鄄郓河治理工程涵闸设计要点分析

张志荣

（鄄城县引黄灌溉工程管理服务中心，山东菏泽 274600）

1 工程概况

鄄郓河位于山东省西南部，入口在洙赵新河菏泽段中下游，西北靠黄河，东邻郓巨河，自西北向东南流入洙赵新河，是洙赵新河的主要支流，全长47.07 km，流域面积975 km2（其中鄄城县境内长11.57 km，流域面积511 km2；郓城县境内长36.50 km，流域面积464 km2），鄄郓河经过几十年的运行，河道淤积严重，工程老化失修，河道的防洪、排涝、灌溉、改碱功能严重降低，干流堤防隐患较多，大堤坍坑破损，也存在人为挖堤取土，风雨不断剥蚀等因素，河道的堤防已不完整，每至汛期，洪涝灾害直接危及人民群众生命财产的安全。为建立和谐社会，维护人民利益，鄄城县水务局决定对鄄郓河（鄄城县段）进行综合治理改造。

此次工程的任务是通过疏挖河道，修筑堤防提高现有河道的排涝行洪能力；达到涝能排、旱能蓄的目的；通过改建现有桥梁，改变两岸群众交通困难的状况；通过新、改建涵闸和泵站，恢复其排水、引水功能，提高河道的除涝标准到5年一遇，防洪标准到20 年一遇，使治理区形成一个通畅的排涝行洪体系，真正做到涝水排得出，洪水过的去，保护沿线人民生命财产安全，维护流域社会安定和工农业的正常生产，为该地区经济可持续发展创造良好的条件。

此次工程改建涵闸3 座，分别为张庙沟涵闸（38+440）、孙花园沟涵闸（36+640）、胡庄涵闸（35+770）；新建涵闸3 座，分别为史庄沟涵闸（45+380）、王户庄沟涵闸（44+856）、吕庙沟涵闸（44+270）。

2 涵闸总体布置与方案比较

鄄郓河（鄄城县段）治理段两岸现有涵闸结构型式多为混凝土涵管或砖砌拱涵，历经三十年运行，大部分涵洞已年久失修，损坏严重，每当汛期大雨来时，由于涵闸排水不畅，涝水不能及时排出，往往造成洪涝灾害。此次对损坏严重，已不能满足安全运行要求的3 座涵洞进行改建。为了保护支流流域农田，控制鄄郓河水量倒灌，控制引水流量，新建3座涵闸。

2.1 总体布置

此次共改建涵闸3座，新建涵闸3座。涵闸设计标准为10年一遇防洪，涵闸轴线和河道轴线正交，结构型式为1.50×1.80、2×2箱涵，并设铸铁闸门和螺杆式启闭机。

改建涵闸分别为张庙沟涵闸（桩号38+440）、孙花园涵闸（桩号36+640）、胡庄涵闸（桩号35+770）。新建涵闸分别为史庄沟涵闸（桩号45+380）、王户庄沟涵闸（桩号44+856）、吕庙沟涵闸（桩号44+270）。

2.2 方案比较

根据河道流量及现状特点，对涵闸拟定两种不同型式的方案进行比较。

方案一：洞身采用盖板式砌石挡土墙结构；方案二：洞身采用钢筋混凝土箱涵结构。

箱涵结构承载力高，流量及洞径较大或内水压力较大的涵洞多采用箱涵；盖板涵洞承载力相对较低，且防渗条件差，故多用于中等规模及洞顶填土高度不大的无压涵洞。据鄄郓河现状特点及流量，涵闸设计采用箱涵方案。

3 涵闸设计

此次鄄郓河（鄄城县段）治理工程共有涵闸6 座，有两种型式1.50×1.80、2×2。以1.50×1.80 型式为例，进行设计说明。涵闸由上游连接段、进水口、箱涵段、闸室段、消力池段、下游连接段等部分组成。

3.1 工程组成

3.1.1 上游连接段和进水口

上游连接段为梯形断面，采用C30 混凝土连锁块护砌，护砌厚度为0.15 m，护砌长6 m；护底为C30 素混凝土结构，厚0.20 m。进水口设6 m 长翼墙与箱涵段连接，翼墙为C30 钢筋混凝土结构铺盖为C30 钢筋混凝土结构，厚0.40 m。

3.1.2 箱涵

箱涵为C30 钢筋混凝土结构，共1 孔，孔口尺寸1.50 m×1.80 m，壁厚0.40 m，底板厚0.50 m，底部为C15混凝土垫层，厚0.10 m。箱涵长度据穿堤长度决定，每超过10 m，分为两节。考虑防汛交通要求，箱涵改建后堤防回填至设计堤顶高程。

3.1.3 闸室

闸室为C30 钢筋混凝土结构，共1 孔，闸孔尺寸1.50 m×1.80 m（宽×高）。闸底板厚0.60 m，宽2.70 m，长8 m，下设C15混凝土垫层，厚0.10 m。边墩厚0.60 m。闸墩上部设排架、机架桥，排架柱高度根据涵闸具体情况决定，柱厚0.40 m。

3.1.4 消力池

消力池为C30 钢筋混凝土结构，消力池总长8.00 m，其中平直段长0.50 m，斜坡段长2 m，坡比1∶4，后接5.50 m 长平直段，底板厚0.40 m，池深0.50 m。消力池埋设直径50 mm PVC 排水管，间距1.50 m，梅花形布置，排水管末端包土工布，插入反滤体中。

3.1.5 下游连接段

下游连接段包括海漫和抛石防冲槽，其中海漫为C30素混凝土结构，长5 m，厚0.40 m；抛石防冲槽长2.50 m，深1.40 m。两侧为C30现浇混凝土护坡。

3.2 水力计算

3.2.1 闸孔净宽计算

3.2.2 消能防冲计算

水闸消能方式采用底流式消能，按挖深式消力池设计。

①消力池深度计算，消力池深度应满足下列条件：d=σ0-hc"-hs′-ΔZ，经试算，d=0.45 m，设计取0.50 m。②消力池池长计算：Lsj=Ls＋βLj；Lj=6.9（hc"－hc），经计算，Lsj=7.23 m，确定消力池长度8 m。③消力池底板厚度计算：消力池底板厚度根据抗冲和抗浮要求稳定性分别计算，取其中较大者。经计算，t=0.46 m。根据以上数值，确定消力池结构尺寸为池深0.50 m，底板厚0.50 m。

3.2.3 防渗长度布置

按《水闸设计规范》防渗长度拟定公式：L≥CΔH，经计算涵闸渗径长度为15.00 m，设计渗径长度满足要求。

3.3 箱涵基底应力计算

根据涵洞基底应力计算公式：

式中：Pmax—基底最大应力，kN/m2；Pmin—基底最小应力，kN/m2；∑M—所有作用力矩之和，kN·m；B—基础底板宽，m；W—基底的截面矩，m3。

选取箱涵顶部填土最高处进行基底应力计算，经计算，箱涵堤身段完建期基底平均应力为67.63＜110 Pa（地基允许承载力），基底应力满足要求。

3.4 地基处理

根据鄄郓河闸处地勘资料显示，闸基座于③层砂壤土中部，为新近沉积的欠固结土，为液化土层，工程地质条件差，不宜用作天然地基，建议结合截渗、液化、渗透稳定等问题一并处理，可采用复合地基。此次地基处理计划对闸基及翼墙底③层砂壤土进行挖除，并以水泥土换填。

综上可知，鄄郓河治理工程新、改建涵闸设计成果见表1。

表1 鄄郓河治理工程新、改建涵闸设计成果表

4 结语

综上所述，河道治理工程涵闸设计要点分析对河道涵闸工程具有十分重要的工程意义。了解工程概况，从涵闸工程总体布置与方案比较进行涵闸总体布置与方案比较；进而着重围绕工程组成、水力计算、箱涵基底应力计算和地基处理等四方面展开涵闸设计。