清水河团结渠枢纽工程水毁原因分析及防治措施

刘 晓

(四川省都江堰东风渠管理处，四川 成都 610081)

2013年7月8—11日，四川省都江堰东风渠灌区发生持续强降雨，局部地区遭受特大暴雨袭击，灌区多条干渠相继超警戒水位，水利工程设施损毁严重，影响灌溉面积3.40万hm2，其中有1.58万hm2因堰坝取水设施损毁而无法取水灌溉，直接经济损失1.13亿元。清水河位于岷江冲积扇上，农垦发达。清水河团结闸枢纽恢复重建工程位于清水河12+080，地处高新西区合作街道办事处。其作用是保证成都市工农业、生活、环境用水，以及郫县、温江团结支渠下游0.35万hm2的农田灌溉，设计流量5 m3/s。工程地处成都平原，地形平坦开阔，地面高程498～500 m，相对高差0.5～2.0 m。地表房屋密集，厂房众多，道路纵横交错，交通方便。

1 枢纽工程水毁原因分析

(1)设计结构不够科学合理，功能相对缺失。早期的都江堰枢纽工程设计参考数据相对有限，设计标准相对较低，存在很多配套工程不完善的问题，例如消能设施缺失或不足，无法及时将洪水下泄能力第一时间消除掉，从而引发对河堤的侵蚀。另外行洪断面相对较小，一旦遭遇洪水无法及时将其有效排除，从而造成洪水漫堤等问题。

同时，坝端设计不够科学合理，缺少牢固的护岸工程，在遭到洪水侵蚀时容易造成坝端冲毁。

(2)枢纽工程原建设施工质量较差，缺少完善的管理。枢纽工程建设年代较久、施工标准较低，对于某些关键位置控制不够严格，从而造成很多位置(如护坡工程、岸堤防护工程等)质量相对较差，再加上工程应用后缺少有效的维护管理，从而造成这些工程容易受到破坏。一旦受到严重洪水侵蚀就非常容易造成水毁问题。

(3)缺少完善的水土保持措施，造成严重水土流失。对于水利枢纽工程来说，水土保持是非常关键的部分之一，但水土保持工程的费用一般在整个枢纽工程中占的比例非常小，水土保持方面的投入严重不足。在洪水高峰期受到强烈侵蚀后大大降低渠道两边涵养水源的能力，从而造成非常严重的水土流失，长此以往必然会导致渠道冲毁问题[1]。

清水河团结渠枢纽工程，因原闸房闸室高度不足，闸孔提升最大高度只能达到3 m，且闸孔宽度仅5 m，造成洪水及漂浮物闸前堵塞，水位壅高。管理房积水深达0.8 m,洪水漫堤，闸侧河堤外坡遭冲刷，团结支渠闸损毁，支渠冲毁另形成通道120余米，导致团结支渠无法正常取水。

2 清水河团结渠枢纽工程水毁问题的防治措施

2.1 加强关键内容设计的合理性

(1)节制闸设计。对原闸室进行改建，闸墩以上结构进行拆除，提升启闭层高度。原金属结构和启闭机保留，只作维护。原闸墩厚1.00 m，沿上游接长原闸墩，3#闸墩加长1.24 m，4#闸墩加长6.50 m。闸房上游新建宽2.50 m的C30钢筋混凝土简支捞渣人行工作桥，闸下游布置C40钢筋混凝土交通桥，桥面宽4.00 m。在原节制闸右岸增加1孔节制闸，设计为开敞式1孔、宽10.00 m、高3.00 m的平板闸，设计过闸流量92 m3/s。闸底高程比原节制闸底高程低0.50 m。

开工后发现原闸墩基础浅，不能满足地基承载要求。及时设计变更，按全部拆除新建3孔10 m×3 m(宽×高)闸门。拆除闸室部分，保留左岸边墩(不影响管理房)闸室下移与消力池衔接，闸后陡坡段置于交通桥下，减少顺水流方向总体长度，以节省投资。闸室左边墩预留开挖距离，闸室向右岸平移。闸孔采用原加宽闸孔的相同设计，底板下沉0.5 m。计算过流能力满足要求。

(2)护岸设计。节制闸上下游右岸重建232 m堤岸，其中119 m护岸采用0.3 m厚C20混凝土衬护，护岸基础埋深均为2 m；54 m长扭面段与闸室边墙衔接；其余段为闸室段。顺坝及平顺护岸冲刷按式(1)～式(3)计算：

(1)

(2)

(3)

式中：hs为局部冲刷深度，m；H0为冲刷处水深，m；n为与防护岸坡在平面上的形状有关，取n=1/4～1/6；Ucp为近岸垂线平均流速，m/s；η为水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α查表1采用；Uc为泥沙起动流速，m/s；d50为床沙的中值粒径，m；γs、γ为泥沙与水的容重，kN/m3；g为重力加速度，m/s2。

表1 不同α下的水流流速不均匀系数η

按照堤防设计规范，其基础埋深应置于堤脚冲刷深度以下0.5～1.0 m，河岸堤基冲刷主要受斜冲水流控制，最大冲坑深度为1.1 m，按规范要求，基础埋深在顶冲段应置于冲坑深度1.0 m以下，非顶冲段应置于冲坑深度0.5 m以下。同时考虑河道下切因素，工程断面护岸基础埋深按2.0 m 计。

(3)消能设计。采用理正岩土软件中的消能工模块计算，在不同流量下消力池尺寸取最不利消力池的长度和深度作为设计依据。根据选定的消力池长度和深度按抗冲和抗浮要求，经计算得所需消力池底板首端最大厚度为0.78 m，由于消力池不长，取消力池底板厚度前后段统一为0.80 m。考虑与保留消力池保持协调一致，闸后消力池深度为1.00 m，消力池长度为35.20 m(含陡坡与消力坎)，池后采用长为10.0 m的C20混凝土，厚为0.5 m的海漫护底。计算海漫最大冲刷深度为4.7 m。海漫后取用深为5.5 m的C20混凝土防冲槽，坡比1∶1.5，海漫后河右护岸采用厚为0.3 m 的C20混凝土衬护与原河岸衔接，堤岸高3.7 m，坡比1∶1.5。

2.2 加强枢纽工程的建设质量

在实际施工中，要进一步提升枢纽工程建设的施工质量，对于清水河团结渠枢纽工程来说，重点从以下几方面来进行：

(1)砂卵石开挖。采用1.0 m3挖掘机对砂砾石层、泥土层、淤泥层分段开挖，人工清基。砂砾石可作回填用，根据该段实际情况选择堆放方式。基础采用全线开工，分段作业。基坑积水采用潜水泵抽排。

(2)砂卵石填筑。堤内回填采用1.0 m3反铲直接开挖回填，88 kW推土机平渣，回填夯实采用13～14 t自行式振动碾碾压6～8遍，并人工洒水，加速砂卵石填筑体的沉降，确保工程质量。堤身主体用砂砾石料回填好后，经过削坡，再进行护坡砌筑[2]。

(3)混凝土浇筑。采用商品混凝土，自卸汽车运输至现场，基础混凝土采用自卸汽车以栈道、溜槽(筒)入仓。基础开挖清理完成后，经检验符合要求方可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑应按设计尺寸、分段位置、分层浇筑，每段混凝土基础必须一次完成浇筑，基槽迎水面需抛填大卵石。建筑物尺寸严格按设计要求控制，并认真进行检查校核，模板支撑牢固后，方可浇筑混凝土。均采用插入式电动振捣器施工，底板部分还要使用平板振捣器整平，脱模后及时进行养护，养护时间不少于14 d。未竣工前需严加看管，以免建筑物遭到破坏。

(4)砌石工程。砌筑用商品混凝土、商品砂浆，选用双胶轮车运输砂浆到施工地点，人工铺浆，人力抬运石料安砌。施工中要求做到混凝土、砂浆饱满，表面平整，外形美观。混凝土、砂浆凝固后要及时进行养护，确保施工质量。

(5)模板工程。为了提升模板强度采取组合钢模的方式，要保证模板表面的平整度、光洁度，这是保证混凝土浇筑质量的基础。确保混凝土结构拆模之后表面的平整度和光洁度，按照工程具体情况来控制模板、支架等强度和稳定性，确保其符合设计标准。

(6)钢筋工程。采用机械加工，5 t自卸汽车运至现场，人工绑扎。在进行钢筋绑扎时一定要遵照设计图纸来进行，避免出现错扎、漏扎等问题，同时也要设置合适的混凝土垫块来确保钢筋保护层的厚度，避免混凝土构件拆模之后发生露筋问题。

(7)闸房施工。采用商品砂浆，人工运输及铺浆，施工前红砖应吸饱水分，挂线安砌。墙体内外砂浆人工抹平，装饰按设计图纸施工。屋面板由专业预制厂生产，5 t载重汽车运输，人力抬运安放。混凝土采用商品混凝土，人力运输，钢模成形，钢筋人工绑扎，施工中搭设脚手架，插入式振捣器浇筑，拆模后及时洒水养护[3]。

(8)金属结构设备及安装工程。本工程主要包括预埋件安装、闸门安装、启闭机安装。

①预埋件安装。根据施工图纸中的预埋件位置进行埋设，其位置偏差不得超过国家及省市相关规范、标准中的规定。

②闸门安装。闸门由专业厂家生产，5 t汽车起重机装，5 t载重汽车运输到现场，5 t汽车吊卸车，5 t电动葫芦吊装。闸门安装程序：安装控制线的测量放样→铰座安装→门叶拼装→吊装前准备→门叶吊装→支臂安装→安装部位防腐、喷涂→止水及其他附件安装→闸门调试。

③启闭机安装。启闭机安装主要工艺为：施工准备→埋件安装→放线→安装→单机调试→与闸门连接试验→验收。

3 结 语

本文主要以清水河团结渠枢纽工程为例分析了工程水毁的原因所在，同时重点在设计、施工等方面提出了针对性的防治措施。通过本文的分析能够对水利枢纽工程防水毁能力提升提供一定参考和帮助，对于推动水利工程发展具有现实意义。