耿楼枢纽复线船闸工程设计中有关问题的探讨

王静清 邓 伟 龙际俊

耿楼枢纽复线船闸工程设计中有关问题的探讨

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一、工程概况

耿楼枢纽位于沙颍河河道上，现状由节制闸和一线船闸组成。枢纽处沙颍河河道近期防洪标准为20年一遇，远期防洪标准为50年一遇。由于一线船闸通航能力已不能满足当地经济社会发展要求，故在一线船闸和左岸堤防之间新建复线船闸。拟建复线船闸为Ⅳ级船闸，两船闸纵轴线平行且相距55.36m。复线船闸上、下闸首顺水流向长度均为30m，采用钢筋混凝土结构。上闸首底坎高程24.00m，下闸首底坎高程20.50m，闸首两侧设输水廊道。闸室为钢筋混凝土倒“∏”型结构，长240m，底板顶高程20.50m。引航道采用不对称布置，上、下游导航墙长度均为60m，辅导航墙以圆弧线形与一线船闸辅导航墙连接。

颍河左堤自桩号27+617.3～29+376.4段为复线船闸布置影响段，长1759.1m。依据两船闸共用引航道宽度不小于75.0m，上游航道左侧导航墙采用直立式挡墙和边坡组合结构，预留外滩地宽20m，确定现有堤防退建32.8m，基本与现状堤防平行布置，退建堤防总长988m。退建堤防兼顾沙颍河治理远期规划要求，堤顶宽6.0m，堤顶高程采用50年一遇水位加1.5m超高，确定为39.41m。

二、设计中存在的有关问题

1.闸顶高程的确定

根据《船闸总体设计规范》（JTJ 305-2001）中有关规定，船闸非挡水前缘闸首的闸门顶高程应为上游设计最高通航水位加安全超高确定；船闸挡水前缘闸首的闸门顶高程应为上游校核高水位加安全超高确定；船闸上游校核高水位可采用枢纽的校核洪水位或非常运用水位。

根据耿楼复线船闸初设报告，复线船闸上闸首闸顶高程按50年一遇设计洪水位37.91m加超高0.5m，考虑启闭机布置另加0.2m安全富裕，确定上闸首闸门顶高程为38.61m。复线船闸上闸首具有防洪功能，在汛期节制闸行洪时，船闸闸门需关门挡水，故其闸顶高程应按上游校核高水位加安全超高确定。由此可见，船闸设计规范中闸顶高程是按上游校核高水位加安全超高来确定，而初设报告中闸顶高程是按设计水位加安全超高来确定，两者存在差异。

根据《船闸总体设计规范》（JTJ 305-2001）中的描述，船闸闸顶高程的确定需考虑上游校核高水位及安全超高两个因素。沙颍河河道远期治理标准为50年一遇，设计洪水位为37.91m，但河道工程一般无校核标准，故枢纽在确定其校核洪水位、船闸在确定上游校核高水位时缺少一定的参考。此外，由于在河道上修建了节制闸、船闸构成拦河枢纽，节制闸闸上水位局部存在一定的壅高，此种影响因素未在船闸安全超高值中进行考虑。

2.行洪能力问题

耿楼枢纽中一线船闸及复线船闸不参与行洪，洪水由节制闸下泄。节制闸按20年一遇防洪标准设计，50年一遇防洪标准校核。该闸为12孔，单孔净宽7.5m，泄流能力如表1。

根据泄流能力分析，当河道发生50年一遇及以下洪水时，均可从节制闸过流。当河道发生50年一遇以上洪水时，节制闸过流能力不足。

复线船闸建设后，船闸与左岸堤防之间仍保留20m宽滩地，但由于船闸上下闸首均与左岸堤防之间设连接堤（堤顶高程与左岸退建堤防堤顶高程一致）以起到封闭作用，阻断了可作为行洪通道的滩地，对河道行洪有一定影响。

耿楼枢纽右岸原有一条老河道，由于当地建设发展需要，老河道进出口已被封闭，周围被改为湿地公园，老河道已丧失了行洪能力。

耿楼枢纽处左岸滩地、右岸老河道均无法分泄洪水，若节制闸不进行扩建，将难以承泄50年一遇以上标准的洪水。

3.交通桥桥墩距堤脚过近问题

闸上交通桥总宽9.5m，荷载等级为公路-Ⅱ级。桥梁与左岸堤防立交，跨堤处桥墩位于堤防迎、背水侧堤脚。根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），桥墩不应布置于堤身设计断面以内。桥墩的布置最好与堤脚保持一定距离，以减小对堤防的影响。若桥墩离堤脚过近，桥墩处容易形成渗漏通道，改变堤防的渗径，影响堤防的渗流稳定；另外，在桥墩施工过程中，对堤身将产生扰动，影响堤防安全；若桥梁运行时桥墩震动过大，对堤身也有不利影响。

三、几点建议

1.船闸闸顶高程应考虑河道远期防洪标准等因素综合确定

根据《淮河流域综合规划》，沙颍河远期防洪标准为50年一遇。故本次船闸的新建应考虑沙颍河的远期规划治理目标。节制闸目前过流能力不足，远期是通过扩孔或其他方式进行加固暂未确定。但就复线船闸来说，作为耿楼枢纽防洪体系的一部分，应根据整个枢纽远期的防洪任务，确定其设计洪水标准，合理确定闸顶高程，以保证船闸本身的安全。

在平原河道上，拦河节制闸的设计防洪标准宜与河道的防洪标准相匹配。考虑到沙颍河河道远期治理标准的提高，或遇超标准洪水利用堤防超高强迫行洪，为保障水闸工程安全并减少对河道行洪的影响，节制闸设计可根据两岸堤防标准与安全超高情况，按闸上设计水位加一定的超高（如0.5～1.0m）作为复核其闸顶高程、闸室稳定和结构安全的校核条件。节制闸确定了合适的校核条件后，再据此确定船闸上游校核高水位，进而确定上闸首闸顶高程。

由于节制闸的存在，闸上水位局部存在一定壅高。船闸设计中的安全超高还应考虑由于闸上水位壅高而产生的影响值。

2.应研究枢纽遇超标准洪水时的泄洪方案

根据过流能力计算，耿楼节制闸遭遇50年以上洪水时过流能力不足，故应研究超标准洪水时的泄洪方案，以保工程安全。

节制闸右岸有一段老河道，进、出口分别位于节制闸的上、下游侧，目前由于当地发展需要已将其进出口封堵，废弃使用。可考虑将该段老河道重新投入使用，对河道进行疏浚，岸坡进行防护，恢复其行洪的功能。这样可以适当增加河道的行洪能力，保证工程安全，更好地促进当地发展。

目前节制闸右侧为枢纽管理区，地势较为开阔。为了从根本上解决节制闸遭遇超标准洪水时过流能力不足的问题，可考虑对节制闸进行扩孔加固，以增加其泄量。

复线船闸建成后，考虑到其需要防洪，故在上闸首与左岸退建后的堤防之间设一道连接堤以起封闭作用，堤顶高程39.50m。若短期内节制闸没有进行扩建，老河道也没有恢复行洪功能，即节制闸遭遇超标准洪水时过流能力不足时，该段连接堤阻断了可作为行洪通道的滩地，对河道行洪有一定影响。超标准洪水来临时，在保证复线船闸、闸上交通桥以及左岸堤防安全的前提下可考虑将该段连接堤破开缺口以使左岸滩地变成临时的行洪通道，分泄洪水。行洪时主要会对复线船闸的闸室段边墙产生影响，此时边墙与左岸堤防共同起挡水作用。另外行洪时洪水对交通桥产生影响，主要为对桥墩的冲刷作用。故在设计中应对以上因素进行考虑。

3.近堤桥墩处应采取合理防护措施以保堤防安全

近堤桥墩施工过程中，由于施工位置离堤防较近，对堤防将产生一定影响，基坑开挖时应尽量减少对土体扰动。施工时可在开挖处四周采用钢板桩护壁，减少开挖放坡及对周围土体影响。基坑回填时，如边坡较陡，回填土与基土结合可能不紧密，结合面可能出现开裂、沉陷等现象，影响回填质量。可在回填前将基坑内积水、石块、杂物和表层土清除后再进行回填，填筑土料应满足设计和规范要求。对于近堤脚不具备放坡条件的承台基坑，可采用打夯机分层夯实，回填压平后，再拔除钢板桩，桩孔应立即做回填处理。

桥梁在运行期间车辆荷载的作用下，桥墩对周围土体产生扰动，易形成空隙从而导致接触冲刷等渗透破坏，故应采取截渗措施以保堤防安全。

堤防截渗一般在迎水侧设截渗墙，以达到延长渗径的目的。按照截渗墙施工工艺的不同，一般有深层搅拌法、高压喷射灌浆、混凝土防渗墙等形式。

本工程设计时可根据地质条件和工程实际，通过技术经济方案比较，合理确定堤防采用的截渗措施。

四、结语

耿楼复线船闸是耿楼枢纽的一个重要组成部分，不仅承担着船闸本身的过船作用，同时也承担着河道的防洪任务。因此，在复线船闸工程设计中不仅要充分考虑船闸自身的安全、运用情况，同时也要考虑耿楼枢纽所在河道远期治理标准的提高对复线船闸工程的影响等问题■

（作者单位：1.淮河水利委员会水利水电工程技术研究中心 233001 2.安徽省阜阳市水利规划设计院 236000）

（专栏编辑：周 权）