東風港擋潮閘施工導流設計方案的選擇

梅澤本 ，董德學，婁西國

（1.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014；2.濰坊市水利建筑設計研究院，山東 濰坊 261031）

濱州市東風港擋潮閘工程位于徒駭河東風港南，秦口河與徒駭河交匯處下游，距徒駭河入海口約18 km。擋潮閘級別為1級，主要建筑物級別為1級，次要建筑物級別為3級。工程主要建設內容為：新建12孔擋潮閘、閘上生產橋、海堤、防汛道路、觀測設施和管理設施等。

1 導流方案初選

1.1 導流標準

本工程為1級永久建筑物，根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2004），按導流建筑物保護對象、失事后果、使用年限和圍堰工程規模等因素，經綜合分析確定本工程主要建筑物的導流建筑物級別為4級。本工程施工圍堰為土石結構，根據確定的導流建筑物類型和級別，確定4級土石結構導流建筑物設計洪水標準為重現期10年。

1.2 導流時段

徒駭河流域屬于大陸性氣候，雨熱同期，降雨季節性強，流域內多年平均降水量564 mm，降水年內分配不均，主要集中在汛期，汛期（6～9月）多年平均降水量約占全年降水量的77%。閘址處是徒駭河和秦口河洪水下泄通道，汛期要配合防汛調度，為避免增加河道阻水障礙，汛期不安排施工，只在非汛期內安排施工。本工程擋潮閘閘室段、上下游連接段和交通橋、兩岸防潮堤等可同時進行施工，工序基本互不干擾。

綜上所述，受水位影響較大的主體工程在一個非主汛期內基本可以完成，同時結合導流流量計算成果，確定本工程的導流時段安排在10月初至翌年5月底。

1.3 導流流量和海潮位

根據水文計算，在非汛期（10月初至翌年5月底），郝家溝入徒駭河10年一遇上游洪峰流量為12.4 m3/s，秦口河入徒駭河10年一遇上游洪峰流量為67.1 m3/s，徒駭河閘址處10年一遇上游洪峰流量為456 m3/s；閘址下游海潮10年一遇最高潮位為2.11 m。

1.4 施工導流方式

根據本工程的工程規模、建設工期要求及現場的施工導流條件，擬定兩個施工導流方案，并進行技術經濟比較。

1）方案一：全斷面圍堰法導流。本工程受水位影響的施工項目包括擋潮閘、閘前交通橋、閘上游河道岸坡護砌及閘上游河床開挖等，上述工程擬在一個非汛期內完成。影響工程施工的河流有3條，分別是：郝家溝、秦口河和徒駭河。工程施工前開挖郝家溝至秦口河、秦口河至徒駭河以及徒駭河至閘址下游河道的導流明渠，將郝家溝、秦口河的河水導入徒駭河后，連同徒駭河水一起導入閘址下游徒駭河河道內。在以上3條河道入基坑的進口處和閘址下游側分別填筑橫向圍堰，在閘址左右兩側填筑縱向圍堰，將擋潮閘和岸坡護砌等工程圍封在一個基坑內，通過施工降排水措施即可進行干地施工。

2）方案二：全斷面圍堰法結合分期導流。本工程場區范圍較大，主要工程內容集中在擋潮閘和生產橋位置，其余工程部位工程量較小且較分散。根據工程內容和現場條件，本工程分兩期施工，一期先施工擋潮閘主體工程、生產橋、海堤、下游連接段和部分上游連接段等工程；二期施工上游連接段和右岸海堤剩余部分工程。

2 導流建筑物設計

2.1 全斷面圍堰法導流設計

2.1.1 導流明渠設計

1）水力計算。明渠過流能力按明渠均勻流計算，為確保明渠正常水深時不致漫灘，按不同底高程、底寬、縱向比降進行調算，綜合確定導流明渠各項參數。

2）郝家溝導流。郝家溝位于閘址左岸，擋潮閘施工時在郝家溝上游修筑圍堰將郝家溝截斷，同時在郝家溝以南灘地上開挖導流明渠至秦口河，將郝家溝來水導流至秦口河。導流明渠斷面底寬5 m，底高程約為-1.0 m，兩側邊坡 1∶4，縱向比降1∶1 000時，過流流量為14.4 m3/s，大于設計流量12.4 m3/s，滿足過流要求。

3）秦口河導流。開挖秦口河至徒駭河導流明渠，將郝家溝引入秦口河的水以及秦口河自身河水導入徒駭河。按明渠均勻流公式計算，擬開挖導流明渠斷面底寬20 m，底高程約為-1.0 m，平均溝深 1.80 m，邊坡 1∶4，縱向比降 1∶1 000 時，過流流量為88.3 m3/s，大于設計流量73.1 m3/s，滿足過流要求。

4）徒駭河導流。在閘址右側灘地上開挖一條導流明渠，將郝家溝、秦口河及徒駭河自身河水導入閘址下游的徒駭河河道內。按明渠均勻流公式計算，擬開挖導流明渠斷面底寬50 m，底高程約為-1.5 m，平均溝深 2.9 m，邊坡 1∶4，縱向比降1∶1 000 時，過流流量為 462.4 m3/s，大于設計流量456 m3/s，滿足過流要求。

2.1.2 徒駭河圍堰設計

1）堰前水位。圍堰使用期間最不利工況下，下游圍堰堰前水位為海潮非汛期10年一遇最高潮位2.11 m。上游圍堰在使用期最不利工況下，右岸灘地海水漫灘，上游來水通過導流明渠和右岸灘地下泄，此時按束窄河床進行泄流能力水力計算，通過計算上游水位壅高，從而得出上游圍堰堰前水位。經計算，水位壅高0.13 m，上游堰前水位2.24 m。

2）圍堰頂高程。經計算，上游圍堰頂高程為3.42 m，下游圍堰頂高程為3.29 m。

3）圍堰斷面設計。根據地質勘探資料，閘基地基在主河槽段為淤泥，表層土主要為③層粉細砂，厚度較小，巖性單一，具中等透水性，會出現較大的動水壓力，在滲流作用下，可能會發生滲透變形破壞，工程地質條件差，圍堰斷面應考慮滲水和防止流砂等問題。橫向圍堰根據鋼板樁、模袋砂等圍堰型式技術和經濟方面比較，綜合確定橫向圍堰選用模袋砂圍堰；縱向圍堰采用土圍堰，與橫向圍堰形成封閉基坑，頂高程與上下游橫向圍堰平順連接。

2.1.3 郝家溝、秦口河圍堰設計

郝家溝和秦口河出口處的圍堰設計方法與徒駭河圍堰相同。郝家溝圍堰堰前水位為0.2 m，堰頂高程為1.38 m；秦口河圍堰堰前水位為0.6 m，堰頂高程為1.78 m，均采用模袋砂填筑圍堰。

2.2 全斷面圍堰法結合分期導流設計

方案二中一期的主要導流建筑物包括郝家溝導流明渠、徒駭河導流明渠、主基坑上下游圍堰及縱向圍堰等均與導流方案一的設計標準一致，僅在工程布置及規模上略有差異。二期圍堰圍擋部位為擋潮閘部分上游連接段護岸、護坡，擋潮堤下游護坡等，工程部位分散，工程量較小，施工期短，在各部位分別填筑土圍堰擋水。

根據擋潮閘設計，閘前正常蓄水位為1.40 m，二期圍堰頂高程取2.00 m。圍堰就近用灘地土填筑，根據工程部位地形，圍堰高度為1.00～5.50 m。

3 方案比選

3.1 經濟技術比較

根據兩種導流方案的設計，進行經濟比較。經計算，投資對比見表1。方案一為2 546.24萬元，方案二為2 305.02萬元，方案二較方案一節省投資241.22萬元。

根據前述方案設計，方案一與方案二的導流建筑物具有大致相同的施工工藝及施工難度，因此在施工技術方面差異較小。

表1 施工導流方案投資對比表 萬元

方案一將所有擬建工程圍護在一個大的基坑內，有利于工程整體推進，全面施工，更能滿足工程進度要求。缺點：一是秦口河至徒駭河的導流明渠穿過區域為規劃建設的人工島，征遷難度較大，實施困難；二是基坑面積較大，擋潮閘主體工程不能在完全封閉的條件下施工，外圍滲水量大，基坑施工排水工作量大。

方案二將擋潮閘主體部分作為一個獨立的施工單元，并在四周進行截滲圍封，可以大大減少施工期滲水影響，降低排水工作量，有利于施工。缺點是需進行二期圍堰修筑，圍堰的填筑及拆除工作量較大，且分兩期施工，施工工期略長。

3.2 方案選定

綜合導流方案一和方案二的經濟、技術比較結果，根據經濟合理的原則，本著有利于工程施工，有利于保障工程進度的前提，建議選擇方案二。

4 結語

本工程位置接近河道入海口，施工期間受上游河道來水和下游潮水的雙重影響，施工導流難度較大；另外此類工程場區地質條件復雜，對工程施工安全措施提出了更高的要求，因此導流建筑物的設計與施工還應做更進一步的研究論證，以期能夠采用最為經濟合理安全的措施來保證工程的順利實施。