论为4类闸。2011年5月11日，山西省水利厅组织专家核查同意白石河交叉闸为4类闸。

建设前存在的主要问题，水闸过流能力严重不足、土建结构老化，下游消能设施破损严重，闸门锈蚀变形，启闭设备损坏，电缆及配电设备年久失修。针对上述存在问题及安全鉴定结论，为了确保水闸安全运行，继续发挥其应有的效益，需对本交叉闸进行除险加固。本次除险加固后洪峰流量标准为20年一遇187m3/s，校核洪峰流量标准为50年一遇302m3/s。

1.2 工程任务

根据山西省发展和改革委员会的晋发改投资发［2015］461号文，对《清徐县白石河交叉闸枢纽除险加固工程初步设计报告》的批复。确定本次工程主要任务，对原白石河上下游闸进行拆除，在考虑滨河西路南延工程本段的景观需要，以及满足白石河防洪要求和西干渠灌溉输水的前提下，新建钢坝闸。

2013年12 月、2014年5月，省水利厅、发改委，先后分别以晋水规计［2013］640号文和晋发改设计［2014］683号文，对《清徐县白石河交叉闸枢纽除险加固工程初步设计的》做出批复。核定工程建设内容：原白石河东、西闸拆除改建，汾河二坝西干渠恢复，交通桥及管理房工程。概算总投资1761万元，其中申请中央投资1056万元，省级投资352万元，市级配套财政补助资金353万元。白石河交叉闸枢纽除险加固工程划工期为1年。

1.3 工程等级及建筑物级别

根据《水闸设计规范》（SL265-2001）并结合本次除险加固设计，确定白石河交叉闸为中型闸，工程等别为III等，其主要建筑按3级，次要建筑按4级，临时工程按5级设计。地震烈度为8°，需要采取抗震构造措施。

1.4 工程地质

白石河交叉闸范围内地层分布，新生界第四系洪冲积（Q4pal）灰黄、淡黄、黄褐、淡红色低液限粘土，夹低液限粉土、级配不良砂、粉土质砂。

白石河河堤及西干渠堤坝为人工填土（Qs）。地下水类型为松散岩类孔隙水，含水层为第四系全新统洪冲积卵石混合土、级配不良砾、级配不良砂等松散堆积层，低液限粉土、低液限粘土为相对隔水层。地下水位标高为995～996.9m，与河水位相近。松散岩类孔隙水接受大气降水补给和侧向径流补给，向河流下游排泄。

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录规定，砂层地震液化复判为采用标准贯入锤击数法。判定为液化土，液化等级为中等-严重。

1.5 工程设计

新建白石河交叉闸与汾河二坝西干渠十字交叉，既要确保白石河主汛期行洪，又要兼顾西干渠夏浇和两库调水。须在西干渠与交叉闸交叉处，增加两处导流涵洞，便于西干渠运行时，白石河小流量泄洪，实现渠、河同时运行。

1.6 钢坝闸工程

钢坝闸工程作为本项目的重中之重，要求造型新颖、形象美观、简单实用。钢坝闸是一种新型的、跨度大、底轴驱动的翻板闸门，它具有双向挡水，启闭灵活、开关无级可调、无碍河流、环境优化、数字化控制等优点。由两侧启闭机室的独立液压系统，驱动转动底轴来控制门叶的启闭；适用于宽度小于100m，河道坡度较小的河流。能起到蓄水、泄洪、排涝的功能。

1.7 钢坝闸安装

根据招标文件的技术条款和要求，优化设计施工图纸，并对闸门原材料进行取样，做理化分析试验，出具试验报告。认真严格检查采购的规格材料清单、合格证书、证件、试验报告。组织设计、监理、施工等参建人员，进行技术交底，掌握技术要求、工艺要求和关键性技术措施等。每个成员坚持质量为先、各负其责、分工协作、层层把关。

2 施工中出现的问题

2.1 闸基地震液化问题

闸基存在地震液化问题，必须采取措施消除闸基的液化土层。工程采用碎石挤密桩，处理深度为闸基基础以下15m，并采取结构措施，防止因地震液化引起闸基变形，造成交叉闸建筑物变形破坏。

2.2 基坑开挖涌水问题

白石河为常年流水河谷，西闸北侧土质为粉细砂，基坑建基面低于河水位及地下水位，基坑开挖出现涌水问题。工程降水采用明排及井排相结合的措施，在施工基础开挖前，每隔10m设置一个排水管井，然后用水泵进行不间断抽水，降低地下水位。在基础开挖后，在基础底铺20cm石子垫层，在旁边挖一口深基坑，不间断抽水，将水位控制在基坑底以下，防止水位升高影响垫层施工。

2.3 冬季保温问题

白石河交叉闸除险加固工程合同工期为1年，施工单位在《投标文件》施工组织设计中没有考虑冬季施工，原计划主体工程在2016年5月～7月进行施工。但在2015年11月18日，接到山西省水利厅水管处下发的“晋水管便［2015］31号”《关于加快推进大中型病险水闸除险加固工作进程的通知》，通知要求2015年底完成建设任务。

项目部立即作出响应，调动人员和设备于2015年11月21日开工，在施工过程中采取冬季施工保温措施，确保工程质量。具体措施为，搭保温棚、生火以提高施工部位温度，混凝土添加外加剂，做好保温防冻工作，并做好地面排水工作，保证冬季排水畅通。

3 闸门运行问题与对策

3.1 运行故障处理

在闸门正常状态下启门、闭门时，左右启闭机出现不同步问题。当运行行程差超过30，会自动停机，故障报警，红灯闪烁。处理方法：先进行故障复位，根据运转情况确定左点或右点模式，手动纠偏，调整左右闸门数值，保持同步。

闸门运行时，出现变频器故障，打开控制柜，关闭变频器，休息10min后重新启动。

显示屏幕出现电机故障，一般为电机跳闸，打开控制柜，合上对应的电机电源。若电源正常，则检查对应的电机，测试每台电机的运转情况。

停电，先把设备模式，从市电供应改为发电机模式，启用备用发电机。

3.2 钢坝闸工程漏水处理

西干渠常年输水，钢坝闸工程底轴与混凝土止水为单向止水，出现局部渗漏。钢坝闸止水，分为底止水与侧止水两部分，设计均采用钢结构埋件固定橡皮的形式。

底止水安装，首先组装底止水埋件，并浇筑埋设于二期混凝土内，闸体安装完成后，将橡皮固定于底止水埋件上。橡皮现场打孔，采用压板和固定螺栓固定；橡皮始终处于固定位置，且不随底轴转动，橡皮与底轴始终保持贴紧状态；随着水位升高、水压增加，橡皮在水压的作用下与底轴贴合越来越紧，底止水橡皮均匀压缩、紧贴闸门底转轴外径圆弧面，从而达到止水效果。

侧止水设计方式与底止水相同，侧止水橡皮紧贴在两侧胸墙的大理石表面，与底止水不同之处在于侧止水没有埋件，采用钢结构支撑固定于门叶两侧，将橡皮压紧与两侧侧墙贴合，达到止水效果。

3.3 启闭机室漏水问题

底轴与启闭室链接段存在轻微渗漏，在启闭机室内部增加了全自动浮球污水泵。

启闭机室处于地下，内部环境潮湿，极易对启闭机室内电机产生影响，为了防止电机发生故障，在启闭机室顶部加装排风系统，每天定时对室内空气进行循环排风，达到除湿的效果。

3.4 增加视频监控系统

为方便观测河流水情、闸门启闭、液压系统、启闭机锁定等运行运转情况，在启闭机室内部及闸门上方增加了视频监控系统，可在管理室内对河道、闸门周边及4个启闭机室内部进行24h监控。

4 工程效益

清徐县白石河交叉闸枢纽除险加固工程完工后，解决了白石河入汾口，调节白石河泄洪兼顾西干渠农田灌溉、工业供水的难题，在经历了两个主汛期的大水检验后，白石河交叉闸枢纽运行状况良好，充分发挥了应有的工程效益，为清徐县县域经济的快速发展提供了坚强的安全保障。