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摘 要：原枢纽改扩建船闸实施前，应重点分析改扩建船闸对原枢纽大坝安全影响，确保工程施工期和运营期的大坝安全。本文依托湘祁枢纽二线船闸工程，研究新建二线船闸对大坝安全的影响和防范措施，为其他航道工程管理单位在工程设计、施工、运行期间维护大坝安全方面提供经验。
关键词：二线船闸;土石坝;防渗;挡水建筑物;大坝安全
中图分类号：U641 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）06-0040-03
1 引言
湘江永州至衡阳三级航道湘祁枢纽为已建枢纽，本次建设内容为在原一线船闸左侧（岸侧）新建1000吨级船闸。针对新建二线船闸对湘祁枢纽的大坝安全性影响进行论证分析，主要分析内容包括防洪安全性分析、二线船闸工程布置及建筑物设计对大坝安全影响分析、工程施工影响评价分析、工程运行安全影响分析等，论证工程的建设对湘祁枢纽的安全与正常运行无影响。
湘祁水电站位于湘江干流中游湖南省祁阳县和祁东县交界处，枢纽主要建筑物由左岸接头土坝、左岸重力坝、一线船闸、溢流闸坝、厂房、右岸重力坝及右岸接头土坝等组成。本工程属二等大（2）型工程，经湖南省水利厅审查同意主要建筑物按3级建筑物设计，混凝土挡水建筑物设计洪水标准为重现期50年，校核洪水标准为重现期500年;土坝设计洪水标准为重现期50年，校核洪水标准为重现期1000年。
拟新建二线船闸位于现有一线船闸左侧，新建船闸轴线与原有一线船闸轴线平行布置，一、二线船闸轴线之间距离约 80m。新建二线船闸船舶进出闸方式为直线进闸、曲线出闸，船闸主体段包括上闸首、闸室墙和下闸首，共长244m，其中，上闸首长32m，闸室段长180m，下闸首长32m。门槛水深4.0m，闸室净宽23m，闸室兩侧布置钢护舷厚0.1m，闸室宽度合计23.20m。
2 拟建工程建设对湘祁枢纽建筑物的影响分析
2.1拟建工程总体布置方案的合理性分析
二线船闸布置在左岸台地，不占用现有枢纽的泄洪空间，也不会改变现有枢纽的水库调度方式、泄流能力。二线船闸与一线船闸分开布置，两线船闸上游引航道和下游引航道均相互独立;二线船闸布置不影响一线船闸上下游引航道的水流条件。因此，选定二线船闸布置不影响原枢纽布置格局，不影响泄洪建筑物，施工期对防洪抢险交通运输影响较小。
2.2拟建工程对大坝正常运行和防洪安全的影响分析
新建二线船闸布置在湘祁枢纽工程左岸，己建一线船闸左侧，两线船闸平行布置，轴线之间距离约80m，与其相关的枢纽建筑物主要为一线船闸及原枢纽泄水闸。新建二线船闸上闸首作为挡水建筑物一部分，工程等级和洪水标准采用与原枢纽建筑物相同，符合现行规范规定。根据二线船闸总体布置，二线船闸利用左岸侧台地开挖出引航道，不占用现有枢纽的泄洪断面，不影响现有泄洪建筑物的运行，不改变原设计水库各特征洪水位。坝址下游河段滩地开挖后，采用护坡工程措施，不会对下游河道泄洪产生不利影响。二线船闸上闸首为挡水建筑物，设计闸顶高程为83.50m，工作闸门顶高程80.71m，均高于校核洪水位（p=0.2 %）80.12m，满足工程防洪要求;上闸首检修闸门顶高程为76.00m，满足正常蓄水位75.50m检修挡水要求。二线船闸工程建设主要为左岸台地开挖，依靠一线船闸结构和天然土体形式的组合式围堰挡水，不改变湘祁枢纽的布置和结构形式，施工期间不改变上下游行洪河道。因此，二线船闸施工期和正常运行期均不影响原枢纽建筑的防洪安全。
3 拟建工程开挖对地基防渗、坝坡及岸坡的影响分析
3.1工程开挖对枢纽建筑物地基防渗的影响分析
二线船闸布置在枢纽左岸岸侧台地，上闸首位于原左岸接头土坝地段。二线船闸工程挖除原左岸接头土坝，开挖爆破对原地基防渗帷幕有影响，需要恢复防渗帷幕;已在重力坝上游重新设置了防渗帷幕与接头土坝坝基帷幕连接形成封闭防渗体系。二线船闸上闸首为枢纽挡水建筑物的一部分，上下闸首和闸室地段中风化基岩面高程一般为67～70m左右，设计基础开挖高程为53～56m，建基在中～微风化泥质粉砂岩上，岩体较完整，透水性弱，无断层破碎带分布，承载力满足要求。上下闸首及闸室地基设防渗帷幕，形成四周封闭的防渗圈，帷幕灌浆底高程进入基岩相对不透水层（q≤ 5Lu）内约 5m，灌浆孔距均为 2m，平均深度15m左右，达到规范要求。复建土坝坝基设防渗帷幕，与原枢纽防渗帷幕共同形成挡水线防渗系统。基岩帷幕灌浆进入不透水层（q≤ 5Lu）内约 5m，灌浆孔距均为 2m。因此，防渗设计方案合理，采取上述防渗处理后，二线船闸工程开挖对邻近枢纽建筑物地基地防渗影响小。
3.2基坑开挖对坝肩和邻近坝基稳定的影响分析
二线闸首闸室基坑开挖达 23m 左右，为深基坑开挖。基坑边坡上部为填筑土厚约3～7m，边坡中部强风化岩厚度2.5～5m左右，中风化岩厚度6～10m，岩质较软，下部为微风化岩。覆盖层及全、强风化岩坡比 1：1.5，中风化基岩坡比1：0.5，微风化基岩1：0.3;在高程 66.0m、75.0m、80m处各设置一道 2m 宽的马道，开挖坡比合适;设计对基坑局部地质较差的开挖边坡采取随机支护，基坑边坡防护措施合理。
4 拟建工程主要结构安全性分析
4.1船闸级别与安全标准
根据设计最大船舶吨级，确定新建二线船闸级别为Ⅲ级，闸首及闸室为3级建筑物，其他次要建筑物为4级建筑物;上闸首洪水标准与挡水建筑物一致，采用50年一遇设计，500年一遇校核;下闸首和闸室采用10年一遇洪水标准，符合《防洪标准》（GB 50201-2014）和《船闸总体设计规范》（JTJ 305-2001）等相关规范要求。场地基本烈度为Ⅵ度，不进行抗震计算，符合规范规定。抗震设防标准及结构安全稳定标准符合相关规范要求。 4.2闸首（室）顶部高程
上闸首为枢纽前缘挡水建筑物，顶部高程为83.50m，略高于其他挡水建筑物顶部高程;闸室和下闸首在正常通航时也需满足挡水要求，闸室顶高程根据上游最高通航水位和安全超高取80.00m，下闸首顶部高程同时结合设备布置要求取80.00m，闸首（室）顶部高程满足《船闸总体设计规范》（JTJ 305-2001）关于闸顶高程的要求。
4.3结构稳定性及地基应力
上、下闸首采用整体坞式结构，闸室采用分离式结构，闸首（室）结构设计满足规范要求。上、下闸首及闸室基础均为中～微风化泥质粉砂岩，根据计算结果，闸首和闸室的抗滑、抗倾、抗浮稳定及地基应力满足规范要求。
5 拟建工程施工对枢纽建筑物的影响
5.1施工总体规划
二线船闸工程位于一线船闸的左侧，二线船闸主要施工场地布置在左岸台地上，场地高程在84m以上，满足规范要求的防洪标准，布置总体合理;工程两岸沟通主要通过枢纽坝顶公路再经二线船闸的上游施工围堰与原左岸公路衔接，施工期采用临时道路后不影响两岸交通的运行。二线船闸施工采取预留岩坎围堰的方式挡水，利用湘祁水电枢纽泄水建筑物过流的导流方式合理可行，施工围堰布置基本合理，新建二线船闸施工对已建枢纽工程安全运行的影响总体可控。
5.2土坝拆除及复建对工程防洪的影响分析
原有土坝位于一线船闸左岸台地上，在二线船闸施工时，需要对左岸坝肩相接的土坝进行拆除和复建，为保证大坝防洪安全和二线船闸正常施工，设置了上游横向围堰及纵向围堰，与左岸一线船闸衔接形成上游整体挡水线。目前二线船闸混凝土浇筑已基本完成，上下闸首人字门正在安装，二线船闸两侧复建土坝正在施工，因此，在确保2021年汛前上下闸首人字门及二线船闸两侧复建土坝具备挡水的条件下，对工程防洪的影响可控。
5.3施工爆破对已建枢纽建筑物的影响
新建二线船闸的基础及引航道开挖采用分层梯段爆破的开挖方案，为控制爆破对已有建筑物的影响，按照《爆破安全规程》（GB6722-2014）相关规范要求，一线船闸上下闸首及跨闸桥最大质点振速6cm/s（该数据与近尾洲有差别，报告申请复核）、一线船闸上下闸首中心控制室最大质点振速0.6cm/s、居民区1.3cm/s、高压输电线塔6cm/s，以此作为爆破振动安全控制标准，通过计算提出了单响药量控制标准等爆破参数，上述爆破参数基本合适。
6 结论
（1）二线船闸布置在左岸台地，不占用现有枢纽的泄洪空间，未改变枢纽下游河段现状，对原枢纽水利条件无不利影响。二线船闸工程建成后，枢纽的水库水位特征值及水库运行方式不变，不改变现有枢纽的洪水调度方式、泄流能力。
（2）二线船闸与一线船闸分开布置，二線船闸的建设，不影响一线船闸上下游引航道的水流条件，对一线船闸的安全运行无不利影响。施工期基坑开挖边坡坡比、随机支护措施合适。船闸上闸首两侧均与左岸复建土坝连接，防渗心墙顶高程高于正常蓄水位，防渗心墙顶部土料的防渗系数满足设计规范对均质坝的要求，复建土坝结构和防渗措施合适。
（3）左岸围堰实施顶高程满足防洪要求，堰体防渗形式及防渗标准合适;堰体结构稳定计算成果满足要求。二线船闸正常运行水位在湘祁枢纽水库正常运行水位范围内，二线船闸运营不影响大坝安全。
综上所述，二线船闸基本未改变湘祁枢纽布置格局，不影响工程泄流能力和水库特征水位;复建土坝和二线船闸挡水建筑物设计满足稳定、应力和防渗等要求;左岸围堰实施顶高程满足防洪要求。只要施工期对新发现的问题及时处置，新建二线船闸不会影响原枢纽建筑物的安全运行。
参考文献：
[1]姜兴良，卢盛雄，黄灿.跨船闸桥梁改扩建施工方案[J].湖南交通科技，2019（04）.
[2]孙万通，张公略.中高水头枢纽船闸改扩建工程围堰设计技术[J].水运工程，2017（01）.
[3]陈稚娟.微山船闸改扩建模式的探讨[J].水运工程，2008（07）.
关键词：二线船闸;土石坝;防渗;挡水建筑物;大坝安全
中图分类号：U641 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）06-0040-03
1 引言
湘江永州至衡阳三级航道湘祁枢纽为已建枢纽，本次建设内容为在原一线船闸左侧（岸侧）新建1000吨级船闸。针对新建二线船闸对湘祁枢纽的大坝安全性影响进行论证分析，主要分析内容包括防洪安全性分析、二线船闸工程布置及建筑物设计对大坝安全影响分析、工程施工影响评价分析、工程运行安全影响分析等，论证工程的建设对湘祁枢纽的安全与正常运行无影响。
湘祁水电站位于湘江干流中游湖南省祁阳县和祁东县交界处，枢纽主要建筑物由左岸接头土坝、左岸重力坝、一线船闸、溢流闸坝、厂房、右岸重力坝及右岸接头土坝等组成。本工程属二等大（2）型工程，经湖南省水利厅审查同意主要建筑物按3级建筑物设计，混凝土挡水建筑物设计洪水标准为重现期50年，校核洪水标准为重现期500年;土坝设计洪水标准为重现期50年，校核洪水标准为重现期1000年。
拟新建二线船闸位于现有一线船闸左侧，新建船闸轴线与原有一线船闸轴线平行布置，一、二线船闸轴线之间距离约 80m。新建二线船闸船舶进出闸方式为直线进闸、曲线出闸，船闸主体段包括上闸首、闸室墙和下闸首，共长244m，其中，上闸首长32m，闸室段长180m，下闸首长32m。门槛水深4.0m，闸室净宽23m，闸室兩侧布置钢护舷厚0.1m，闸室宽度合计23.20m。
2 拟建工程建设对湘祁枢纽建筑物的影响分析
2.1拟建工程总体布置方案的合理性分析
二线船闸布置在左岸台地，不占用现有枢纽的泄洪空间，也不会改变现有枢纽的水库调度方式、泄流能力。二线船闸与一线船闸分开布置，两线船闸上游引航道和下游引航道均相互独立;二线船闸布置不影响一线船闸上下游引航道的水流条件。因此，选定二线船闸布置不影响原枢纽布置格局，不影响泄洪建筑物，施工期对防洪抢险交通运输影响较小。
2.2拟建工程对大坝正常运行和防洪安全的影响分析
新建二线船闸布置在湘祁枢纽工程左岸，己建一线船闸左侧，两线船闸平行布置，轴线之间距离约80m，与其相关的枢纽建筑物主要为一线船闸及原枢纽泄水闸。新建二线船闸上闸首作为挡水建筑物一部分，工程等级和洪水标准采用与原枢纽建筑物相同，符合现行规范规定。根据二线船闸总体布置，二线船闸利用左岸侧台地开挖出引航道，不占用现有枢纽的泄洪断面，不影响现有泄洪建筑物的运行，不改变原设计水库各特征洪水位。坝址下游河段滩地开挖后，采用护坡工程措施，不会对下游河道泄洪产生不利影响。二线船闸上闸首为挡水建筑物，设计闸顶高程为83.50m，工作闸门顶高程80.71m，均高于校核洪水位（p=0.2 %）80.12m，满足工程防洪要求;上闸首检修闸门顶高程为76.00m，满足正常蓄水位75.50m检修挡水要求。二线船闸工程建设主要为左岸台地开挖，依靠一线船闸结构和天然土体形式的组合式围堰挡水，不改变湘祁枢纽的布置和结构形式，施工期间不改变上下游行洪河道。因此，二线船闸施工期和正常运行期均不影响原枢纽建筑的防洪安全。
3 拟建工程开挖对地基防渗、坝坡及岸坡的影响分析
3.1工程开挖对枢纽建筑物地基防渗的影响分析
二线船闸布置在枢纽左岸岸侧台地，上闸首位于原左岸接头土坝地段。二线船闸工程挖除原左岸接头土坝，开挖爆破对原地基防渗帷幕有影响，需要恢复防渗帷幕;已在重力坝上游重新设置了防渗帷幕与接头土坝坝基帷幕连接形成封闭防渗体系。二线船闸上闸首为枢纽挡水建筑物的一部分，上下闸首和闸室地段中风化基岩面高程一般为67～70m左右，设计基础开挖高程为53～56m，建基在中～微风化泥质粉砂岩上，岩体较完整，透水性弱，无断层破碎带分布，承载力满足要求。上下闸首及闸室地基设防渗帷幕，形成四周封闭的防渗圈，帷幕灌浆底高程进入基岩相对不透水层（q≤ 5Lu）内约 5m，灌浆孔距均为 2m，平均深度15m左右，达到规范要求。复建土坝坝基设防渗帷幕，与原枢纽防渗帷幕共同形成挡水线防渗系统。基岩帷幕灌浆进入不透水层（q≤ 5Lu）内约 5m，灌浆孔距均为 2m。因此，防渗设计方案合理，采取上述防渗处理后，二线船闸工程开挖对邻近枢纽建筑物地基地防渗影响小。
3.2基坑开挖对坝肩和邻近坝基稳定的影响分析
二线闸首闸室基坑开挖达 23m 左右，为深基坑开挖。基坑边坡上部为填筑土厚约3～7m，边坡中部强风化岩厚度2.5～5m左右，中风化岩厚度6～10m，岩质较软，下部为微风化岩。覆盖层及全、强风化岩坡比 1：1.5，中风化基岩坡比1：0.5，微风化基岩1：0.3;在高程 66.0m、75.0m、80m处各设置一道 2m 宽的马道，开挖坡比合适;设计对基坑局部地质较差的开挖边坡采取随机支护，基坑边坡防护措施合理。
4 拟建工程主要结构安全性分析
4.1船闸级别与安全标准
根据设计最大船舶吨级，确定新建二线船闸级别为Ⅲ级，闸首及闸室为3级建筑物，其他次要建筑物为4级建筑物;上闸首洪水标准与挡水建筑物一致，采用50年一遇设计，500年一遇校核;下闸首和闸室采用10年一遇洪水标准，符合《防洪标准》（GB 50201-2014）和《船闸总体设计规范》（JTJ 305-2001）等相关规范要求。场地基本烈度为Ⅵ度，不进行抗震计算，符合规范规定。抗震设防标准及结构安全稳定标准符合相关规范要求。 4.2闸首（室）顶部高程
上闸首为枢纽前缘挡水建筑物，顶部高程为83.50m，略高于其他挡水建筑物顶部高程;闸室和下闸首在正常通航时也需满足挡水要求，闸室顶高程根据上游最高通航水位和安全超高取80.00m，下闸首顶部高程同时结合设备布置要求取80.00m，闸首（室）顶部高程满足《船闸总体设计规范》（JTJ 305-2001）关于闸顶高程的要求。
4.3结构稳定性及地基应力
上、下闸首采用整体坞式结构，闸室采用分离式结构，闸首（室）结构设计满足规范要求。上、下闸首及闸室基础均为中～微风化泥质粉砂岩，根据计算结果，闸首和闸室的抗滑、抗倾、抗浮稳定及地基应力满足规范要求。
5 拟建工程施工对枢纽建筑物的影响
5.1施工总体规划
二线船闸工程位于一线船闸的左侧，二线船闸主要施工场地布置在左岸台地上，场地高程在84m以上，满足规范要求的防洪标准，布置总体合理;工程两岸沟通主要通过枢纽坝顶公路再经二线船闸的上游施工围堰与原左岸公路衔接，施工期采用临时道路后不影响两岸交通的运行。二线船闸施工采取预留岩坎围堰的方式挡水，利用湘祁水电枢纽泄水建筑物过流的导流方式合理可行，施工围堰布置基本合理，新建二线船闸施工对已建枢纽工程安全运行的影响总体可控。
5.2土坝拆除及复建对工程防洪的影响分析
原有土坝位于一线船闸左岸台地上，在二线船闸施工时，需要对左岸坝肩相接的土坝进行拆除和复建，为保证大坝防洪安全和二线船闸正常施工，设置了上游横向围堰及纵向围堰，与左岸一线船闸衔接形成上游整体挡水线。目前二线船闸混凝土浇筑已基本完成，上下闸首人字门正在安装，二线船闸两侧复建土坝正在施工，因此，在确保2021年汛前上下闸首人字门及二线船闸两侧复建土坝具备挡水的条件下，对工程防洪的影响可控。
5.3施工爆破对已建枢纽建筑物的影响
新建二线船闸的基础及引航道开挖采用分层梯段爆破的开挖方案，为控制爆破对已有建筑物的影响，按照《爆破安全规程》（GB6722-2014）相关规范要求，一线船闸上下闸首及跨闸桥最大质点振速6cm/s（该数据与近尾洲有差别，报告申请复核）、一线船闸上下闸首中心控制室最大质点振速0.6cm/s、居民区1.3cm/s、高压输电线塔6cm/s，以此作为爆破振动安全控制标准，通过计算提出了单响药量控制标准等爆破参数，上述爆破参数基本合适。
6 结论
（1）二线船闸布置在左岸台地，不占用现有枢纽的泄洪空间，未改变枢纽下游河段现状，对原枢纽水利条件无不利影响。二线船闸工程建成后，枢纽的水库水位特征值及水库运行方式不变，不改变现有枢纽的洪水调度方式、泄流能力。
（2）二线船闸与一线船闸分开布置，二線船闸的建设，不影响一线船闸上下游引航道的水流条件，对一线船闸的安全运行无不利影响。施工期基坑开挖边坡坡比、随机支护措施合适。船闸上闸首两侧均与左岸复建土坝连接，防渗心墙顶高程高于正常蓄水位，防渗心墙顶部土料的防渗系数满足设计规范对均质坝的要求，复建土坝结构和防渗措施合适。
（3）左岸围堰实施顶高程满足防洪要求，堰体防渗形式及防渗标准合适;堰体结构稳定计算成果满足要求。二线船闸正常运行水位在湘祁枢纽水库正常运行水位范围内，二线船闸运营不影响大坝安全。
综上所述，二线船闸基本未改变湘祁枢纽布置格局，不影响工程泄流能力和水库特征水位;复建土坝和二线船闸挡水建筑物设计满足稳定、应力和防渗等要求;左岸围堰实施顶高程满足防洪要求。只要施工期对新发现的问题及时处置，新建二线船闸不会影响原枢纽建筑物的安全运行。
参考文献：
[1]姜兴良，卢盛雄，黄灿.跨船闸桥梁改扩建施工方案[J].湖南交通科技，2019（04）.
[2]孙万通，张公略.中高水头枢纽船闸改扩建工程围堰设计技术[J].水运工程，2017（01）.
[3]陈稚娟.微山船闸改扩建模式的探讨[J].水运工程，2008（07）.