淺談平原地區泵閘設計過程中的常見問題與解決措施

【摘要】泵閘在我國治理河道水環境過程中發揮著重要作用，其不僅具備防洪擋潮、灌溉、調節水位等功能，同時它在調節水環境與水生態方面的積極作用也不容小覷。對此，相關建設單位需要結合平原地區河道水環境的具體情況，著重探討泵閘設計中常見的問題，并就此采取合理的解決措施，從而為今后泵閘設計行業的健康發展積累經驗。

【關鍵詞】平原地區；泵閘設計；常見問題；解決措施

一、平原地區基本概況及泵閘設計的重要性

中國有四大平原，即東北平原、關中平原、長江中下游平原以及華北平原。其中，經濟最為富庶的長江中下游平原總面積約16萬平方公里，不僅地勢低平，且地面高度大多在50米以下，有些地區的海拔甚至不足5米。這里河網縱橫，湖泊眾多，素有“水鄉澤國”之稱。但是每逢汛期，流域內普降暴雨使河水猛漲，進而在長江干流出現特大洪水，再加上當地自然生態環境相對惡劣，會使洪澇災害等日益加重。基于此，我國不斷加大了對長江中下游河道的治理力度，且形式多樣的水利工程更是為當地防洪抗災、農業經濟發展提供了重要保障。想要充分發揮水利工程的積極作用，確保泵閘設計的合理性、科學性以及可行性就勢在必行。

二、當前平原地區泵閘設計過程中的常見問題

1、從基坑圍護設計的角度來看

基坑工程作為一項綜合性極強的系統工程，其在泵閘工程建設中有著重要作用。其中，在基坑圍護設計中常見問題有以下幾點：第一，土壓力的選擇問題。基坑設計的第一步就是選擇合理的土壓力，一般情況下，設計師會借助庫侖土壓力理論以及朗肯土壓力理論來計算出主動土壓力值以及被動土壓力值。而在實際工程建設中，圍護結構的位移值常常會小于計算值。如果不對此進行修正，就會導致計算出的主動土壓力值小于實際值。可以說，土壓力值的選取關鍵在于理論誤差與人為因素；第二，支撐結構設計問題。支撐結構常常出現在深挖基坑環節中，并起到維持圍護穩定性的作用。有些工程會借助鋼管來對圍護進行支撐，但是施工中一旦出現疏忽，就會讓鋼管的預應力達不到要求，使支撐向上拱起，影響到連接薄弱部位。同時支撐間距不恰當也是一個重要問題，間距太小，不僅浪費材料，還會增加支點影響應力傳導，而間距太大，則會影響到整個結構的穩定性；第三，重力式擋土墻的設計問題。重力式擋土墻常被用于淺基坑圍護設計中，借助水泥土的強度，大大增加擋土墻的整體強度，使樁體連續性較好。但是如果在采用擋土墻時沒有考慮當地地質條件以及基坑深度，就會增加擋土墻發生位移的幾率，進而影響到圍護的穩定性等等。

2、從閘門設計的角度來看

在水利工程建設事業發展至今，泵閘閘門除了要具備基本的雙向擋水、防洪排澇等功能外，還需要滿足景觀要求，確保其可以與周邊環境相協調。另外，有些地位的閘門設計還應該滿足游艇通航需求。在設計泵閘閘門時，設計師需要前期收集整理大量閘門設計基礎資料，包括該水利工程等級、形式以及布置；當地水文地質條件、氣象條件、漂浮物；閘門材料、制作、運輸以及安裝；地震、地質及其他特殊要求，以此來確定閘門的荷載與具體操作方式。另外在閘門選型以及布置方面，要遵循安全可靠、操作靈活、維修方便的原則，正確處理閘門與取水輸水建筑物之間的關系，滿足工程各項使用要求。可以說，想要在保證閘門應用作用的基礎上，盡可能的降低設計建造成本，是需要進行大量的調查取證工作的。但是現實是，依然有部分設計人員沒有到達現場進行實地勘察，相關準備工作也不充分，致使泵閘閘門設計存在很大紕漏，并直接影響到最終的使用效果。

三、新時期有效解決平原地區泵閘設計過程中常見問題的措施建議

1、選擇合適的泵閘基坑圍護方案

在基坑圍護設計過程中，需要結合施工環境以及當地地質條件，對該區域的含水量、孔隙比、壓縮性、強度、靈敏度以及滲透性等土質特性進行勘測，并關注上述土質特性給基坑外側靜止土壓力以及主動土壓力、被動土壓力的影響。如果在土質特性作用下，靜止土壓力與主動土壓力增大，則被動土壓力就會相應減小，進而導致墻體變形或者墻底滑移量增加。與此同時，土質特性還可能會使基坑開挖后坑底土的回彈量增加，對工程樁產生較大上拔力。所以在設計時，需要重點驗算工程樁的抗拔能力。對此，相關企業需要選擇更加科學、可行的基坑圍護方案。目前，較為常見且穩定性較高的基坑圍護形式為鉆孔灌注樁+支撐方案。具體實施過程中，需利用鉆孔灌注樁作為圍護墻體，并在墻后距離圍護樁一定距離處設置一排封閉的三軸水泥土攪拌樁隔水帷幕。該方案常被用于泵閘主體結構最大開挖深度較深的工程中，且對鉆孔樁圍護墻墻體剛度的要求較高，能夠實現對基坑周邊變形的有效把控。

2、泵閘閘門設計需要注意的要點

第一，在進行閘門防滲排水設計時，需要根據閘基地質情況以及上下游水位條件等進行設計計算，其涵蓋防滲排水設施的布置、形式設計、泵閘地下輪廓布置、構造及尺寸等內容，同時還需要設計計算泵閘實際防滲、排水設施布置、形式、構造以及尺寸等；第二，水利設計。主要包括驗算過流能力、擬定閘門控制運行方式以及設計計算消能防沖。其中，影響泵閘過流能力的因素主要有設計水位的變化、孔口斷面形式以及尺寸變化、涵洞長度變化及斷面尺寸以及消能防沖設施變化等。在設計時，需要重新計算和審核泵閘過流能力，特別是要注意流態的變化，從而確保泵閘閘門的安全性以及使用功能。

四、結語

綜上所述，泵閘作為我國水利工程建設中的重要組成部分，其設計的科學性以及合理性，不僅關系到其擋水灌水功能的發揮，同時在促進我國經濟發展方面也起著重要作用。對此，要針對當前平原地區泵閘設計過程中基坑圍護設計以及閘門設計可能存在的問題，選擇合適的泵閘基坑圍護方案，注意泵閘閘門設計要點，不斷完善泵閘工程的安全性以及可靠性，以此來維護人們的正常生產生活。

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