哈尔滨市松北灌排体系一期工程景观闸设计

付 彦

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

1 工程概况

哈尔滨市松北灌排体系及水生态环境建设工程位于松花江北岸，西为哈尔滨市与肇东市交界处，南为松花江干流，东为呼兰河、北为肇兰新河。涉及哈尔滨市松北区和呼兰区两个行政区，即松北区的松北镇、松浦镇、万宝镇、乐业镇和对青山镇，呼兰区的利民开发区，总面积578 km2。

本着“以水定城”的指导方针，通过人工水系湖泊建设、引清补源、沿岸绿化、湿地保护和制度建设等，打造松北区完善的河湖连通的河网体系，需兴建哈尔滨市松北灌排体系渠道与人工湖相连的景观闸。

《水闸设计规范》(SL 265—2001)，灌排渠系上的水闸，其级别可按现行的《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288—99)的规定确定，同时，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2000)，穿堤水工建筑物的级别，按所在堤防工程的级别和与建筑物规模相应的级别高者确定，确定天玑湖进水闸工程级别为4级。

根据2001年国家地震局编制的国家标准(GB 18306—2001)1/400万《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度为0.05 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震基本烈度为6度，根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL 203—97)规定，确定主要建筑物地震设计烈度采用基本烈度，即地震设计烈度为6度，可不进行抗震计算。

2 基本资料

2.1 水文气象

1)哈尔滨市松北区规划区域面积为578 km2，地势低洼，自古是松花江和呼兰河的洪泛区。地势西高东低，高程在118.5～115 m，整个松北城区全部在洪水淹没范围内。100 a一遇洪水位122.5 m，淹没水深4～7.5 m，属于洪水高风险地区。嫩江上游有尼尔基水利枢纽，第二松花江中游有梯级水电站白山、红石和丰满电站。如今松花江干流哈尔滨呼兰河口下游修建了大顶子航电枢纽，枢纽运行回水影响到松北新区。

2)哈尔滨地处中温带，属半湿润大陆性季风型气候，四季分明，春季风大干旱，夏季短暂多雨，秋季冷凉霜旱，冬季漫长寒冷。城区多年平均气温3.5℃，全年1月为最冷月份，平均气温为－19.7℃;全年7月份最热，月平均气温23.1℃。哈尔滨历年地层冻结深度，最深为2.12 m，最浅为1.54 m，平均为1.9 m。松花江冰冻厚度为1.2～1.5 m，历年平均封江日期为11月下旬，开江时间为4月上旬。

2.2 建筑物特征水位

水闸特征水位见表1:

表1 水闸特征水位参数表 m

3 工程地质

天璇湖出水闸所在地貌单元属松花江左岸漫滩，地势平坦，地面高程115.0 m。揭露底层为第四系全新统冲洪积层。表层为耕植土，局部为填土，厚0.5～2.0 m性状差;其下分布土黄色软塑状粉质黏土和松散状细沙⑥－1互为层状分布，厚度1.5～4.5 m，部分地段夹中砂，中密状态，以下为灰色细沙，呈松散～稍密状。夹硬塑状灰色粉质黏土，厚度为1.5～5.0 m;下部为中砂和粗砂或砾砂，多呈中密状态。层厚一般1～5.0 m，最厚为10 m，分布较连续，局部夹硬塑状灰色粉质黏土，互层状分布。

地下水位埋藏较浅，埋深1.8 ～4.3 m，分布高程114.25 ～118.70 m，属第四系孔隙潜水，受大气降水补给，向松花江排泄。含水层为细沙、中砂及粗砂砾砂，中等透水。

闸基工程地质评价:闸建基于覆盖层中，由于土层性状变化较大，强度不高，层厚不稳定，而且建基土层为砂层，透水性中等，地下水位较高，若采用扩大基础，施工时涌水量大，基坑稳定性差，给施工增加难度，建议采用碎石桩基础较适宜。

4 设计技术参数

天玑进出水闸、天璇进出水闸及松浦支渠进水闸总体布置型式一致，本文仅对天玑湖进水闸设计技术参数进行阐述。

天玑湖进水闸位于天玑湖桩号K20+670.500位置处，闸室控制点坐标见表2:

表2 天玑湖进水闸闸室控制点坐标

天玑湖位于发生渠与松浦支渠交汇处，天玑湖的进水渠与发生渠连接，出水渠与松浦支渠连接。在天玑湖进水渠上布置进水闸和交通桥，进水闸中心线桩号为发生渠K20+670.5。进水渠渠底高程112.23 m，进水闸上游设计水位114.00 m，相应正常运行水深 1.77 m，上游最高水位114.50 m，最低水位113.43 m，进水闸共1孔，单孔净宽18 m，闸门采用底轴驱动式翻板闸门，具有双向挡水功能，在发生渠行洪水时挡发生渠最高水位114.50 m，在发生渠检修防空时挡天玑湖设计水位113.90 m。进水闸上游侧布置天玑湖进水闸交通桥，交通桥连接发生渠巡河堤，桥梁长度23.4 m，桥梁净宽 7.0 m，净宽18.0 m。

天玑湖进水闸主要建筑物由闸前混凝土铺盖、闸室段、海漫段及两岸翼墙组成。上游铺盖为钢筋混凝土，铺盖顶高程112.23 m，顺水流方向长度为 10.0 m，厚0.5 m，其下设10 cm厚混凝土垫层，混凝土铺盖与两侧混凝土挡墙、启闭机室及闸底板间设一道橡胶止水带。

闸室段为现浇钢筋混凝土结构，闸底板长15.0 m，闸门前部底板长度9.0 m，板厚3.30 m，闸底板顶高程为112.23 m;闸门后部底板长度6.00 m，板厚2.50 m，闸底板顶高程为111.43 m。闸室底板下部铺设10 cm素混凝土垫层，垫层下铺设30 cm厚碎石垫层，底板前后分别设高1.0 m、宽0.5 m、坡比1∶1的齿墙。闸底板两侧启闭机室兼做作闸墩，与闸底板为一整体结构。

启闭机室长15.0 m，宽6.0 m，与闸底板整体连接，启闭机室共设两层，下层设有液压启闭设备，上层为配电室及管理层，下层底板顶高程111.43 m和113.57 m，上层底高程为116.42 m。基础处理方式同闸室底板。

经过消能防冲计算在进水闸下游设置海漫，用以控制闸后水深，改善水流条件。海漫段长14.1 m，宽度18.0 m，设1∶15斜坡与渠底连接，海漫上部为40 cm厚混凝土，下部为10 cm素混凝土垫层、10 cm碎石垫层、10 cm中粗砂垫层、无纺布，底板上布置间排距2.0 m×2.0 m的排水孔。海漫末端设防冲槽，长度4.5 m，深度2.0 m，宽度与海漫段宽度相同，抛填块石。

闸室铺盖段上游侧、海漫段两侧均设混凝土悬臂式挡土墙与渠道两岸相接，墙后回填开挖弃渣料，两岸翼墙分别连接左右岸绿地，并回填漫坡与左右岸道路相接。翼墙基础处理方式同闸室底板。

天玑湖进水闸交通桥主要建筑物由两岸桥台、桥梁及上部结构组成。交通桥桥梁全长21.4 m，净宽5.0 m，道路中心线为桥梁结构中心线。桥梁为20.0 m装配式后张法预应力混凝土简支空心板梁，梁高0.90 m。上游铺盖段两侧挡墙兼做交通桥桥台，挡墙为半重力式钢筋混凝土结构，两侧墙下分别设6根现浇混凝土钻孔灌注桩，桩径1.0 m，桩深25.0 m。

本工程设计地震烈度为6度，不考虑地震液化问题。由于节制闸所处位置地质条件较差，基础均为承载力很小的松散～稍密细砂或中砂土层，易产生渗透变形，对闸基础稳定不利，故根据地质建议对闸底板基础采用碎石桩进行基础处理，碎石桩桩径0.5 m，间排距2.0 m×2.0 m，呈梅花形布置。根据建筑物基础各个部位地质条件进行不同的分区桩深长度的确定。

［1］中水东北勘测设计研究有限责任公司.哈尔滨市松北灌排水系改扩建及水生态环境建设一期工程初步设计报告［R］.长春:中水东北勘测设计研究有限责任公司，2012.

［2］水利部.SL 482—2011灌溉与排水渠系建筑物设计规范［S］.北京:水利电力出版社，2011.

［3］水利部.SL 265—2001水闸设计规范［S］.北京:水利电力出版社，2001.