商丘市林七水库泄洪建筑物除险加固方案比选

□陈留新（商丘市水利建筑勘测设计院）

一 概述

水库上的泄洪闸是水库枢纽工程的重要组成部分，作为挡水、泄水的水工建筑物，不但起着日常调节库水位、控制出库流量的作用，而且肩负着在汛期宣泄洪水，确保水库安全的重要任务。对水库除险加固工程来说，泄洪建筑物的除险加固往往是重要的建设内容之一。由于其位置重要，泄洪流量一般较大，所占投资比利往往也较大。泄洪建筑物的除险加固不仅事关水库整体除险加固的成败，对整个工程投资也有着较大的影响，其加固方案的选择显的尤为重要。从除险效果、经济效益、运行管理等多方面、多角度的去拟定不同的加固方案，通过详细对比，选定效果明显、效益突出、经济合理的加固方案，是工程前期规划设计阶段的一项重要工作。

二 工程概况

林七水库位于河南省民权县的黄河故道子河上，是商丘市黄河故道上五座串联梯级水库中最上游一座，该水库是一座以城市供水为主，兼有防洪、灌溉和养殖等多种功能的中型水库。林七水库设计最高洪水位65.00m，相应库容5916.00万m3，校核最高洪水位65.51m，总库容7632.00万m3。

林七水库主要建筑物有主坝一座、副坝两座、溢洪道一个、泄洪闸两座。主坝坝长920m，为均质土坝，坝顶高程66.80～67.20m（56黄海高程，下同），坝顶宽12m；两座副坝分别位于水库左右岸，也为均质土坝；溢洪道在主坝以北150m处，底高程61.70m，底宽23m，边坡1:3；北泄洪闸在溢洪道上，6孔，每孔净宽3m，闸底板高程61.70m，南泄洪闸在主坝左肩上，2孔，每孔净宽5m，闸底板高程60.50m，两泄洪闸均为开敞式闸室结构。

2004年1月，林七水库通过了三类坝的鉴定结论，2006年2月，河南省发改委对林七水库除险加固初步设计进行了批复，同意对水库主副坝、泄洪闸等主要建筑物进行除险加固，防洪标准按照50年一遇设计、200年一遇校核。

三 泄洪建筑物现状

（一）北泄洪闸现状

北泄洪闸闸墩、上下游翼墙均为浆砌块石结构，闸底板、机架桥为钢筋混凝土结构，上游护坡为浆砌混凝土块，下游护坡为浆砌块石，启闭机房为砖砌体结构。闸总长108.4m，其中上游段长50.00m，下游段长48.10m，闸室段长10.30m，闸门高度3.0m，闸上设有交通桥。

北泄洪闸存在的主要隐患是：交通桥板应力不足，变形严重；螺杆式启闭机设备老化，丝杆弯曲，制动系统不灵活；钢筋混凝土闸门严重露筋，门槽变形，止水损坏；砌石闸墩分缝张开，位移明显；混凝土闸底板碳化严重；机架桥排架、启闭机梁等主要构件均存在不同程度变形和碳化；启闭机房房顶漏水，墙面剥落；原闸无桥头堡。

（二）南泄洪闸现状

南泄洪闸上游翼墙为圆弧钢筋混凝土扶壁式挡土墙结构，闸室、机架桥为钢筋混凝土结构，下游翼墙为八字钢筋混凝土扶壁式挡土墙结构，下游扭曲面为浆砌块石，下游护坡为干砌混凝土块，启闭机房为砖砌结构。闸总长92.00m，其中上游段长23m，下游段长59.00m，闸室段长10.00m，闸上设有交通桥。

南泄洪闸存在的主要隐患是：闸门碳化严重，止水橡皮老化，漏水严重，关闭不严，支撑滚轮锈蚀严重；工作桥排架及联系梁严重开裂破坏；闸启闭机房漏水，启闭设备俱已老化，机组水箱漏水，锈蚀较严重；上游钢筋混凝土圆弧翼墙与边墩连接分缝张开，分缝处翼墙严重内倾；下游钢筋混凝土八字翼墙与边墩连接分缝张开，分缝处翼墙内倾，最大水平位移25mm，应力不足；原闸无桥头堡。

四 泄洪建筑物加固方案

根据除险加固要求及两泄洪闸现状，我们选择了四种维修加固方案进行比较，废除北泄洪闸，重建南泄洪闸；废除南泄洪闸，重建北泄洪闸；维修南、北泄洪闸；废除北泄洪闸，扩建南泄洪闸。

（一）方案一

本方案为北泄洪闸废除，南泄洪闸拆除重建，并在原北泄洪闸处填筑坝体。

根据调洪演算结果，林七水库在洪水重现期50年和200年时的最大泄流量分别要达到296.00m3/s和348.00m3/s。如采用南泄洪闸单独泄水，经水力计算，闸孔总净宽应为20.0m。本次设计南泄洪闸为4孔闸，闸门净宽5.0m，高4.0m，闸底板高程为60.50m，采用露顶式平板钢闸门，2×8t双吊点卷扬启闭机。上游采用15m长浆砌块石护底、15m长400mm厚C15混凝土铺盖，南北岸护坡均采用120mm厚C15现浇混凝土块，边坡1:3，南岸与大坝连接护至库底，北岸护坡长度15m。闸室与上游护坡之间采用悬臂式圆弧翼墙连接。下游消力池总长19m，，出消力池后铺设15m浆砌块石海漫和25m长干砌块石护底。消力池两岸采用悬臂式八字挡土墙，下游护坡为浆砌块石，八字墙与护坡之间采用浆砌块石扭曲面连接。

拆除北泄洪闸，在原有闸底板上、下游段浇筑混凝土挡土墙，两挡土墙之间填筑均质土坝，土料取自勘探的土料场，要求压实后干密度为16kN/m3，坝底高程61.70m，坝顶高程67.10m，坝顶宽9m，其中柏油路面宽7m。

经计算一至四部分建安量投资为647.38万元。

（二）方案二

本方案为南泄洪闸废除，北泄洪闸拆除重建，在原南泄洪闸处新填筑坝体长12m，由于与主坝相连，其建设标准与应与主坝相同。

北泄洪闸拆除重建，如闸底板仍定为61.70m，经调洪演算闸孔净宽需32m，而北泄洪闸所处地方溢洪道总宽约为23m，两侧均为居民住房，拆迁工作量很大，因此须降低溢洪道及闸底板高程。根据溢洪道宽度的限制，结合方案一南泄洪闸调洪演算成果，确定溢洪道及闸底板均降至60.50m，经调洪演算需4孔，闸门净宽5.0m，高4.0m，采用露顶式平板定轮钢闸门，2×8t双吊点卷扬启闭机。上游采用15m长浆砌块石护底、20m长C15混凝土铺盖，南北岸护坡均采用C15现浇混凝土块。闸室与上游护坡之间采用悬臂式园弧翼墙连接。下游消力池总长19m，出消力池后铺设15m长浆砌块石海漫和25m长干砌块石护底。消力池两岸采用悬臂式八字挡土墙，下游护坡为浆砌块石，八字墙与护坡之间采用浆砌块石扭曲面连接15m。

经计算一至四部分建安量投资为633.94万元。

（三）方案三

本方案南、北泄洪闸均根据检测报告和工程安全复核结果，进行维修，消除隐患，正常运行。

北泄洪闸维修加固措施为:更换闸门、启闭机及机电设备，闸门采用露顶式平板定轮焊接钢闸门（宽×高）3.0m×3.0m，共6扇，配备QPQ-1×100kN单吊点式卷扬启闭机6台；更换交通桥桥板，荷载标准为汽车-10级空心板；机架桥、启闭机房拆除重建及南岸增设桥头堡；闸墩及底板维修，闸墩上部拆除1m，采用浆砌块石重新修建至原闸墩标高，底板表面凿除炭化层，用高标号混凝土回浇，另外上游右岸护坡拆除重建。南泄洪闸维修加固措施为:更换闸门、启闭机及机电设备，闸门采用露顶式平板定轮焊接钢闸门（宽×高）5.0m×4.0m，共2扇，配备QPQ-2×80kN双吊点式卷扬启闭机2套；重建上游翼墙及护坡，上游翼墙采用悬臂式园弧翼墙，C20钢筋混凝土结构，护坡为C15现浇混凝土，北岸护坡长度为15m，南岸护坡至库底与大坝护坡连接；重建下游八字墙及护坡，消力池两岸采用C20钢筋混凝土悬臂式八字墙，扩散角10°，下游护坡为浆砌块石，八字墙与护坡连接处采用浆砌块石扭曲面；重建启闭机房及桥头堡，且在南岸增设桥头堡。

经计算一至四部分建安量投资为479.56万元。

（四）方案四

本方案为北泄洪闸废除，南泄洪闸扩建，并在原北泄洪闸处填筑坝体。

经调洪演算新建南泄洪闸扩建为4孔闸，新建两孔闸底板高程为60.50m，闸门净宽5.0m，高4.0m，采用露顶式平板钢闸门，2×8t双吊点卷扬启闭机。上游采用15m长浆砌块石护底、15m长400mm厚C15混凝土铺盖，南北岸护坡均采用120mm厚C15现浇混凝土块，边坡1:3，南岸与大坝连接护至库底，北岸护坡长度15m。闸室与上游护坡之间采用悬臂式园弧翼墙连接，其半径为15m。下游消力池总长19m，出消力池后铺设15m长、400mm厚浆砌块石海漫和25m长400mm厚干砌块石护底。消力池两岸采用悬臂式八字挡土墙，下游护坡浆砌块石，八字墙与护坡之间采用浆砌块石扭曲面连接。

拆除北闸，在原址处新筑挡水坝，坝顶宽9m，沥青混凝土路面宽7m，坝顶高程为66.80m，均质土坝，上游边坡为1:6、下游边坡为1:5。

经计算一至四部分建安量投资为491.81万元。

五 加固方案比选

方案一、二均通过废除原两泄洪闸，重建新泄洪闸，完全消除了两泄洪闸的安全隐患，但工程量较大，投资较高。

方案三通过局部维修解决了目前两泄洪闸的安全隐患，由于两泄洪闸运行时间已较长，再运行一段时间后难免会产生新的隐患，尤其是北闸闸墩为砌体结构，抗震效果不好。本方案虽然工程量较小，一次投资较低，但后期运行期间两闸要同时运行调度，增加了运行成本和管理难度。

综合考虑多方面因素，通过比选，方案四（废除北泄洪闸、扩建南泄洪闸）投资偏小，后期运行成本低，管理方便，同时消除了泄洪闸所有的安全隐患，因此本次除险加固采用了方案四。