门坎哨拦河闸除险加固工程方案设计

李 帅，龙菲菲

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概况

门坎哨拦河闸位于浑河水系主河段红头山镇境内干流上，位于清源县红透山镇门坎哨村村东，是一座具有灌溉效益的水闸，担负着闸址以下246.67hm2水田的灌溉任务。

该工程设计于1990年，始建时设计洪水标准采用5年一遇，过闸流量为670.79m3/s，校核洪水标准采用10年一遇，过闸流量为1460.31m3/s。工程由进水闸、泄沙闸、自由溢流堰和自溃土堤等组成。拦河闸长度为200.0m，溢流坝堰型为WES实用堰，戽流消能，堰高1.2m，堰上分散布设10孔泄沙闸，每孔净宽2.5m。

2013年8月，清原县发生洪灾，浑河北口前水文站出现6720.00m3/s洪峰流量，重现期为300年一遇，受其影响的门坎哨拦河闸绝大部分被冲毁，残余部分已无法利用。

此次除险加固设计，工程等别为大（2）型Ⅱ等工程，主要建筑物设计洪水标准为20年一遇，校核洪水为50年一遇，消能防冲建筑物设计洪水标准为20年一遇，50年一遇洪水复核，拦河闸正常高水位149.58m，设计水位151.92m，校核水位153.18m。

2 水闸除险加固方案拟定

2.1 橡胶坝方案（方案一）

维持拦河闸轴线基本不变，主河道布置橡胶坝，橡胶坝左侧布置泵房、右侧集中布置2孔泄洪冲沙闸，泄洪冲沙闸右侧岸边重建进水闸室，并对闸址上下游部位淤积的泥沙进行疏浚清淤，对近处堤岸护坡加固。

拆除原溢流坝砌石体，由原溢流坝改造为橡胶坝，坝高1.6m，橡胶坝分4跨，单跨长59.5m，溢流前缘长度共241.0m，橡胶坝充胀顶高程149.60m，底板顶高程148.00m；在橡胶坝右侧新建2孔泄洪冲沙闸，单孔宽3.0m，中墩厚1.5m，边墩厚1.0m，底板顶高程147.80m，橡胶坝和泄洪冲沙闸均采用底流消能；橡胶坝左侧布置橡胶坝控制泵房，橡胶坝充水水源通过盲沟从上游河道内取水；重建右岸进水闸室，共2孔，孔口尺寸1.5m×1.2m（宽×高），进水闸底板顶高程148.50m，高于泄洪冲沙闸底板高程0.70m，结构尺寸及控制高程与现状进水闸基本相同；泄洪冲沙闸、进水闸闸门均为平板钢闸门，采用手动螺杆启闭机控制；橡胶坝、泄洪冲沙闸、进水闸均坐落于圆砾基础上；对河道进行适当清淤，对两岸原有护坡的残缺损坏部位进行修补加固。

2.2 闸坝结合方案（方案二）

维持拦河闸轴线基本不变，主河道采用泄洪冲沙闸和自由溢流坝结合布置形式，重建进水闸室，对闸址上下游部位淤积的泥沙进行疏浚清淤，对近处堤岸护坡加固。

拆除原溢流坝砌石体，右岸集中布置10孔泄洪冲沙闸，总长116.5m，单孔宽10.0m，中墩厚1.5m，边墩厚1.0m，分缝墩厚2.0m，底板顶高程147.80m，闸门采用电动启闭方式。闸室上游设置顺水流方向长度为5.0m的混凝土水平铺盖段，下游接消力池。左岸新建自由溢流坝，坝轴线沿垂直河道方向布置，总长133.5m。溢流坝坝高3.6m，坝顶高程149.58m，底宽7.2m，建基高程145.98m。溢流坝分9个坝段，靠近泄洪冲沙闸的坝段长13.5m，其余8个坝段长均为15.0m。左岸边墩与左岸边墙结合布置，右岸边墩与泄洪冲沙闸左闸墩结合布置。溢流坝下游侧设1道深0.5m的齿槽，后接消力池和海漫。重建右岸进水闸室，共2孔，孔口尺寸1.5m×1.2m（宽×高），进水闸底板顶高程148.50m。

3 方案比较

1）拦河闸布置方面：方案一多布置1个泵房，方案二多8孔泄洪冲沙闸，2个方案难易程度相近。

2）过流能力方面：方案一在设计洪水时上游水位比方案二低0.41m，校核洪水时上游水位低0.23m；方案一的过流能力大于方案二，出现差别的原因是方案二有133.5m长的自由溢流坝段相对阻水，而方案一橡胶坝坍坝后河道全断面过水。所以，在过流能力方面，方案一优于方案二。

3）施工方面：方案一在浇筑橡胶坝底板混凝土、两孔泄洪冲沙闸、进水闸、泵房和取水盲沟施工时，可同时作业，施工干扰少，仅安装橡胶坝袋时需要先完成底板混凝土，但安装橡胶坝袋比较简单，不占直线工期，而且两孔泄洪冲沙闸金属结构安装量少。方案二需要先浇筑底板混凝土，然后施工10孔泄洪冲沙闸闸墩、检修平台、启闭机排架、工作平台和起闭机房，最后金属结构安装和启闭设备安装调试，而且安装调试工作量比方案一大很多，还要预埋闸门和启闭机埋件，每道工序必须按顺序进行，占直线工期长，施工工序也比方案一多且繁杂。所以，在施工方面，方案一优于方案二。

4）运行管理方面：方案一的橡胶坝坝顶自由溢流泄水，高水位时自动坍坝泄洪，无需人工操纵，排洪安全度高，消耗电能少，日常检修维护工作量较小，管理方便。橡胶坝袋使用寿命为20年左右，如果把更换橡胶坝袋成本计入运行费用，方案一的年平均运行费稍高于方案二，当坝袋漏水需要修补时，可用草袋做临时围堰进行坝袋破损修补。方案二采用电动启闭机操纵闸门，消耗电能多，汛期需要值班人员不间断值守，随时开闸泄洪；如果长期开闸，又失去了水面景观，钢闸门及其启闭设备的日常维护工作量比方案一大很多。在运行管理方面，方案一优于方案二。

5）防止泥沙淤积方面：方案一，在进水闸进口附近集中布置2孔泄洪冲沙闸，闸底板高程低于橡胶坝底板高程0.2m，低于进水闸底板高程0.7m，橡胶坝底板高程低于进水闸底板高程0.5m，橡胶坝、泄洪冲沙闸可同时冲沙，可以基本解决进水闸口门的淤积问题。方案二与方案一的泄洪冲沙闸闸底板高程相同，但方案二的133.5m长溢流坝段不具有拉沙功能，在拉沙效果上较方案一稍差。

6）景观方面：橡胶坝充胀后的袋顶仍低于两岸路面，当坝顶溢水时宛如瀑布飞泄，在阳光映照下泛出银光闪闪。方案二的拦河闸机房高于路面，本来波光粼粼流水潺潺的优美水带被高大的建筑物拦腰截断，破坏了基本形成的沿河风景。所以，在景观方面，方案一远优于方案二。

7）工程投资方面：方案一、二投资见表1，由表1可以看出，方案一工程投资比方案二少152.2万元，方案一优于方案二。

表1 橡胶坝方案和闸坝结合方案投资比较

4 结语

通过上述比较得知，在布置上2个方案难易程度均等，在防止泥沙淤积、过流能力、施工、运行管理、景观和投资方面方案一均优于方案二。橡胶坝方案的最大优点是泄洪安全，对于建在城区的挡水建筑物尤为重要。综合分析，推荐选用方案一，即橡胶坝方案。门坎哨拦河闸除险加固工程方案的比较分析可为类似工程提供借鉴、参考。