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摘要：某水闸泵站位于某河涌的珠江出口处，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。由于工程建设时间长，标准低，支架、机室砼出现了老化现象，水闸挡水挡潮功能日渐减弱，所以必须重建，以适应城市经济发展的需要。文章主要针对该水闸重建工程设计要点进行探讨与研究。
关键词：水闸；重建工程；工程设计
1引言
该水闸位于某河涌的珠江出口处，单孔宽×高为5×4.6m，闸底板高程为-1.60m，建成于1965年，曾多次进行改造。水闸结构为浮运闸形式，闸门采用平面钢闸门，固定卷扬机启闭。由于建设年代早，标准低，支架、机室砼老化严重，水闸挡水挡潮功能日渐减弱，必须重建，以适应市政府提出建设现代化中心城市，实现广州市可持续发展的战略目标。重建水闸（含新建泵站）防洪（潮）标准200年一遇，设计洪（潮）水位2.68m（珠基）；内涌排涝标准为10年一遇24小时暴雨一天排干不成灾。
水闸对该联围的防洪、引排水起着举足轻重的作用，对本联围水环境的改善以及航运也起着很重要的作用，因此根据广州市建设的规划要求，迫切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
本工程区地处珠江三角洲冲积平原区，地形平坦。构造地震活动是由地壳断块垂直升降运动的不均匀性所导致的水平挤压运动而引起。由于这样的挤压力小，故历史上发生的地震震级不大，属7度地震烈度设防地区。本区第四系（Q）堆积物广泛分布，为表土、海陆交互相沉积及残积成因类别，主要为粘性土、粉土、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，岩性为泥岩、泥质粉砂岩，岩层产状平缓，倾角10°左右。区域内虽有断裂发育，但均属于“非全新活动断裂”，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
由于涌口与珠江直接相通，本闸站属防洪挡潮建筑物。根据《防洪标准》GB50201-94、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水闸设计规范》SL265-2001，防洪（潮）标准按200年一遇，挡潮设计水位采用2.68m（珠基），工程等别为Ⅰ等，主要建筑物为1级，闸站两侧的连接堤和本工程范围内的部分外江堤防级别为1级。次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。
水闸发热设计洪峰流量为9.1m3/s，泵站流量为2 m3/s。
3.2工程布置
据水闸功能要求，闸址仍选择在原河涌的珠江出口处，拆除旧闸，改建新闸。从主要建筑物布置与造价、引堤及工程造价等方面比较，综合选择3种方案中的最优方案，即维持现有堤线不变，按达标要求加宽，施工期临时征用附近基地。基坑开挖时为防止塌坡，需降低临时征用地。主要建筑物施工需在旧闸拆除后进行。
闸站闸室采用1孔，闸孔净宽5m。闸室长为11.0m，底板高程-1.60m。泵房布置在水闸右侧，长9.144m，底板高程-3.03m。内、外江设有一定长的C25砼护坦（铺盖）、干砌石海漫段和防冲槽。闸顶设有交通桥一座，交通桥宽度2.5m，桥面高程为3.5m。管理房设置在闸站右侧堤岸内，控制室等辅助用房与工程管理用房均设置在管理房内。
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。
（1）水闸按照排水及排涝运用要求，设计为开敞式闸，闸底高程-1.60m。采用单孔布置，闸宽5.0m，闸室长11.0m，底板厚1.00m，在启闭机预埋钢管周围底板局部厚度为1.6m。闸前设消力池，池长10.50m。闸墩厚1.5m，与闸两侧的堤防连接。闸顶高程3.5m。闸门为平面钢闸门，采用顶升式液压启闭机，工作闸门前后均设检修门槽。
泵站采用800QGB-125水泵一台，泵房长9.144m，净宽4m，泵房底板高程-3.03m，厚度0.8m。泵站设进水前池，前池以1：4.5坡度与泵房连接，入口设拦污栅。泵房顶高程与水闸顶高程一致，均为3.50m。出口设拍门。
（2）上游进口段：设防冲槽采用抛石深2.0m，长9.0m，海漫、铺盖采用C25钢筋砼U形槽，厚0.6m，长24.5m。
（3）下游出口段：C25钢筋砼消力池厚0.5m，长10.5m。海漫采用干砌石，厚0.8m，抛石防冲槽采用抛石深1.85m，长7.95m。
（4）闸室内涌侧设交通桥一座，宽4.4m，桥面高程为3.5m。与闸两侧的堤防连接。
（5）内涌翼墙及护坦、海漫采用U型槽结构，以减小工程对两侧堤和建筑的影响，翼墙顶高程为2.0m。外江侧左岸翼墙利用原堤岸，右岸翼墙采用C25钢筋悬臂式挡墙结构，墙底高程为-2.10m，墙顶高程为3.2m。
4 地基处理设计
根据地质勘测报告，本工程建筑物建基面基本位于淤泥质土，该层厚度约6.1～7.5m左右，地基天然承载力为65KPa，其下层2-1层、2-3层及2-7层为淤泥质土：呈流塑状态，属高压缩低强度软弱土，工程力学性质极差，未经处理不宜用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，工程力学性质差，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，中等压缩性土，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，为拟建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。基底为淤泥质土层，该层地基天然承载力为40KPa，小于竣工期最大基底应力承载要求，因此必须做地基处理。地基处理拟采用桩径0.55m水泥搅拌桩基础，持力层为中砂、粗砂层，桩长9.55mm，间距1.1m梅花形布置。经计算得到桩顶最大水平位移3.7mm，最大弯矩119.9KN/m，闸室地基最大沉降为39mm，均满足规范要求。 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5295.26KN。底板底面高程为-2.80米，参照钻孔ZK3的结果，该高程为淤泥质土层，该土层地基承载力fk=65KPa，完建时最大地基应力小于地基承载力可不做地基处理，但由于上游连接段与闸室之间设有止水连接，为防止两建筑物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，即采用桩径0.55m水泥搅拌桩基础，持力层为中砂、粗砂层，桩长9.95米。
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-2.75米，参照钻孔ZK7的结果，该高程为淤泥质土层，该土层地基承载力fk=65KPa，完建时最大地基应力小于地基承载力可不做地基处理，但由于上游连接段与闸室之间设有止水连接，为防止两建筑物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，即采用0.55m水泥搅拌桩基础，持力层为中砂、粗砂层，桩长9.95米。
4.4上游及下游挡土墙
上游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上游及下游护岸挡墙
上游挡土墙及下游护岸挡墙的建基面均处在2-1层淤泥质土，需作地基处理，拟采用桩径1.0m钻孔灌注桩基础，桩顶设桩帽，桩帽顶高程-0.5m，均不超过原地面线。
5 金属结构及水机设计
本工程闸站金属结构设计包括闸站工作闸门、水泵工作闸门、拦污栅及其启闭设备等。水泵贯穿于闸门内部，采用法兰螺栓联接。水泵与启闭机的动力电缆及控制电缆通过电缆卷筒与用电设备连接。
水闸防洪排涝工作闸门为为露顶式平面滑动钢闸门，尺寸为5.0m×5.33m，闸门的底槛高程为-1.60m，采用顶升式液压启闭机进行启闭，额定容量：2×320kN。
在闸门门槽中心线上下游处各设置检修门槽，用于工作门门槽埋件检修，检修门不单独设置。
水机选用潜水贯流泵1台，泵型800QGB-125，泵站装机功率132kW。水泵的设计水位0.20m，水泵最低运行水位为-0.50m，水泵安装高程为-2.10m，进水池底板高程为-3.03m。出水管道、拍门中心高程为-2.10m。出水拍门采用DN1000的复合材料拍门。
6 结论
综上所述，经过对水闸重建工程投入使用的实践证明，本工程取得了良好的社会效益，工程建成后将有效增加引水供水的水源，良好的水利环境，将是当地经济发展的基本的、长远的有利因素。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，为广州海珠区的水利工程的实施提供有利条件。
参考文献：
[1]水闸设计规范（SL265-2001）
[2]泵站设计规范（GB/T50265-97）
[3]水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范（DL/T5018-94）
[4]建筑地基基础设计规范GB50007-2002）
作者简介：
冯艳玲（1985 —），女，本科，工程师，从事水利水电工程设计工作。
关键词：水闸；重建工程；工程设计
1引言
该水闸位于某河涌的珠江出口处，单孔宽×高为5×4.6m，闸底板高程为-1.60m，建成于1965年，曾多次进行改造。水闸结构为浮运闸形式，闸门采用平面钢闸门，固定卷扬机启闭。由于建设年代早，标准低，支架、机室砼老化严重，水闸挡水挡潮功能日渐减弱，必须重建，以适应市政府提出建设现代化中心城市，实现广州市可持续发展的战略目标。重建水闸（含新建泵站）防洪（潮）标准200年一遇，设计洪（潮）水位2.68m（珠基）；内涌排涝标准为10年一遇24小时暴雨一天排干不成灾。
水闸对该联围的防洪、引排水起着举足轻重的作用，对本联围水环境的改善以及航运也起着很重要的作用，因此根据广州市建设的规划要求，迫切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
本工程区地处珠江三角洲冲积平原区，地形平坦。构造地震活动是由地壳断块垂直升降运动的不均匀性所导致的水平挤压运动而引起。由于这样的挤压力小，故历史上发生的地震震级不大，属7度地震烈度设防地区。本区第四系（Q）堆积物广泛分布，为表土、海陆交互相沉积及残积成因类别，主要为粘性土、粉土、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，岩性为泥岩、泥质粉砂岩，岩层产状平缓，倾角10°左右。区域内虽有断裂发育，但均属于“非全新活动断裂”，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
由于涌口与珠江直接相通，本闸站属防洪挡潮建筑物。根据《防洪标准》GB50201-94、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000、《水闸设计规范》SL265-2001，防洪（潮）标准按200年一遇，挡潮设计水位采用2.68m（珠基），工程等别为Ⅰ等，主要建筑物为1级，闸站两侧的连接堤和本工程范围内的部分外江堤防级别为1级。次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。
水闸发热设计洪峰流量为9.1m3/s，泵站流量为2 m3/s。
3.2工程布置
据水闸功能要求，闸址仍选择在原河涌的珠江出口处，拆除旧闸，改建新闸。从主要建筑物布置与造价、引堤及工程造价等方面比较，综合选择3种方案中的最优方案，即维持现有堤线不变，按达标要求加宽，施工期临时征用附近基地。基坑开挖时为防止塌坡，需降低临时征用地。主要建筑物施工需在旧闸拆除后进行。
闸站闸室采用1孔，闸孔净宽5m。闸室长为11.0m，底板高程-1.60m。泵房布置在水闸右侧，长9.144m，底板高程-3.03m。内、外江设有一定长的C25砼护坦（铺盖）、干砌石海漫段和防冲槽。闸顶设有交通桥一座，交通桥宽度2.5m，桥面高程为3.5m。管理房设置在闸站右侧堤岸内，控制室等辅助用房与工程管理用房均设置在管理房内。
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。
（1）水闸按照排水及排涝运用要求，设计为开敞式闸，闸底高程-1.60m。采用单孔布置，闸宽5.0m，闸室长11.0m，底板厚1.00m，在启闭机预埋钢管周围底板局部厚度为1.6m。闸前设消力池，池长10.50m。闸墩厚1.5m，与闸两侧的堤防连接。闸顶高程3.5m。闸门为平面钢闸门，采用顶升式液压启闭机，工作闸门前后均设检修门槽。
泵站采用800QGB-125水泵一台，泵房长9.144m，净宽4m，泵房底板高程-3.03m，厚度0.8m。泵站设进水前池，前池以1：4.5坡度与泵房连接，入口设拦污栅。泵房顶高程与水闸顶高程一致，均为3.50m。出口设拍门。
（2）上游进口段：设防冲槽采用抛石深2.0m，长9.0m，海漫、铺盖采用C25钢筋砼U形槽，厚0.6m，长24.5m。
（3）下游出口段：C25钢筋砼消力池厚0.5m，长10.5m。海漫采用干砌石，厚0.8m，抛石防冲槽采用抛石深1.85m，长7.95m。
（4）闸室内涌侧设交通桥一座，宽4.4m，桥面高程为3.5m。与闸两侧的堤防连接。
（5）内涌翼墙及护坦、海漫采用U型槽结构，以减小工程对两侧堤和建筑的影响，翼墙顶高程为2.0m。外江侧左岸翼墙利用原堤岸，右岸翼墙采用C25钢筋悬臂式挡墙结构，墙底高程为-2.10m，墙顶高程为3.2m。
4 地基处理设计
根据地质勘测报告，本工程建筑物建基面基本位于淤泥质土，该层厚度约6.1～7.5m左右，地基天然承载力为65KPa，其下层2-1层、2-3层及2-7层为淤泥质土：呈流塑状态，属高压缩低强度软弱土，工程力学性质极差，未经处理不宜用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，工程力学性质差，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，中等压缩性土，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，为拟建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。基底为淤泥质土层，该层地基天然承载力为40KPa，小于竣工期最大基底应力承载要求，因此必须做地基处理。地基处理拟采用桩径0.55m水泥搅拌桩基础，持力层为中砂、粗砂层，桩长9.55mm，间距1.1m梅花形布置。经计算得到桩顶最大水平位移3.7mm，最大弯矩119.9KN/m，闸室地基最大沉降为39mm，均满足规范要求。 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5295.26KN。底板底面高程为-2.80米，参照钻孔ZK3的结果，该高程为淤泥质土层，该土层地基承载力fk=65KPa，完建时最大地基应力小于地基承载力可不做地基处理，但由于上游连接段与闸室之间设有止水连接，为防止两建筑物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，即采用桩径0.55m水泥搅拌桩基础，持力层为中砂、粗砂层，桩长9.95米。
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-2.75米，参照钻孔ZK7的结果，该高程为淤泥质土层，该土层地基承载力fk=65KPa，完建时最大地基应力小于地基承载力可不做地基处理，但由于上游连接段与闸室之间设有止水连接，为防止两建筑物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，即采用0.55m水泥搅拌桩基础，持力层为中砂、粗砂层，桩长9.95米。
4.4上游及下游挡土墙
上游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上游及下游护岸挡墙
上游挡土墙及下游护岸挡墙的建基面均处在2-1层淤泥质土，需作地基处理，拟采用桩径1.0m钻孔灌注桩基础，桩顶设桩帽，桩帽顶高程-0.5m，均不超过原地面线。
5 金属结构及水机设计
本工程闸站金属结构设计包括闸站工作闸门、水泵工作闸门、拦污栅及其启闭设备等。水泵贯穿于闸门内部，采用法兰螺栓联接。水泵与启闭机的动力电缆及控制电缆通过电缆卷筒与用电设备连接。
水闸防洪排涝工作闸门为为露顶式平面滑动钢闸门，尺寸为5.0m×5.33m，闸门的底槛高程为-1.60m，采用顶升式液压启闭机进行启闭，额定容量：2×320kN。
在闸门门槽中心线上下游处各设置检修门槽，用于工作门门槽埋件检修，检修门不单独设置。
水机选用潜水贯流泵1台，泵型800QGB-125，泵站装机功率132kW。水泵的设计水位0.20m，水泵最低运行水位为-0.50m，水泵安装高程为-2.10m，进水池底板高程为-3.03m。出水管道、拍门中心高程为-2.10m。出水拍门采用DN1000的复合材料拍门。
6 结论
综上所述，经过对水闸重建工程投入使用的实践证明，本工程取得了良好的社会效益，工程建成后将有效增加引水供水的水源，良好的水利环境，将是当地经济发展的基本的、长远的有利因素。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，为广州海珠区的水利工程的实施提供有利条件。
参考文献：
[1]水闸设计规范（SL265-2001）
[2]泵站设计规范（GB/T50265-97）
[3]水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范（DL/T5018-94）
[4]建筑地基基础设计规范GB50007-2002）
作者简介：
冯艳玲（1985 —），女，本科，工程师，从事水利水电工程设计工作。