浅谈堤防涵闸工程设计

蒋金辉王春

河南省豫北水利勘测设计院河南安阳455000

摘要：水利堤防涵闸工程与河流、湖泊、海岸等水体周围人们的生命财产安全关系密切，因此其具有非常重要的作用。堤防一旦出现险情，整座城市将一片汪洋；因此，在堤防涵闸的设计过程中，要充分考虑各种工况下运行情况。本文就堤防涵闸工程设计进行简单的阐述。

关键词：堤防涵闸工程；设计；

堤防涵闸工程作为堤防防洪体系的一部分，提高堤防涵闸工程质量是十分必要的。在工程设计过程中，要依据规范要求，结合当地的水文地质情况，确定涵闸的规模，只有通过严谨的设计，才能建设一个又一个坚固实用的水利工程。

1关于堤防涵闸的结构型式

堤防涵闸负担着排除内水和抵御洪水的双重任务,而且堤线地势低洼,堤防断面较大,地质基础不好,很多情况下是因结构型式不合理而发生问题。有的堤防涵闸采用桨砌石结构,运行几年后,因冻害或基础不均匀沉陷,洞身断裂,洞身与翼墙脱节,破坏严重,渗径短路,成为险工；有些涵闸采用水泥预制管结构,亦因冻害或基拙沉陷预制管接头断裂、错位、漏水严重形成隐患。上述两种结构型式,应用于堤防涵闸都不适宜。一是整体性差；二是杭冻能力低；三是强度不够。从堤防涵闸结构分析,以采用钢筋混凝土方涵闸为宜。这种结构型式,整体性好,杭冻能力强,使用寿命长。虽然一次性投资较多些,但能降低或减少抢险费用,技术上合理,经济上合算。

2堤防涵闸工程设计总要求

在设计堤防涵闸工程中，设计人员要尽量保留地区河流自然形态，从不同角度入手最大化修复隐患河流，要有保留或者恢复建设地区河湾、浅滩、急流等，有效保护堤防涵闸工程建设地区生态环境。设计人员必须坚持“宜宽则宽”的原则，准确把握建设地区堤防间距，坚持“具体问题具体分析”的原则，根据新时期防洪以及生态保护具体要求，优化设计河槽、河漫滩，准确把握浅滩宽度等，提高河流自净化能力。在此基础上，设计人员要结合各方面情况科学选择堤型，要符合当下生态保护、恢复方面的客观要求，最大化利用当地各类材料以及缓坡，确保堤防涵闸工程建设地区植被拥有良好的生长环境，促进其健康生长。

3堤防涵闸工程设计

3.1涵闸设计洞身长度确定

在大堤的建设过程中，除了要注意涵洞的设计以外，还必须对堤防的断面有定的关注度，我们堤防的断面具有拦截洪面的重要作用，在大堤的设计中，涵闸洞身是比较短的，涵洞非常重要，而堤防则与涵洞成反比例，涵洞较小，则堤防的上、下游翼墙就高，工程量也相对较大，如果涵洞的洞身较长，洞身的工程量较大，则堤防上、下游翼墙高度相对较小，工程量也相应减小。

所以，正是因为涵洞的长短不仅决定涵洞本身的工程量，还影响着堤防的工程量，所以，涵洞长短的确定对工程造价影响是非常大的，施工人员需要经过反复的验算，不断的对比，才能找到最有效最合理有经济的施工方案。

当然，除了对比合理、科学、安全、经济之外，还需要同时考虑到涵闸的渗透径是否能够满足抗渗的要求，如果无法满足抗渗的要求，那么就要考虑延长渗透径或者是采取截渗的措施，这样一来，涵闸的施工成本就会大幅度提高，而施工周期也会上升。通常而言，涵洞洞身的断面较小的涵闸，洞身的长度在设计还是应当较大为好，而涵洞洞身断面较大的涵闸，则洞身的长度可以稍微小一点。

涵闸涵洞的作用主要是防洪、排捞，而其中，防洪作用是排在首位的。涵闸应当建立在排水沟道的穿堤处，这样的设计能够帮助涵闸迅速排水，其次，闸首应当设在河道的外侧，这样对防洪有很大的好处，并且有利于止水的处理。闸首顶的高度设计应当特别注意，必须高于设计的洪水位，这样才能便于闸门的起闭和汛期的检修。

3.2关于堤防涵闸的基础设计

堤防涵闸工程,地处江河沿岸滩地,地质条件复杂,地下水位较高,基础设计合理与否,是工程建设成败的关键。现有工程有些基础结构欠妥,有的为桨砌石基础,断面大、体积重、与基础土壤承载力不相适应,又无防冻措施,因而产生地基沉陷,造成基础断裂；有些涵闸采用板式基础,又没有防冻措施,由于基础薄弱,冻涨变形、沉陷,形成隐患；有的因渗流,基础淘空,而成险工。

工程基础的设计,是工程地质、地下水位、建筑结构、建筑材料、施工排水设备及排水措施等综合因素来决定的。根据堤防涵闸的工程特点,采用倒置盒或箱形基础为宜。箱形基础也是属于浅基拙的一种,这种基础结构稳定性能好,杭冻性能佳,再铺设泡沫保温板作垫层,这样,涵闸基础就安全了。

3.3关于堤防涵闸尾水渠与承泄区的水面衔接

现有堤防涵闸工程中有些由于尾水渠比降过陡,水的流速超过土壤的稳定流速,造成冲刷和回淘；有的尾水渠与承泄区落差较大,又没有采取必要的工程措施,产生回淘或出现冲坑,久而久之造成闸底淘空,成为险工。尾水渠与承泄区水面街接,是涉及到工程安全的重要问题。

在堤防涵闸设计中,应具有实侧的尾水承泄区的纵断图,进行尾水渠设计,选择稳定纵向比降,从承泄区起推求尾水果水面线,以确定消力池坎高程,使水流稳定,不产生回淘,保证工程稳定与安全。

3.4关于涵闸侧向绕渗

堤防涵闸工程设计,根据基础渗透情况确定底部轮廓,这是设计者普遍注意的问题。但随着水位的提高,堤防断面减少,就出现了洞顶渗与侧渗问题。从现有涵闸工程看,对侧向绕渗问题都没有引起足够的重视,也都没有采取相应措施,这是堤防涵闸工程成为险工的一个重要原因。巴彦县松花江堤防一号闸,洞深本来就短,当水位升高时,顶部渗径就满足不了要求,出现渗水现象。因此对于侧渗问题应予以特别的重视。堤防涵闸解决侧向绕渗问题,采用刺墙为宜。刺墙高度应高于设计洪水位0.2-0.3m；刺墙长度按公式计算。

3.5关于堤防涵闸闸门止水

现有堤防涵闸工程的问门止水,普遍存在问题。一是没有按深水闸门设计止水,多数是考虑两侧或三向止水；二是有的闸门槽施工工艺粗糙,闸门加工质童低劣；三是有些橡胶止水质量次,安装质量差。这是所有堤防涵闸都靠围堰度汛的主要原因。笔者认为,堤防涵闸设计必须按深水闸门设计,并按设计规范要求进行。主要技术要求:①闸门与门槽表面必须光滑、平整；②胸墙止水面与门槽内边必须在一个平面上；③止水安装,要双向止水(内、外侧止水)。

3.6关子堤防涵闸强排措施的设计

当堤内、外洪水同时遭遇时,应采取强排措施,排除堤内积水。一般的强排措施是设强排站,强排竖井,强排竖井顶部高度应高于设计洪水水位0.3m左右为宜。其断面尺寸可根据排水量的大小而定。如木兰、方正等县修建的几处设强排竖井的堤防涵闸,通过实际运用效果良好。

3.7关于堤防涵闸回填土的设计

由于堤防涵闸闸址土质不好,多为细沙或沙壤土。所以在堤防涵闸的设计中,应根据闸址处的工程地质情况进行回填土的设计,可考虑在回填基坑时修一道粘土芯墙。其设计内容:一是回填土的土质(粘土)及干容重；二是设计粘土芯墙断面尺寸；三是设计分层夯实的厚度及密实度。这不仅是堤防涵闸设计时应考虑的问题,同时也是老涵闸工程消险加固的一项重要措施。

4小结

随着现在社会的发展，现代水利工程越来越重要，它不仅关系着堤防沿岸人民的生命财产安全，也牵扯着整个流域防洪形势的发展变化。所以对于堤防涵闸建设，要做到设计有理有据，施工质量严格要求，才能保证堤防涵闸在防洪过程中发挥应有的作用。

参考文献

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