小清河金家堰节制闸施工导流方案比选

张 超 ，栗瑞娟 ，夏 泉

（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014；2.山东水务招标有限公司，山东 济南 250014）

金家堰节制闸是小清河干流和分洪道工程防洪调度的控制枢纽，位于桓台县马桥镇金家村北，干流设计桩号119+850处。该闸共3孔，单孔净宽10 m，闸室总宽34.4 m，设有3扇10 m×8 m露顶式弧形钢闸门，采用HQ2×225 kN卷扬式弧门启闭机。由于建闸时条件有限，加上年久失修，工程存在多方面的安全问题，急需除险加固。

1 导流标准

小清河金家堰节制闸应急除险加固工程为干流控制工程，工程等别为Ⅲ等，节制闸等主要建筑物级别为2级，临时建筑物级别为4级。导流建筑物级别为4级，其洪水标准采用10年一遇洪水重现期。导流时段定为11月初至次年4月底，导流时段内10年一遇洪峰流量取63.3 m3/s。

2 导流方案设计

2.1 利用新挖导流明渠全断面导流方案

1）导流明渠：现状改建后的金家堰节制闸闸址处左右两岸空地范围较大，具备开挖导流明渠的基本条件，但均需破堤开挖。小清河左岸隶属高青县，土地大多位于小清河分洪道范围内，便于协调，右岸隶属桓台县，土地多为桓台县的基本农田，难以协调，因此，在小清河的左岸开挖导流明渠，河床上下游修筑围堰。

导流明渠开挖时应离小清河堤脚外侧一定的安全距离（按10 m计），确保小清河堤防的安全稳定。导流明渠长约380 m，底宽约20 m，边坡1∶2，改建后的金家堰节制闸闸址处上游河道河底高程约3.9 m左右，下游河道河底高程约3.6 m左右，小清河左岸堤顶高程约13.6 m左右，堤脚外侧空地平均高程约10.0 m左右，导流明渠上游设计进口底高程4.0 m，下游设计出口底高程3.7 m，最大渠深约10 m，根据明渠均匀流计算公式确定导流明渠内水深约2.01 m，流速约1.31 m/s，共计开挖土方11.40万m3，需临时占地1.58 hm2，占用期12个月。为了确保渠道的防冲性能，需要对渠道水位以上0.5 m高度范围以内的渠坡及渠底进出口30 m范围内进行护砌，采用编织袋装土护砌，厚约0.5 m。同时为满足工程施工期间场区内的交通要求，需在导流明渠上架设临时交通桥1处，考虑到该桥为临时工程，因此选用钢板桥结构型式。

2）上下游围堰：上游围堰堰顶高程按导流明渠内进口处水位（6.01 m）加安全超高（0.5 m）再加波浪爬高与壅高之和（0.5 m）确定，即上游围堰堰顶高程为7.01 m，最大堰高3.28 m；下游围堰顶高程按导流明渠内出口处水位（5.71 m）加安全超高（0.5 m）确定，即下游围堰堰顶高程为6.21 m，最大堰高2.63 m。围堰结构型式采用当地的土石围堰，断面尺寸为：上游围堰顶宽4 m，考虑到下游围堰兼顾两岸交通要求，堰宽为6 m，上下游围堰边坡均采用1∶3，共需填筑围堰约0.5万m3。

3）截流：根据施工进度计划及节制闸所处河道的水文气象特点，截流时段选择在截流设计流量相对较小的11月份进行。考虑到改建拦河闸所处河床比较平缓，地质条件相对较好，同时结合国内在截流方面的施工经验，本工程截流方式采用单戗立堵法，回填料利用导流明渠开挖土方，自左岸向右岸进占施工，截流龙口设在交通条件较好及回填料充足的河床左岸，便于截流施工期间发生险情的抢险。

2.2 利用胜利河、杏花河分流全断面导流方案设计

在改建金家堰节制闸上游的小清河主河槽内修筑围堰挡水，利用节制闸上游的胜利河分洪闸将小清河上游来水引至胜利河内，再通过胜利河与杏花河之间开挖的导流明渠将水分流至杏花河内，最终排至小清河下游河道内，同时为了防止节制闸下游河道回水，可将老闸下闸挡水，待改建后的节制闸具备调蓄功能后，再对老闸进行拆除。

1）围堰：现状胜利河分洪闸进口处高程为6.2 m，该处小清河河底高程为4.7 m，为了保证小清河上游河道来水分流至胜利河内，需要在改建金家堰节制闸上游的小清河主河槽内修筑临时围堰挡水，且需保证小清河河道内的水位高于胜利河分洪闸进口处底高程。根据导流明渠水力计算，非汛期11月至次年4月改建后的金家堰节制闸上游小清河河道内最大水深约2.28 m。上游围堰顶高程按堰前正常挡水水位加安全超高（0.5 m）再加波浪爬高与壅高之和（1 m）确定，即上游围堰最大堰高5.28 m；下游可利用老闸下闸挡水不再修筑围堰。围堰结构型式采用当地的土石围堰，断面尺寸为：顶宽4 m，边坡采用1∶3，共需填筑围堰约0.6万m3。围堰迎水面采用复合土工膜防渗，其上采用编织袋装土护砌，厚约0.5 m。

2）胜利河清淤：为了保证小清河上游来水利用胜利河顺利分流至杏花河内，需要对所利用的胜利河局部淤积严重的河段进行清淤，共计开挖土方约3.3万m3。采用挖掘机开挖，推土机推运至河道一侧弃置。为了便于弃土区复耕，弃土前需要对弃土区表层土进行剥离，剥离厚度约0.5 m，共计剥离表土约1.4万m3。胜利河局部护坡已破损严重需要拆除，采用挖掘机拆除。

3）危桥防护：现状危桥上下游阻水严重，利用胜利河分流河段疏通期间，极大可能造成危桥倒塌，安全隐患严重，为了降低分流期间危桥的安全隐患，减少水流对危桥基础部分的冲刷，需要对其水位以上0.5 m高度范围内的基础部分采取防护处理措施，采用浆砌石围封方式。

4）导流明渠：现状胜利河与杏花河并不连通，需要在胜利河与杏花河之间开挖导流明渠。导流明渠长约 400 m，底宽约 20 m，边坡 1∶2，胜利河清淤后河底高程约5.5 m，破路及破堤处高程约14 m左右，周边空地平均高程约10.5 m左右，导流明渠上游设计进口底高程5.5 m，下游设计出口底高程5.1 m，根据明渠均匀流计算公式确定导流明渠内水深约1.88 m，流速约1.42 m/s，共计开挖土方7.4万m3，需临时占地1.6 hm2，占用期12个月。为了确保渠道的防冲性能，采用编织袋装土护砌渠坡及渠底进出口，厚约0.5 m。

为满足工程施工期间破路及破堤段的交通要求，需在导流明渠上架设临时交通桥2处，考虑到该桥为临时工程，因此选用钢板桥结构型式；主体工程完成后还需对破坏的混凝土道路进行恢复。

3 导流方案选择

利用新挖导流明渠全断面导流方案：导流明渠土方开挖量较大，施工相对单一，占地数量少，投资较省，约为254.97万元。

利用胜利河、杏花河分流全断面导流方案：为了抬高小清河内的水位，围堰填筑量大，且分流期间不仅需要对所利用的胜利河河道进行疏通，对危桥基础部分进行防护，同时还需在胜利河与杏花河之间开挖导流明渠，两次破路施工，受周围环境干扰性大，总工程量大，占地多，投资较大，约为320.92万元。该方案虽然对危桥进行了防护处理，但胜利河河道疏通期间可能扰动危桥基础，造成桥梁倒坍，存在安全隐患。

综上比较，两个导流方案虽都能满足主体工程施工的导流条件，但新挖导流明渠全断面导流方案安全系数较高，导流建筑施工相互干扰性较小，对周围环境影响较小，占地数量较少，投资省，便于实施，故采用新挖导流明渠全断面导流方案，以确保工程顺利完工。