橡胶坝和水力自控翻板闸的应用与分析

第１５卷　第１期　２０１５住　中　国水运　Ｎｏ．１　２０１５　１月　Ｃｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｒｅｒ　Ｔ　ｒａｎｓｐｏｒｔ　橡胶坝和水力自控翻板闸的应用与分析　陈晓翠　（新疆塔城市水利局，新疆塔城８３４７００）　摘要：加吾尔塔木河及乌拉斯台河城市防洪工程采用橡胶坝和水力自控翻板闸，有效美化了河道环境，既缩短了　工期，又降低了工程造价。　关键词：防洪堤；橡胶坝设计方案；应用与分析　中图分类号：ＴＶ８７　工程概况　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７９７３（２０１５）０１—０１４８—０２　一、瞬时最大风速４０ｍ／ｓ，２０ｃｍ口径多年平均蒸发量为　ｌ，６８５．７ｒａｍ，多年平均年降水量为２８８．９ｍｍ，一日最大降　塔城市处于塔尔巴哈台山前洪积平原上，从西向东有五　条河流穿过市区。即：乌拉斯台河（包括萨孜河支流、发展　河支流及乌拉斯台河干流）、加吾尔塔木河（包括哈尔墩河支　流和加吾尔塔木河干流）、东门外河、师范河、喀浪古尔河。　水量为５６．９ｍｍ。最大冻土深为１．４６ｍ。　２．水文　由于拟修建水域景观，水域景观的修建使两河沟水量在　左公路和南环路区间汇集，两河沟水量在乌拉斯台河南环路　桥处下泄。因此在南环路防洪节点两河沟水量叠加，其余防　洪节点洪水洪峰流量不变。其成果见下表１。　３．工程地质条件　加吾尔塔木河（包括哈尔墩河支流和加吾尔塔木河干流）是　塔城市五条河流之一，该河段防洪对象有地税局家属院、塔　南路大桥、闻琴路大桥、塔城市一小、广场街桥、左公路大　桥、体育馆路、２２　ｌ省道等市标志性建筑，最后汇入额敏河。　据调查和实际工程观测在河流较顺直段建橡胶坝，过坝　区域地貌自北而南可划分为中低山区、低山丘陵、山前　倾斜平原与河流冲洪积平原；中低山区、低山丘陵地形起伏　较大。拟建工程位处塔城盆地，属河流冲洪积平原地貌，地　势由西北向东南缓倾，海拔高程５４２—５３８ｍ。　中低山区、低山丘陵区是地表水和地下水的形成区、转　运区，山前倾斜平原区则是地下水的径流区、赋存区。山区　地下水以基岩裂隙水为主，侧向补给河水，多以下降泉的形　式出现；低山丘陵区、山前倾斜平原区地下水主要为第四系　松散层孔隙型潜水，受大气降水及河流侧向补给。山区河段　河水受降水和融水的补给，水量较丰；河流出山口后进入山　前洪积扇地段，河水大量渗漏补给地下水形成潜流；平原区　北部地下水位埋深３０￣５０ｍ，中部地下水位埋深１０～３０ｍ，　南部地下水位埋深２—１Ｏｍ。左、右岸工程地质条件该段地　貌单元为河流冲洪积平原。河道宽度６－８ｍ，水深　水流较平稳，坝袋不易发生振动，坝袋磨损较少，坝袋使用　寿命较长。如果在河床、岸坡不稳定的河段建坝，将增加维　护费用。因此，在选择坝址时，必须在坝址上、下游均有一　定长度的平直段。橡胶坝在常遇洪水（五年一遇）时，溢流　水深０．３４ｍ，当溢流水深超限时，需按设计洪水（五十年一　遇）时进行坍坝泄洪。　第二道壅水建筑物在２＋９４６位置，在乌拉斯台河中桥以　下，为在修建壅水建筑物后，不影响乌拉斯台河中桥行洪，　回水长度不宜过长，故其坝高不易过高，且由于上游水面的　遮挡也不影响景观效果，因此在此处修建翻板闸比较合适。　翻板闸自身就有泄洪排沙的作用，故不用再设排沙设施。　二、基本资料　１　气象　塔城市属中温带大陆．陛半干旱、半荒漠草原气候，由于　地处盆地地形状态下，形成了气温较温和，在干旱地区相对　０．３￣０．５ｍ，河岸高低不平，高出河水面０．５￣３．Ｏｍ，两岸　多为居民区。　拟建工程处于倾斜平原南部，是地下水的径流区、赋存　区，地下水主要为第四系孔隙潜水，区内主要受大气降水及　河流垂直入渗补给。　三、工程设计　１．工程总体布置　降水量较大，蒸发量较小的气候特点，冬季漫长而寒冷，夏　季短促　炎热，山区热量不足，光照较少，平原区热量较丰　富，光照充足。平原区受大风影响较大，夏季炎热，冬季寒　冷。平原区多年平均气温６．８℃，极端最高气温４２．８￣Ｃ（２００２　年）极端最低气温一３９．２℃（１９６９年），无霜期最长为１７６ｄ，　平均为１３３ｄ，最短为１０８ｄ。多年平均最大风速１７ｍ／ｓ，　为城市防洪兼顾景观工程，在满足河堤布置及有利于行　表１　水域景观修建后两河洪水在加吾尔塔木河南环路桥处叠加成果（单位ｍ。／ｓ）　收稿日期：２０１５—０ｌ一０５　作者简介．：陈晓翠，女，新疆塔城市水利局，水利中级工程师，从事水利工程设计、预算、施工及质量监督等工作。　第１期　陈晓翠：橡胶坝和水力自控翻板闸的应用与分析　４．１ｍ。　１４９　洪和冲砂的前提下，结合河道景观水面要求，在河道左岸桩　号２＋７０６．５、右岸桩号３＋３９ｌ处设置ｌ道坝袋跨度为８０．８ｍ　的橡胶坝，在河道左岸桩号２＋９４６、右岸桩号３＋５９　１处设　置１道净跨为７２ｍ的水力自控翻板闸。这两种类型建筑物　均能起到壅水的作用，能为城市提供一定的景观水面。　２．橡胶坝工程　水力自控翻板闸运行操作时，应控制分时序开启不同的　闸门，有左岸向右岸布置有１２孔水力自控翻板闸门，将其　分为五组，在运行期间，最先开启第三组水力自控翻板闸，　然后依次开启二、四组，最后开启一、五组。最大泄流量不　得超过６ｌｍ３／ｓ，闸前设计洪水位为５２８．８ｌｍ。　（２）水力自控翻板闸基础稳定计算　水力自控翻板闸基础为整体式钢筋砼结构，闸基底部为　河床圆砾石，呈松散～稍密状态，闸底与地基之间摩擦系数　ｆ＝０．５－０．５５。　（１）橡胶坝结构设计　橡胶坝工程为底宽８０．８０ｍ的堵头式橡胶坝，分别位于　河道左岸桩号１＋０５０处。自上游向下看，橡胶坝上游设置　８ｍ长、０．４ｍ厚ｃ２５Ｆ２００Ｗ６混凝土护坦。橡胶坝底板顺　水流方向长６．５ｍ，材料为Ｃ２５Ｆ２００Ｗ６钢筋混凝土。橡胶　坝下游设置消力池，池深０．５ｍ，顺水流方向长１０．０ｍ，材　料为Ｃ２５Ｆ２００Ｗ６混凝土。消力池后设置０．４ｍ厚浆砌石护　水力自控翻板闸为４级水工建筑物，根据　水闸设计规　范　ＳＬ２６５－－２００１的规定，抗滑稳定安全系数不小于［Ｋｃ］　＝１．２；闸室平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底　坦，顺水流方向长１０ｍ。橡胶坝工程边墩高度为２．５０ｍ。　３水力自动控翻板闸门工程　应力不大于地基允许承载力的１．２倍；闸室基底应力的最大　值与最小值之比不大于规范要求。　四、工程方案分析　１．所选坝型既满足用水，又美化环境　（１）水力自动控翻板闸门设计　水力自控翻板闸位于河道桩号（左岸２＋９４６、右岸　３＋５９１）处，由固定坝和翻板闸门组成，固定坝为现浇钢筋　砼结构，砼标号为Ｃ２５Ｆ２００Ｗ６；水力自控翻板闸门、牛腿、　支墩及防护墩采用预制钢筋砼结构，砼标号为Ｃ２５Ｆ２００Ｗ６。　橡胶坝是一种耐久性强抗震性能强美化环境效果好的新　坝型，它应用于防洪方面，可在枯水期冲水成坝蓄水，满足　用水及美化环境的需求，汛期排空坝内水，坍坝过洪，不影　坝长为７２．８ｍ，共设置水力自控翻板闸１２孔，闸门尺寸为　１．５ｍ×６．０ｍ（高×宽）。底板高程５２７．０ｌｍ，支墩长１．３ｍ，　宽０．４ｍ，高１．３６５ｍ。固定坝顺水流方向长５ｍ，底板厚　１．０ｍ，其基础上、下游齿墙深度均为１．５ｍ。　响河道行洪，保证了防洪安全。　２．充分利用橡胶坝，减少了工程造价　橡胶坝用于河道上作为低水头，可以不用常规闸的启闭　机和工作桥等，这样大大降低了工程的规模和费用，减少了　工程造价。　３．充分利用施工围堰或活动围堰，可节省劳力并缩短工期　水力自控翻板闸上游铺盖齿墙深为２．５ｍ，长度为１０ｍ，　上游铺盖采用０．３ｍ厚Ｃ２０Ｆ２００Ｗ４砼现浇衬砌；水力自控　翻板闸后接消力池，池深为０．２ｍ，池长１０ｍ，采用０．３ｍ　厚Ｃ２５Ｆ２００Ｗ６砼现浇衬砌。消力池后接混凝土海漫，长度　用于施工围堰或活动围堰，橡胶活动围堰高度可升可降，　并且可从堰顶溢流，不需取土筑堰可保持河道清洁，节省劳　力并缩短工期。　４．充分利用城区防洪工程．可美化城市环境　为２０ｍ，底板厚０．３ｍ，纵坡０．１‰，末端设挡墙，挡土墙　深度为２．５ｍ。　水力自控翻板闸与两侧防洪堤采用挡土墙连接，两侧防　洪堤堤高２．５ｍ，两侧挡土墙顶高程为５２９．５１，墙高为　用于城区防洪工程，造型优美，线条流畅，可为城市建　设增添一道优美的风景。　（上接第１２５页）　四、结语　设计和分析为类似工程积累经验。　参考文献　…唐献富．沧河渠道倒虹吸河道冲刷与导流堤的防护研究　南水北调，２００８．　通过对南水北调沧河倒虹吸施工期多种安全监测资料的　采集和分析，可以有以下几点认识：　（１）在工程施工前期，建筑物基础沉降量较大，是由于　【２】冯光伟．南水北调中线沧河倒虹吸长度与行洪口门优化设　计【Ｊｌ＿南水北调与水利科技，２００８．　【３】高健．南水北调中线总千渠主要工程地质问题Ⅲ．人民　长江，２００８．　抽取地下水和混凝土浇筑等原因造成，但未出现大位移超量　程现象，随着施工作业的结束，沉降量渐渐收敛，目前基本　处于稳定状态。　（２）从目前监测到的渗透压力数据可以看出地下水渗透　压力较小，而建筑物自施工以来已经渡过了两个汛期，整体　结构稳定性较好，出现渗透破坏的可能性也较小。　【４１黄河勘测规划设计有限公司．南水北调中线总干渠黄河北—菱河　北安全监测报告　．郑州：黄河勘测规划设计有限公司，２００９．　【５】张华安，刘亚莉，成加芝．江苏某岩质边坡监测系统设计　综上所述倒虹吸主体建筑物工作性态正常，各项力学性　能指标均满足施工期安全稳定要求，沧河倒虹吸的安全监测　与分析　６６—７（）．　盐城工学院学报（自然科学版），２０１０，０３：