劉家道口樞紐工程建設與管理創新實踐探討

董超，任偉偉

（1.沂沭河水利管理局河東河道管理局，山東 臨沂 276000；2.臨沂市第三十四中學，山東臨沂 276000）

劉家道口樞紐是沂沭泗河洪水東調南下續建工程的重點項目，是實現沂河洪水東調入海的關鍵性控制工程。其主要作用是控制沂河上游來水，在沭河大官莊樞紐工程的配合下，使80%的洪水經石梁河水庫、新沭河東調入海，騰出駱馬湖、新沂河部分蓄洪泄洪能力以接納南四湖南下洪水，同時兼有蓄水、灌溉、排沙和交通等綜合效益。該工程于2005 年12 月開工建設，2010 年4 月竣工驗收并移交運行管理。劉家道口樞紐工程的建成和有效管理，進一步完善了沂沭泗地區防洪體系，提高了沂沭泗河中下游地區的防洪標準，對保障魯南蘇北地區經濟社會又好又快發展具有十分重要作用。

1 工程設計與建設

作為東調南下工程的重要組成部分，劉家道口樞紐曾于上世紀70 年代初規劃興建，建成了樞紐工程中的彭家道口分洪閘。由于當時經濟困難等原因而停緩建，致使統籌解決沂沭泗地區防洪問題的東調南下工程擱置多年。1991 年國務院《關于進一步治理淮河和太湖的決定》和此后的國務院治淮治太會議，將劉家道口樞紐作為治淮重要項目，要求加快建設。為協調推動工程上馬，2003 年1 月水利部召開東調南下及南水北調東線工程省部聯席會議，確定了治淮19 項骨干工程并對相關工程統籌做出一攬子安排。

劉家道口節制閘是我國平原河道上規模最大的節制閘，閘門凈寬大，擋水高，地處郯廬大斷裂帶上，工程所在地曾于公元1668 年發生了相當于里氏8.5 級大地震。為解決劉家道口節制閘設計和施工中的技術難題，研究創新了多項新技術、新工藝，積累了豐富的經驗，取得了良好的成效。

1.1 國內寬高比最大的弧形閘門

劉家道口節制閘弧形閘孔的尺寸16m×8.5m，弧門半徑11m，支鉸高度8.2m，閘門設計水頭8.2m。由液壓啟閉機啟閉，是9 度強地震區目前最大的弧形閘門，也是國內高寬比最大的弧形閘門。為確保閘門結構技術先進、經濟合理、安全可靠，工程建設部門深入研究該種門型的整體受力和變形特點，確定弧門支撐采用了“A”型斜支臂箱型結構，為驗證這一結構的穩定性，進行了空間三維有限元計算分析，結果表明劉家道口節制閘大跨度表孔弧形閘門的結構布置合理，門葉結構和“A”型斜支臂箱型結構安全可靠。

1.2 閘門及啟閉機潤滑技術

自潤滑球面軸承自動調整能力強，對閘門的偏移和位移不敏感，能在一定范圍內調節偏斜和位移，而不影響軸承中的壓力分布；由于球面滑動軸承的滑動面為球形，能承受徑向與軸向兩個方面的力；球面軸承具有很好的自潤滑性能，可避免圓柱軸瓦滑動軸承常見的“抱軸”現象發生；球面軸承避免了圓柱軸承邊緣產生的較大邊緣應力。實現了閘門計算理論模型（鉸接點）與實際的統一，切實提高了閘門運行的可靠性，同時解決了工程管理、維護等問題。

1.3 預應力混凝土閘墩新技術

劉家道口節制閘共36 孔，每孔凈寬16.0m，為國內平原河道跨度最大的弧形閘門，最高擋水高度8.2m，且位于臨沂郯城縣8 度強地震區，鑒于工程的重要性，設計地震烈度按9 度設防。由于閘門水推力較大，利用普通鋼筋混凝土結構難以解決弧門支座與閘墩的連接部位及閘墩局部受拉區混凝土抗裂或限裂問題。工程設計中采用預應力混凝土閘墩新技術，預應力錨索布置在錨體支座與支座連接部位及閘墩局部受拉區，并施加預應力，以抵消弧門推力所產生的拉應力，從而保證了結構承載能力及正常使用要求。經監測，錨體支座與支座連接部位及閘墩局部受拉區在正常使用情況下均處于受壓狀態，目前工程運行正常。

1.4 弧形閘門液壓啟閉機總體布置優化技術

在國內首次研究提出了弧形閘門液壓啟閉機總體布置優化技術，采用總造價為目標函數，研究了液壓啟閉機總體布置優化設計方法，該方法適用于端部和中部支承型式液壓啟閉機的各種布置尺寸和開度工況，能夠最大范圍地獲得弧門液壓啟閉機的整體布置最優，確定啟閉機容量和工作行程的最佳組合值，為提高水閘設計水平建立了參考模式。此外，該優化方法可顯著降低工程造價。

1.5 連續抗滑齒墻技術

劉家道口節制閘閘墩位于中等風化的泥質砂巖上，基巖抗剪強度較低，設計中閘墩底板采用兩道抗滑連續齒墻，一道設在閘底板前端，另一道設在弧形閘門底砍下部，根據閘墩穩定及抗滑齒墻的強度和剛度要求，連續齒墻底板以下深度需要4.5m，解決了風化泥巖地基閘墩抗滑穩定問題，施工方便，大大縮短了施工工期。

1.6 橋頭堡及調度中心建筑造型設計

在綜合臨沂市建筑規劃、道路交通、開放空間配置、景觀系統構架等多方面要求后，提出的劉家道口節制閘橋頭堡建筑設計方案，造型新穎美觀，設計層次豐富，富有文化底蘊，符合當地城市規劃要求，并形成獨具特色的濱水區景觀。

1.7 電氣及自動化設計技術

電氣設計采用計算機網絡技術、信息采集技術、自動監控技術、通訊技術，網絡采用100Mbps 全雙工交換式光纖網，實現了工程現代化管理。計算機監控系統采用分布開放式結構，具有高度的分散性、實時性、可靠性、開放性和互操作性等優點，正逐步成為水利系統自動化控制的主流；電視監視系統利用先進的以太網技術、光纖通信技術、動態圖像壓縮與傳輸技術等，實現遠方監控閘室的運行、閘上下游及公路橋全景和泵房、配電室、中控室、發電機室內全貌的閉路電視系統。該套系統先進實用，自動化水平高，為樞紐工程的調度管理和安全運行提供科學依據和技術支持。

2 工程管理與運行

為提高劉家道口樞紐工程管理運行水平，水利部批復成立劉家道口水利樞紐管理局隸屬沂沭河水利管理局，是在原有管理單位的基礎上升格為具有行政職能的副處級事業單位。主要任務為負責管理劉家道口節制閘、彭家道口分洪閘、劉家道口灌溉放水洞，樞紐以上沂河13.01km 河道及兩岸堤防，樞紐以東分沂入沭6.28km 水道及兩岸堤防的工程管理運行、防汛、維護等工作。

多年來，工程管理單位始終堅持以工程管理的制度化、法制化和現代化為目標，加強領導，完善措施，全面推行水利工程的組織管理、安全管理、運行管理和經濟管理，保障了樞紐工程的安全運行。

2.1 制度建設促規范

在建章立制方面，制定完善了工程檢查、觀測、維修養護、檔案管理等涵蓋各個方面的100 多項規章制度，讓管理工作有章可循，給管理工作提供了強有力的規范化保障。同時，加強監督和檢查，切實提高制度執行力，使管理工作向“規范化、精細化、科學化”扎實推進。

2.2 先進科技是保證

先進科技的利用是樞紐現代化管理的保證。劉家道口水利樞紐利用水情信息系統，及時掌握上游來水，根據上級調度指令啟閉閘門，合理調配水資源。通過122 路監測監控系統，對樞紐、河道進行24 小時全天候實時監控，實現了科學調度洪水和科學管理洪水的目標。

2.3 精細管理夯基礎

劉家道口樞紐在工程管理和維修養護中進一步堅持“管養分離”“養重于修，修重于搶”原則，將工程檢查、觀測、維護、考核等日常管理工作落實到每一天，堅持水閘經常性試車，有效保證了工程的安全可靠、啟閉靈活、運用自如。

2.4 依法行政作保障

樞紐工程安全管理工作責任重大。為落實責任，依法管理，劉家道口樞紐積極開展流域水行政管理工作，涉河建設項目監管規范有序，為沿河人民生命財產鑄就了一條水事平安線，為依法治水、依法管水提供了安全保障。

3 結語

劉家道口樞紐工程投入運行以來，蓄水曾達到設計最高蓄水位60.0m，泄洪流量已超過設計流量的50%以上，安全運行良好。樞紐2010 年泄洪8.9 億m3，2011 年泄洪20 億m3，2012 年泄洪32.3 億m3。特別是2012 年7 月7 日至10 日，流域出現強降雨并造成沭河干支流發生近二十年最大洪水，本次暴雨洪水降雨歷時長、強度大、洪水暴漲暴落、旱澇急轉、支流來水量大、城市內澇嚴重，劉家道口水利樞紐泄洪流量達到7270m3/s，工程經受了洪水考驗，為下游山東、江蘇兩省二十多個縣區、4638 萬人口及5412 萬畝耕地提供了防洪安全保障■