蟠龍口水閘工程設計的關鍵問題分析

王緯一 廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司

在水利工程水閘設計中，要充分考慮實際情況，對周圍環境進行詳細的調查研究，嚴格按照要求實施其各方面的設計，確保水利工程的質量和安全。盤龍口水閘位于封開縣平豐鎮盤龍河出口，西江右岸。閘址距盤龍河口約300m。是一座集防洪、排水、發電于一體的中型跨壩涵洞。與盤龍底共同承擔防洪任務。水閘始建于1965年，后于1973年、1975年、1998年、2005年四次加固，形成現有規模。閘涵總長75.58m（竣工時45.5m，1998年入口16.18m，2005年出口13.8m）。共3個孔，凈寬3.5m，進口底高程7.8m，出口底高程6.8m。

1.水閘的選址要求

在河流順直、河勢相對穩定的河段設置控制閘或泄洪閘。為節約成本，可將其放置于新河段彎道處進行切割和矯直。引水閘門、引水閘門或引水閘門應設在河岸基本穩定或稍下游的直河段，但不能設在險堤地段和重點保護城鎮的下游堤段。排水閘或泄洪閘應設在出水口通暢的低洼處，排水閘應設在靠近重要內澇區和泄洪區的老堤線上。擋潮閘位置應靠近河口，岸線和岸坡穩定，灘地泥沙變化小，上游河道有足夠的蓄水量。

2.水閘總體布置

2.1 樞紐布置

本工程重建水閘于在西江干堤蟠龍口段(樁號0+113.28)，水閘中心線與所在堤防軸線垂直，上游連接段河道與西江支流蟠龍河平順連接，下游出口與西江相接。水閘由引水渠、進水口、箱涵段(穿堤箱涵)、閘室段(包括閘室、檢修平臺和閘門啟閉機房)、消能防沖(消力池、海漫)等建筑物組成。

2.2 引水渠

蟠龍口水閘新閘址向右側移了56m，需將蟠龍口河水引入水閘新閘址進口，蟠龍口堤上側為大片灘地，有條件開挖引水河道將上游來水引入新閘址處，引水渠底寬30.5m，底高程8.00m，長117.3m。

2.3 進水口

水閘進水口C25砼護坦長25m。水閘進口采用喇叭口，兩岸采用扶壁式砼擋墻連接。

2.4 箱涵段

考慮水閘穿堤箱涵填土較高，墻頂荷載較大，單跨跨度不能太大，跨度過小又不夠經濟，參照相關工程經驗取單跨寬度6.0m，考慮閘門的尺寸及結構問題，閘孔不宜做得過高，若閘孔太低箱涵內水流會變為有壓流，經綜合分析箱涵單孔凈空尺寸取6.0×8.0m，共3孔。水閘箱涵分為6段，均為連體C25鋼筋混凝土箱涵，箱涵總長63.12m，進口底高程8.00m，出口底高程7.00m。箱涵底板厚0.8m，過水凈寬18m，邊墻厚度0.8m，隔墩厚度0.8m。箱涵段設1道截水環，厚1.5m，寬0.5m。

2.5 閘室段

閘室段長13.7m，總寬度23.6m，為平底閘，共有3孔，單孔凈寬6.0m，邊墩厚1.20m，中墩厚1.6m，為使水流平順，將中墩進出口設置成半圓形。水閘采用鋼筋混凝土結構，底板頂面高程7.0m，底板厚1.5m，上、下游兩端設齒槽，閘基面高程5.50m，齒槽底高程為4.80m。閘室在16.50m高程設檢修平臺，在27.50m高程設啟閉機房。閘室下部結構采用C25砼，上部結構采用C 30 砼。左側下游有一水電站，從舊閘左側閘孔邊墻開孔(3.0m×3.6m)引水發電，閘址右移后，保持原有的邊孔引水發電方式，在左側邊孔左側邊墻開孔(3.0m×3.6m)與引水發電箱涵連接，緊挨開孔側設置閘室，引水發電涵閘室寬6m，在16.50m高程設檢修平臺，在26.00m高程設啟閉機房；引水箱涵長36.88m。

2.6 出口段

閘室下游設消力池，消力池段總長54.50m，池深1.8m，緊接閘室出口為1:4斜坡段，長18m，池身長36m，寬29m，消力池底板頂面高程2.50m，池底板厚度2.0m。消力池為鋼筋砼分離式型式，底板與側墻為獨立結構。消力池兩側墻頂高程為11.50m～7.00m。

消力池下游設C 25 砼海漫，長84.2m，底板厚0.8m.尾部設C25砼齒槽底寬0.5m，深2.0m。湖灘及海漫段河道左右兩岸采用扶壁式擋墻與兩岸堤防連接。

3.水利工程中水閘設計的注意事項

3.1 穩定問題

在正常使用水閘時，受水期前水位普遍偏高，導致水閘前水位與流量相差較大，導致水平壓力過大。另外，當閘門完成時，如果正常使用時沒有蓄水或沒有水相，則會產生較大的豎向荷載，使得基礎的實際壓力會大大超過地基的承載力，從而導致地基變形或地下室的擠壓，這很容易在閘和基礎之間滑動，這就是為什么在閘的建造過程中必須保證地基的面積，以便有效地減小基座上的壓力荷載。

3.2 滲流問題

如果水閘用于水管理，則前水位和下游水位之間會有差異。另外，側向封閉會造成壓力的平衡，這對道路兩側的連接建筑物及其穩定性有很大的影響，也會導致邊坡處的現象，從而增加閘門底部壓力。如果滲水量的數量過大，會影響水閘的蓄水功能。

3.3 沉陷問題

軟地基很容易壓縮，如果建設在軟土地基上，它是在水閘自身和外部荷載的作用下建立的，特別是當從平底盤到地基的荷載分布不均勻或底層樓層荷載分布不均勻時，沉降現象更為可能。降低地板的類型也會導致水閘掉落或閘室傾斜。如果嚴重的話，可能會把水閘弄壞，這對水閘的正常工作會有很大的影響。

3.4 沖刷問題

當水閘開啟時，當下游水位非常平坦或沒有水時，在水位差的影響下，流速增大，一旦剪切面過大，水閘底部被掏空，這巨大的能量就會嚴重擾亂下游。此外，水閘兩側通常存在軟弱巖土層，如果在建造水閘時打開過多的漏洞，一旦打開一個漏洞，就會發生折疊流，嚴重干擾流量通告，影響水閘的安全性和穩定性。

4.水利工程中水閘設計的研究分析

4.1 水閘的組成及規模確定

上接段的作用是將水流引導至閘室，使其不受排泄，同時對河岸和河床起到保護作用，防止其排水。與此同時，它和水閘一起具有抗洪水作用。閘室位于水閘的主體位置，其主要任務是控制水位、控制流量、防裂、防剪。包括底部設計，下部連接部分主要用來消除流經閘門的剩余能量，使水流在閘門內均勻分布，減緩流速，避免堵塞。閘的大小主要取決于流經閘的流量大小，可分為大閘、中閘和小閘三種。大水閘流量速度大于1000m3/s，中水閘流量速度在100m3/s～1000m3/s之間，小水閘流量速度小于100m3/s。

4.2 水利工程中水閘設計選址的要求

控制閘門或出流口應位于河勢相對穩定的直河段，經技術經濟比較，可選擇在新開河段，彎道為直線，進口門、分流器或防淹門應選擇在河床基本穩定或彎道凹岸上側略位于下游的直線段，但排洪塔不應設在重點保護城市的危險坡和下游坡上，排水口或出流口應設在：低洼處，出水口通暢，排洪塔應設在重要集水區和出口區附近的老堤線上位于。泄洪閘位置應靠近河口，岸坡穩定，漫灘泥沙變化小，上游河道有足夠的蓄水能力。

4.3 水利工程中水閘設計地基的處理方法

對水閘基礎進行處理是十分必要的，它能顯著提高水閘的承載力，避免水閘基礎的倒塌。閘基處理有多種方法，下面介紹了水閘基礎的處理方法：（1）開挖法是基礎處理中較為常用的方法，其最重要的處理方法是對不符合設計要求的超載和巖體結構進行提取，這種方法基本上是簡單的，操作起來也不是很復雜。（2）灌漿法的應用需要借助燃油泵的壓力，然后通過鉆孔、插管等各種可能的方法，將含有水混合物的材料(如水泥)和混合物(如粘土)的水泥混合起來。均勻攪拌后，可灌入巖土層產生的裂縫或混凝土的裂縫和接縫中，（3）防滲墻法需要專用機具，鉆孔或挖洞，并用泥漿加固墻。（4）樁基礎法在垂直荷載較大和集中荷載的情況下，進行找桿過程。（5）置換法主要是在建筑物下面的某一深度開挖軟土層，以加速固結。

4.4 水閘設計中消能防沖設計

用于閘的分離有很多方面的計算不太清楚，很多因素無法確定，所以我們必須進行進一步的研究和探討。它特別包括技術條件和設施的計算和控制，封閉面積和深度的計算和控制，以及河流流量的計算床。給定設計目標和要求的計算，閘的設計往往不是很精確，因此，實現這一要求的目的是消能防沖。

5.結束語

水閘的施工在水電站的設計和施工中起著非常重要的作用。設計要充分考慮實際情況，對環境中的環境進行詳細的研究和研究，嚴格按照要求實施各方面的設計，確保水管理工程的質量和安全。