浅谈漠阳江双捷拦河闸重建工程设计特点

段自力

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510635)

1 概述

针对全国7 000多座建于20世纪50—70年代的大中型水闸的建设标准低、施工质量差，水闸老化失修严重，影响水闸功能正常发挥的问题，2013年2月，中央启动了全国范围内的大中型病险水闸除险加固的工作任务，并组织国家发展改革委、水利部编制了《全国大中型病险水闸除险加固总体方案》[1](以下简称《总体方案》)。《总体方案》要求通过对水闸主要机电设备的更新改造和主体工程及主要配套建筑物的改造、加固和拆除重建，恢复或提高水闸建设标准，消除安全隐患，同时进行管理体制和机制改革，保证水闸功能长期正常发挥。阳江市漠阳江双捷拦河闸等共18座大中型水闸被纳入《总体方案》。

2 工程概况

漠阳江双捷拦河闸工程始建于1958年，1960年3月建成并投入使用，是一宗以灌溉引水为主，结合航运、发电等任务的大(2)型水利枢纽。原工程由拦河闸、船闸、东西总干渠道、电站等组成，拦河闸全长为419.0 m，设72孔控制闸门，船闸1座，长为100 m，东西两岸设灌溉引渠进水闸各1座，上游建有防洪堤为1 200 m。经过50多a的运行，工程逐渐老化。2009年3月经安全鉴定为4类闸，需拆除重建[2]。2014年3月经广东省发展和改革委员会批准立项，2014年9月，广东省水利厅批复了《广东省阳江市漠阳江双捷引水工程拦河闸重建工程初步设计报告》[3]，工程于2015年10月开工，2017年4月通过下闸蓄水验收并投入使用，2020年10月正式通过完工验收。

因原设计标准低于现行规程规范的相关规定，重建工程确定为原工程任务是I等大(1)型水利枢纽。设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为200年一遇，最大过闸流量为5 276 m3/s，拦河闸总宽度为413.06 m，单孔净宽为12 m，共28孔，采用两孔一联整体式结构。拦河闸重建工程概算总投资为30 338万元，建成后灌溉1万hm2，捍卫下游的1.33万hm2农田和25万人口，对受益区工、农业生产发展和人民生活水平的提高起到重要的作用。

3 主要工程设计特点

工程设计秉承严谨务实、开拓创新的原则，重点解决了水闸重建与枢纽其他相邻建筑物如电站、船闸、灌区取水口等的协调布置，既能充分发挥各建筑物自身功能又能保证水闸安全可靠运行的水闸布置方案及消能方式；塑性防渗墙布置和应用；针对本工程闸基地质缺陷的地基处理方案；超标准洪水水毁的应急处理方案；水利工程功能性与美观性有机结合等关键技术问题。工程投入使用3 a多，经受多次洪水考验，得到了当地政府、运行管理单位及群众认可，社会经济效益显著。

3.1 考虑多因素影响的工程总体布置和消能分区方案

本工程项目从实际出发，仅对枢纽挡水建筑物水闸及左岸土坝进行拆除，保留枢纽左岸的船闸及东干渠取水口与枢纽右岸的电站及西干渠取水口。双捷拦河闸左岸布置有不列入本工程范围的双捷船闸，右岸布置有电站、电站引水渠及灌区引水的东干渠，同时双捷水闸还是左岸渡莫村、陈屋村与右岸双捷镇之间的重要交通道路。因此，在水闸的重建选址选线，施工围堰布置，充分考虑对现有建筑物、后期运行管理以及对当地环境的影响和村民通行要求，将坝址选择在原址，坝轴线左岸右岸在工程的选址略向上游移动4 m。除在一期工程建设期半年内，临时占用左岸船闸上下游引航道作为施工道路，在整个建设期，不影响左右岸灌区取水及电站引排水，将工程建设对枢纽工程运行的影响降低至最低。本工程枢纽布置见图1所示。

图1 漠阳江双捷拦河闸重建工程枢纽布置示意

双捷拦河闸拦截河道宽度约413 m，最大上、下游水位差达7.55 m，上、下游河床的平均高差为4.5 m。从水闸调度原则和行洪安全考虑，采用位于河道中心的Ⅱ区节制闸作为泄洪主通道采用二级消力池，河道两侧的Ⅰ、Ⅲ区采用一级消力池的消能分区布置最为经济合理。但考虑右岸电站引水渠取水口排漂和尾水渠出口冲淤，左岸船闸下游引航道冲淤要求，需要水闸在下游水位降低的情况下，开启Ⅰ、Ⅲ区水闸排漂和冲淤，最终选定分区消能，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区均采用两级消力池，Ⅰ、Ⅲ区的二级消力池略短略浅，Ⅱ区二级消力池稍长稍深的消能布置方案。将河道的深泓线恢复到河道中部，保证了河道两岸建筑物的安全[4-5]。本工程消力池分区布置见图2所示。

图2 漠阳江双捷拦河闸重建工程消力池布置示意

工程建成后，水闸消能充分，运行安全，电站运行良好，发电效益显著，说明工程消能整体布置合理，保证了枢纽的原功能的发挥。

3.2 防渗系统布置及塑性混凝土的应用

本工程防渗系统与一般拦河闸工程的防渗布置存在一定差异，因水闸左右侧存在未纳入本次重建的电站和船闸，防渗系统难以穿过电站和船闸至左右岸坝头，形成完善的防渗系统。为保证水闸及消力池等建筑物的安全，防止出现绕坝渗漏破坏，在防渗系统穿过水闸后，在水闸两侧左右岸小岛折向下游，并与施工期结合考虑，与左、右岸施工横向围堰高喷防渗帷幕相接。工程实践证明，本方案不仅解决了左岸船闸地基和右岸电站绕渗的不利影响，根据近年来的监测数据反映，防渗效果明显[6]。

本工程采用了塑性混凝土防渗墙。塑性混凝土防渗墙具有弹性模量低、极限应变大、对周围土体的适应性强、和易性好的特点，又具有成本低、成墙整体性好、厚度均匀连续、质量可靠、防渗效果和耐久性较好等优点[7-8]。工程实践中，采用掺膨润土的塑性混凝土，塑性混凝土质量更容易得到控制和保障。塑性混凝土施工采用两钻一抓法，具有施工速度快、对槽壁扰动小、槽底淤积少的优点，同时能保证槽壁稳定、墙体质量和防渗效果。塑性混凝土防渗墙设计主要技术要求、施工配合比[9]及施工质量检测见表1。

表1 塑性混凝土防渗墙设计技术要求、施工配合比及施工检测/(kg/m3)

3.3 针对浅埋液化层等地质缺陷的不同地基处理方案

双捷拦河闸闸址建基面大部份位于含砾中粗砂中，地质情况良好。但右岸闸室地基(桩号闸坝纵0+000～0+059.440)及右岸挡墙地基为中细砂层，该层承载力稍低，且存在砂土液化现象，需进行地基处理。针对该层分布不大，且埋深不大的特点，为减少相邻侧闸室的沉降差，加快施工进度和节约工程投资，采用了施工简便和质量容易控制的振冲碎石桩方案。但考虑右岸挡墙上游建有管护中心宿舍楼，距离挡墙施工场地较近，为保证宿舍楼安全，采用振动较小的的水泥土搅拌桩复合地基以提高承载力，采用水泥土搅拌桩围封处理液化砂层进行加固处理[10-11]。工程建成后经过3 a多运行，未出现不均匀沉降、裂缝、变形等现象，设计的地基处理方式经济有效。

3.4 超标准施工洪水水毁应急处理

受2016年1月28日超标施工洪水[12]影响，导致二期原旧闸垮塌，造成原旧闸底板冲刷，施工期临时采用抛石防护，但5#～11#闸孔闸室段、上游铺盖、下游消力池有不同程度的冲刷，局部高程在建基面以下，针对突发情况，迅速研究对一期围堰和一期已建水闸基础的保护应急处理方案：拆除一期上下游横向围堰，保留并加宽纵向围堰，依靠纵向围堰覆盖，保护新闸与旧闸、新闸与原河床连接部位。纵向围堰堰顶及背水侧(拆除横向围堰后为迎水侧)坡面采用200 mm厚C20砼防护。纵向围堰原迎水侧保留块石钢筋笼护坡护脚。同时，用抛石将消力池及底板段冲坑抛填，然后浇筑砼至原高程，恢复汛前旧闸底板、消力池。同时，为增加泄洪能力，拆除洪水中保留的16孔的中间13孔上部结构，保留靠右岸岸边的3孔。另外，一期基坑内旧闸在汛期暂时保留。

二期施工过程中发现，由于对旧闸冲毁部位及时防护，围堰及一期闸室主体结构未受到破坏，二期施工中，对冲刷部位进行清理，采用中粗砂分层进行碾压回填，其中上游铺盖、下游消力池部位相对密度不小于0.65，闸室段部位相对密度不小于0.7，防渗墙上下游部位进行水泥灌浆补强处理的加固处理方案。

3.5 生态保护、水文化与工程设计的有机融合

本工程设计将生态环境的保护理念和本工程建设的各个环节相结合。为减少左、右岸防汛仓库区、现状管理楼房以及具有一定历史价值的花草林木，设计过程中本着生态环境和工程建设和谐共同发展理念，针对左、右上游挡土墙的设计方案进行了论证深化设计。采用尽量少搅动现状挡土墙基础、施工简单、节约投资的贴坡式挡土墙方案，对现状挡墙进行加固处理，完好无损地保护了左右两岸的现有建筑物和植被，得到业主和周边群众的称赞。

双捷拦河闸旧闸作为“阳江八景”之一，在当地具有较高的知名度，本次重建也受到当地老百姓的高度关注。为重建双捷拦河闸的美丽胜景，新建的拦河大闸建筑物的外观造型和装饰设计坚持从功能出发，以人为本，结合了传统阳江水景特色文化元素，构图新颖、简洁干练，色彩明快，富有传统气息。设计过程中，结合景观设计，水闸照明设计过程中，不仅考虑了水闸运行调度照明负荷，还预留景观照明用电负荷需要，并在闸室多处预留了景观照明接口。本工程枢纽夜景灯光效果示意见图3。本工程改善了沿岸城市景观，强化整治区段与城市整体相结合，人与自然相结合，使双捷拦河闸区段成为具有滨河风光和地方文化特色的现代水利工程管理片区,为市民外游憩息提供了场所；提升阳江市独特的山水城市景观。

图3 漠阳江双捷拦河闸重建工程枢纽夜景示意

3.6 为群众办实事，解决群众实际需要

原旧闸上仅通过2 m宽的交通桥连接左右两岸，年久失修、狭窄的桥上经常穿梭各种摩托车和行人，十分危险且不便利。为了方便两岸居民和枢纽管理，采用人车分流设计，工作桥面宽为6 m，人行通道设计宽为1.5 m。工作桥的建成不仅方便了村民出行，提高了通行的安全性，而且是一项听民意、体民情、暖民心的工程。

4 结语

漠阳江双捷拦河闸重建工程是阳江市政府的重点工程，由于旧闸多次出险，重建的新闸也备受群众关注。工程设计以务实、创新的精神，精心设计，特别是应急处理过程中，以保护人民生命财产为己任，听从组织安排，明确工作职责，充分发挥专业技术能力，迅速做好应对突发事件的设计方案，得到了业主充分肯定，为工程建设的迅速恢复和投资控制提供了有力技术支撑。在解决工程技术难题的同时，注重实现了水工程与水文化、水生态的有机融合，新闸成为当地一道亮丽风景线，设计产品和服务质量均得到各方认可。工程建成后经过多次洪水考验，运行安全稳定，工程质量优异，社会经济效益显著。