大藤峽船閘建筑物設(shè)計布置

李亞文，孫慶豐，侯禹君

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 概述

大藤峽水利樞紐工程位于廣西桂平市境內(nèi)，黔江干流大藤峽峽谷出口弩灘上。船閘布置在左岸1級階地上，按單線單級3 000 t級進(jìn)行設(shè)計，級別為1級，閘室有效尺度為280.00 m×34.00 m×5.80 m（長度×寬度×門檻水深）。船閘上游最高通航水位61.00 m，下游最低通航水位20.75 m，最大工作水頭40.25 m，設(shè)計輸水時間15 min，設(shè)計年過閘貨運量為5 189 萬t。

2 船閘總體布置

船閘右側(cè)與左岸廠房安裝間壩段相接，左側(cè)與黔江副壩相連。船閘軸線與主壩軸線正交，由上游引航道、上閘首、閘室、下閘首和下游引航道組成，線路全長3 735.00 m，其中船閘主體段長385.00 m，上游引航道長1 453.00 m，下游引航道長1 897.00 m。

引航道按船舶“曲進(jìn)直出”的過閘方式布置。上游引航道中心線由上閘首向上游延伸675.00 m長直段，接轉(zhuǎn)彎半徑1 479.20 m、轉(zhuǎn)角23.2°的弧線，再接179.00 m長直段，經(jīng)455.00 m長的口門區(qū)與上游主航道以半徑910.00 m、轉(zhuǎn)角22.0°的彎段連接。下游引航道中心線從下閘首向下游延伸1 715.00 m長直段，接182.00 m長漸變段經(jīng)口門區(qū)與下游航道相接。上、下游引航道底寬均為75.00 m，底高程分別為38.20 m和15.35 m。船閘總體布置見圖1。

圖1 船閘總體布置圖

3 船閘建筑物設(shè)計布置

3.1 上、下閘首設(shè)計布置

船閘上閘首由左、右邊墩及底板組成，順?biāo)飨蜷L58.80 m，上游臨水面頂寬113.00 m，其余段頂寬80.00 m，閘墩頂高程65.00 m，建基高程-7.00～3.00 m，建于弱風(fēng)化灰?guī)r上。左邊墩頂寬42.00 m、底寬45.00 m，右邊墩頂寬37.00 m、底寬40.00 m，底板寬28.00 m，人字門底檻頂高程38.20 m。上閘首設(shè)有人字工作門、事故檢修門，相應(yīng)啟閉機(jī)械、機(jī)房、橋機(jī)排架、事故檢修門門庫、輸水廊道檢修閥門，以及門庫、消防泵房、激光接收端觀測房等。

下閘首順?biāo)飨蜷L58.00 m，底寬126.00 m，頂寬85.20 m，閘墩頂高程65.00 m，建基高程-2.00～1.45 m，建于弱風(fēng)化灰?guī)r上。下閘首右側(cè)與上壩公路結(jié)合，由左、右邊墩及底板組成。左邊墩頂寬23.00 m、底寬49.00 m，右邊墩頂寬28.20 m、底寬49.00 m，底板寬28.00 m，人字門底檻高程14.95 m。下閘首上設(shè)有人字工作門、啟閉機(jī)房、滲漏集水井、輔助泄水系統(tǒng)等，左右邊墩頂部由公路橋相連。人字門上游設(shè)防撞警戒裝置。下閘首右邊墩及底板內(nèi)設(shè)有輔助泄水廊道，將閘室部分水體泄至下游引航道。

上、下閘首左邊墩上各設(shè)1 個樓梯，從閘墩頂通至消防泵房、水泵房、基礎(chǔ)觀測廊道等部位。

3.2 閘室設(shè)計布置

閘室邊墻采用重力式結(jié)構(gòu)型式，墻頂高程65.00 m，建基高程-7.00～-2.00 m。墻內(nèi)設(shè)主輸水廊道、工作閥門井、檢修閥門井、基礎(chǔ)觀測廊道、電纜溝、檢修泵房等。閘室底板頂面高程13.95 m，建基高程-5.00～1.45 m。航槽寬34.00 m，閘室底板結(jié)構(gòu)寬28.00 m。閘室底板內(nèi)布置充、泄水支廊道。

閘室左右邊墻臨水面各布置15 個浮式系船柱，5 個逃生爬梯。閘室底板沿水流方向?qū)ΨQ布設(shè)2 條滲漏排水廊道，廊道底高程0.00 m，斷面尺寸為1.50 m×2.50 m，與上游基礎(chǔ)灌漿廊道相連。兩側(cè)邊墻內(nèi)基礎(chǔ)觀測廊道底高程13.00 m，斷面尺寸為2.00 m×3.50 m。

3.3 輸水系統(tǒng)設(shè)計布置

輸水系統(tǒng)采用等慣性四區(qū)段八分支廊道蓋板消能的型式。進(jìn)水口采用側(cè)向多支孔分散進(jìn)水的方式，由靠近上閘首左側(cè)導(dǎo)航墻引航道內(nèi)側(cè)和右側(cè)導(dǎo)航墻引航道外側(cè)取水。每側(cè)均設(shè)8 個5.00 m×7.00 m 的孔口，頂高程35.00 m。

兩側(cè)閘墻內(nèi)各布置1 條輸水主廊道，中心線距閘墻邊線14.00 m。輸水主廊道斷面尺寸為5.00 m×7.00 m，輸水閥門處廊道斷面尺寸為5.00 m×5.50 m，在工作閥門前廊道高度以1∶10 坡度由7.00 m 漸變至5.50 m。閥門段廊道采用“頂擴(kuò)+底擴(kuò)”體型，淹沒水深22.50 m。跌坎垂直向下突擴(kuò)4.00 m，升坎以五次曲線向上與主輸水廊道相接，形成33.82 m長的腔體。

第一分流口采用垂直分流，充水進(jìn)口斷面尺寸為（4.00～6.00 m）×3.10 m，出口斷面尺寸為（4.00～5.60 m）×3.10 m，分流舌體型采用橢圓形，T 型管段設(shè)有導(dǎo)流脊。第二分流口采用自分流體型，分流腔體中部充水，迎水面設(shè)有導(dǎo)流脊，充水進(jìn)口斷面尺寸為（2.00～5.60 m）×7.00 m，出口斷面尺寸為（8.00～5.00 m）×7.00 m。

分支廊道為變斷面體型，水流進(jìn)口斷面尺寸為5.00 m×7.00 m，廊道末端斷面為5.00 m×3.10 m。每支分支廊道頂部設(shè)15 個出水孔，孔距4.50 m，孔長5.00 m，孔寬12.5 cm。各出水孔設(shè)置帶有“裙梁”的消能蓋板，裙梁頂高出閘室底板頂部1.00 m，裙梁底到閘室底板頂凈高0.35 m。

泄水箱涵出口布置在左岸電站尾水渠內(nèi)，左、右側(cè)泄水箱涵過水?dāng)嗝娉叽缇鶠?.80 m×7.00 m，出口末端收縮為6.80 m×4.50 m。

輔助泄水廊道為獨立的泄水系統(tǒng)，斷面尺寸為3.00 m×3.10 m，底高程8.35 m。進(jìn)口與閘室下游兩分支廊道末端相連，出水口布置在下閘首底板末端，采用28 個側(cè)孔分散出水，每個側(cè)孔斷面為1.00 m×1.60 m。船閘閘室典型剖面見圖2。

圖2 船閘閘室典型剖面圖

3.4 事故檢修門庫設(shè)計布置

船閘事故檢修門庫位于上閘首左側(cè)，壩段長28.00 m，頂高程65.00 m，建基高程6.00 m，頂寬28.00 m。上游面鉛直，頂部向上游側(cè)懸挑4.00 m寬牛腿，下游面自高程29.00 m 以下坡比為1∶0.75。事故檢修門庫寬12.00 m，其中上游側(cè)底高程54.50 m，寬4.00 m，下游側(cè)底高程50.00 m，寬8.00 m，長36.20 m。

3.5 引航道設(shè)計布置

1）上、下游引航道

上游引航道在左岸山體中開挖，下游引航道在左岸一級階地中開挖。上游引航道右側(cè)局部高程低于61.00 m 處，利用引航道開挖的石渣混合料填筑隔流堤。隔流堤長208.00 m，頂高程63.00 m，頂寬8.00 m，兩側(cè)坡比1∶2.5，在52.00 m高程設(shè)2.00 m寬的馬道，馬道以上采用25 cm 厚混凝土板防護(hù)，馬道以上采用30 cm 厚雷諾護(hù)墊防護(hù)。

上游引航道邊坡坡比：覆蓋層及全風(fēng)化巖石為1∶1.5～2.0，強風(fēng)化巖石為1∶0.75～1.2，弱風(fēng)化巖石為1∶0.5～0.75。坡高每15.00 m 設(shè)1 級馬道，馬道寬3.00 m，高程54.00，69.00 m。邊坡采用系統(tǒng)錨桿+25 cm 厚混凝土板支護(hù)。右側(cè)邊坡存在軟弱夾層的部位采用200 t 級預(yù)應(yīng)力錨索加強支護(hù)，錨索間、排距為4.00 m。

下游引航道主要為土質(zhì)邊坡，局部有巖石出露。土質(zhì)邊坡坡比1∶2.5，巖質(zhì)邊坡坡比1∶1，每10.00 m 設(shè)1 級馬道，馬道寬3.00 m，高程25.20，35.20 m。25.20 m 高程以下土質(zhì)邊坡采用20 cm厚混凝土板防護(hù)；巖石邊坡采用20 cm 厚混凝土板防護(hù)；25.20 m 以上土質(zhì)邊坡采用無紡布+30 cm厚雷諾護(hù)墊+植草防護(hù)。

2）導(dǎo)航墻

上游左側(cè)導(dǎo)航墻Z1～Z4 采用重力式結(jié)構(gòu)，底部布置輸水系統(tǒng)進(jìn)水口；Z5～Z10 為半重力式結(jié)構(gòu)。Z1～Z4 墻頂高程65.00 m，建基高程23.00 m，頂寬8.00 m，底寬24.00 m；Z5～Z10頂高程38.80 m，建基高程23.00～33.50 m，頂寬1.50 m，底寬5.00～14.50 m。

上游右側(cè)導(dǎo)航墻Y1～Y4 采用底部重力式、頂部箱型的結(jié)構(gòu)，底部布置輸水系統(tǒng)進(jìn)水口，墻頂高程65.00 m，建基高程23.00～36.20 m，頂寬17.20～23.00 m，底寬19.20～25.00 m。臨水面箱壁厚2.00 m，隔板厚1.50 m，箱底高程39.00 m。Y5～Y9 墻采用箱型結(jié)構(gòu)，頂高程65.00 m，頂寬8.00～17.20 m，引航道側(cè)箱壁厚2.00 m，庫區(qū)側(cè)箱壁厚1.00 m，邊墻厚1.50 m，隔墻厚1.00 m。Y10～Y17 墻采用重力式結(jié)構(gòu)，Y10～Y14 墻頂高程65.00 m，Y15，Y16 墻頂高程以16.913 的坡比由65.00 m 降至63.00 m；Y17 頂高程63.00 m，頂寬度為8.00～18.00 m。

下游左側(cè)導(dǎo)航墻長80.00 m，頂高程45.24 m，Z1 為浮式檢修門庫，Z2～Z4 采用半重力式結(jié)構(gòu)，墻頂寬2.00 m，底寬20.00 m，建基高程12.35 m。

下游右側(cè)導(dǎo)航墻長254.00 m，墻頂高程49.50 m。Y1 導(dǎo)航墻結(jié)構(gòu)型式采用重力式，底寬28.00 m，下部為泄水箱涵，頂部為船閘控制樓，墻前臨水面直立并設(shè)有寬10.00 m 的浮式檢修門門槽。Y2～Y16為半重力結(jié)構(gòu)，頂寬2.00 m，建基高程12.35 m，其中Y2～Y7 底寬28.00 m，Y8～Y16 底寬32.00 m；Y17 頂寬1.00 m，底寬7.00 m。

3）靠船墩

上、下游引航道停泊段長均為300.00 m，右側(cè)設(shè)置12 個靠船墩，靠船墩內(nèi)邊線與引航道底邊線齊平，相鄰兩墩中心間距25.00 m?？看諡榛炷林亓κ浇Y(jié)構(gòu)，墩身頂面尺寸為3.00 m×3.00 m，沿水流方向坡比1∶0.075，背水側(cè)坡比1∶0.15，設(shè)系靠設(shè)施和爬梯。上游靠船墩墩頂高程65.00 m，建基高程36.25 m；下游靠船墩墩頂高程45.24 m，建基高程12.35 m。

4）口門區(qū)

上游口門區(qū)寬115.00 m，長455.00 m，底高程38.20 m。口門區(qū)右側(cè)灘地開挖至41.50 m 高程，并布設(shè)42 根透水柱。透水柱直徑3.30 m，上游28根間距6.60 m，下游14 根間距9.90 m，柱頂高程46.00 m?？陂T區(qū)上游連接段、連接段與南木江副壩之間河床采用石渣回填至38.20 m 高程。

下游口門區(qū)寬115.00 m，長455.00 m，底高程15.35 m?？陂T區(qū)右側(cè)布設(shè)8 排透水樁，每排10根，樁徑2.00 m，間距4.00 m，頂高程42.00 m，排樁軸線與水流方向夾角為27°?？陂T區(qū)對岸（黔江右岸）灘地擴(kuò)挖范圍長1 573.00 m，最大寬度為131.00 m，底高程22.00 m；左廠房尾水渠出口向左擴(kuò)挖，擴(kuò)挖底高程19.00 m。

上、下游引航道橫剖面見圖3、圖4。

圖3 上游引航道典型剖面圖

圖4 下游引航道典型剖面圖

4 基礎(chǔ)防滲

船閘上閘首及事故檢修門庫壩段距壩軸線上游19.00 m 處設(shè)基礎(chǔ)灌漿廊道，廊道上游側(cè)布設(shè)2排帷幕灌漿孔，排距1.00 m，下游側(cè)布設(shè)排水孔。下游1 排帷幕灌漿為主帷幕，采用垂直孔，灌漿中心線距廊道上游面1.50 m，防滲帷幕深入到相對隔水層，按透水率小于3 Lu 控制，且深度不小于12.00 m。上游1 排為副帷幕，灌漿孔向上游及左岸傾斜3.54°，灌漿中心線距灌漿廊道上游面0.50 m，深度為主帷幕灌漿深度的2/3，主、副帷幕灌漿孔間距均為2.00 m。

對船閘閘首邊墩、閘室邊墻及事故檢修門庫壩段地基進(jìn)行固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿間排距3.00 m，梅花形布置，深度為5.00～8.00 m。

5 結(jié)語

大藤峽船閘設(shè)計水頭高、規(guī)模大，是目前國內(nèi)外實際運行水頭最高的單級船閘。設(shè)計過程中，通過大量的科研試驗研究，并吸取了國內(nèi)外高水頭大型船閘的成功經(jīng)驗，解決了口門區(qū)水流條件、輸水系統(tǒng)水力學(xué)、灰?guī)r基礎(chǔ)處理等各種技術(shù)難題，對大尺度、高水頭船閘的設(shè)計布置有著較高的參考價值。