四涌水闸重建工程设计

江基冰

佛山市顺德区水利水电勘测设计院有限公司528300

摘要：四涌水闸重建工程位于佛山市顺德区杏坛镇齐杏联围上，是一座集防洪、引排水、水环境改善及航运为一体的大型水利工程。工程建成后将有效增加引水供水的水源，为当地的经济发展提供良好的水利环境。

关键词：水闸；重建工程；工程设计

1引言

齐杏联围位于顺德西南部，属西江下游珠江三角洲河网地区。总面积106.80平方公里。

四涌水闸位于联围东北面北马涌在顺德支流出口处，桩号30+187。水闸始建于1957年，单孔净宽6.0米，闸室为砼结构。由于始建时设计标准低，在堤围标准提高后，结构尺寸、抗滑、防渗稳定均不满足现行规范安全要求。四涌水闸对该联围的防洪、引排水起着举足轻重的作用，根据规划要求，要求将该水闸改建为新的高标准水闸，确保工农业生产的稳步发展和人民生命财产安全。

2工程地质条件

顺德处于华南准台地南缘的一个由燕山构造运动时期形成的向斜—顺德向斜境内，同时又是处于一个由两组活化断裂所控制的现代地垫之中，属7度地震烈度设防地区。本区第四系(Q)堆积物广泛分布，主要为粘性土、粉土、砂土、碎石土及淤泥、淤泥质土，厚度数十米不等。基岩多为白垩系地层，岩层产状平缓，倾角10°左右；区域内钻孔均未揭露到新构造运动所形成的破碎带，岩体相对稳定。

3工程布置及主要建筑物

3.1工程等级

根据《水闸设计规范》（SL265-2001）规定，位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其级别不得低于防洪（挡潮）堤的级别，齐杏联围的堤防工程级别为3级，故本工程属三等工程，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时工程为5级。

3.2工程布置

闸址仍选择在原址北马涌出口处。选择维持现有堤线不变，按达标要求加宽，施工期临时征用外江右侧鱼塘的方案。基坑开挖时需临时征用一鱼塘，不需永久征地。主要建筑物施工需在旧闸拆除后进行。主体工程布置在河道中轴线，横轴线为原水闸公路桥中心线，工程由闸室、上游连接段、下游连接段组成，总长129.9米。引水渠北侧场地布置水闸管理用房，南侧场地布置镇三防办公大楼。水闸两侧引堤按现有堤线走向不变。

3.3主要建筑物

水闸建筑物由上游连接段、闸室段、下游连接段及护岸挡土墙组成。

闸室为单孔现浇钢筋砼U型结构，孔净宽6.0米，边墩厚1.0米，底板面高程-1.50米，厚1.0米，底板上下游端设两道深1.0米齿墙，闸室长度定为19.0米。闸室上、下游均设有检修门槽。

上游连接段由护坦、海漫、防冲槽及上游挡土墙组成。护坦段采用U型钢筋砼结构，扩散角8度，长12米，底板面高程-2.0米，厚0.8米，墙厚0.5～0.7米。海漫采用干砌石素混凝土护面结构，长20米，两侧用混凝土块护坡。防冲槽用抛石结构，深1.5米，底宽4.0米。上游挡土墙每侧总长12.0米。

下游连接段由护坦、海漫及防冲槽等组成。护坦采用U型钢筋砼结构，扩散角8度，长10.0米，底板面高程－1.50米，厚0.7米，墙厚0.5～0.7米。海漫采用干砌石素混凝土护面结构，长57米，两侧采用砌石挡墙护岸。防冲槽采用抛石结构，深1.2米，底宽2.5米。下游挡土墙每侧长4.0米，采用悬臂式钢筋砼结构。

该闸下游护岸挡土墙左岸接顺至工业园河涌石墙，右岸与旧涌泵站出水口的翼墙联接，采用浆砌石挡墙，顶高程1.2米，顶宽0.5米，沿河两岸共长207米。

4地基处理设计

本工程主体建筑物底板底面高程为-2.10～－2.80米，根据地质报告，本工程地基天然承载力为65KPa，淤泥质土未经处理不宜作建筑物基础持力层；2-2层粉砂、细砂及2-4层粉土:呈松散-稍密状态,为液化土，未经处理不宜用作建筑物基础持力层；2-5层粉质粘土：呈软塑-可塑状态，不宜用作建筑物基础持力层；2-8层中砂、粗砂（细砂）：呈中密-密实状态，埋藏深，厚度大，承载力较高，为建筑物较好的基础持力层。

4.1闸室段

闸室段按整体稳定计算在竣工期最大基底压力为81.7Kpa~106.1Kpa，总重量为14277.2KN。闸室底板底面高程为-2.5米，闸室段地基地质参照钻孔的结果，该高程为淤泥质土层，该层地基天然承载力为65Kpa，必须做地基处理。地基处理拟采用Ф500预应力管桩基础，持力层为中砂、粗砂层，暂定桩长33米，按群桩布置桩距2.7×3.0米，共21根。计算得到桩顶最大水平位移3.7mm，最大弯矩119.9KNm，闸室地基最大沉降为39mm，均满足规范要求。

由于采用刚性桩基础，为防止基土自然沉降及墩后大堤高填土产生的堤基沉降带动闸室地基沉降导致底板脱空，产生角渗或基面接触冲刷，在闸室上游段加设钢板桩，桩长6.0米。同时因建基面下存在6.0米厚的流塑状淤泥质土层，为减少水闸两侧高填土作用下淤泥质土产生的侧压力对基桩的影响，闸室两侧各设5排间距为1200mm×1200mm的水泥搅拌桩作护桩处理，水泥搅拌桩共394根。

4.2上游连接段

上游连接段完建时最大地基反力为47.38KN/m2，总垂直力为5295.26KN。底板底面高程为-2.80米，参照钻孔的结果，该高程为淤泥质土层，该土层地基承载力fk=65KPa，可不做地基处理，为防止上游连接段与闸室之间产生不均匀沉陷而拉裂止水，上游连接段与闸室段同样地基处理方式采用Ф500预应力管桩基础，持力层为中砂、粗砂层，暂定桩长30米，共15根。

4.3下游连接段

下游连接段完建时最大地基反力为42.32KN/m2，总垂直力为3617.32KN。底板底面高程为-2.20米，参照钻孔的结果，该高程为淤泥质土层，该土层地基承载力fk=65KPa，可不做地基处理，为防止上游连接段与闸室之间产生不均匀沉陷而拉裂止水，上游连接段与闸室段同样地基处理方式采用Ф500预应力管桩基础，暂定桩长32米，共13根。

4.4上游1#挡土墙及下游挡土墙

上游1＃挡土墙及下游挡土墙位置处于上、下游连接段水泥搅拌桩护桩布置范围。经计算，上游1＃挡墙完建时最大地基反力为73.4KN/m2大于挡土墙的建基面地基承载力fk为65KPa，且经水泥搅拌桩处理后的沉降量为6.78mm，满足规范要求。

4.5上游2＃挡土墙及下游护岸挡墙

上游2＃挡土墙及下游护岸挡墙的建基面均处在2-1层淤泥质土，须作地基处理，采用Ф120杉木桩基础，桩长6米，上游2＃挡土墙110根；下游护岸挡土墙2058根。

5金属结构设计

闸门的设计依照《水利水电工程钢闸门设计规范（DL/T5013-95）和《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》（DL/T5041-95）规定的设计原则进行设计。计算方法采用容许应力法，闸门结构的各项应力均不超过《规范》的规定值。

表1结构设计参数

经计算，闭门力小于0，可以靠自重闭门，启门力为144.06KN。根据地区水利工程管养经验及管养能力，闸门启闭机选用双吊点QPQ-2×8启闭机。

6综合评价与结论

四涌水闸的建设，社会效益显著，建成后将有效增加引水供水的水源。工程建成后，会进一步加大河涌的引排水量，使内河涌水体得到更换，污水得到稀释，增加水体的自净能力。本工程的建设会对环境产生有利的影响，特别是在水环境方面效益更为显著，为顺德区“青、碧、蓝”工程的实施提供有利条件。

参考文献(References)：

[1]江苏省水利勘测设计研究院.SL265-2001.水闸设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,2001

[2]水利部东北勘测设计研究院.SL74-95.水利水电钢闸门设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,1995.

中国水利水电长江葛洲坝工程局机电建设公司.DL/T5018-94.水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范[D].北京:中国标准出版社