水闸改建工程可行性研究报告

1. 概 述1.1前言XX水闸位于XX市XX区XX镇XX河南端，外河出口为XX江，是XX大控制骨干工程之一，平面位置见图K2006079-418T-01。该工程具有防洪、排涝和水资源调度等功能，是该地区重要的一座水利工程设施。原XX水闸兴建于1974年，为集防洪、航运、排水等工程于一体的套闸，由净宽8m的单孔内外闸首和净宽16m、净长80m的闸室，以及靠近外河闸首横跨两岸的一座桥面宽5m的拖拉机桥组成。原水闸通航孔梁底高程内河为6.0m、外河为6.2m，通航等级50t；属中型水闸。该水闸1975年竣工并投入使用，至今已运行30余年，是当地防汛、排涝、航运和水环境改善、水资源调度不可缺少的重要建筑。但由于受当时的经济条件限制，设计标准偏低。随着XX大控制圩区防洪标准的提高，XX水闸原有设计防御标准已明显偏低，加上水闸在多年运行后，出现了多处裂缝、破损与钢筋锈蚀，对日常运行安全构成了威胁。为此2002年5月XX市XX区水务局委托国家电力公司XX勘测设计研究院对XX水闸进行安全检测与评估，评估结论为：水闸结构多处混凝土表面露筋，闸室侧墙上部横梁、闸门锁定装置、桥梁盖板以及侧墙支柱等结构发生严重裂缝，外河闸首（含原拖拉机桥结构）、内消力池基础均存在不小范围的淘空；且内侧淘空位置紧靠闸首底板，将对外闸首主体结构基础稳定造成不良影响；内外河闸首、闸室底板及消力池底板已出现明显不均匀沉降。2002年9月XX市XX区水务局委托XXXX水利设计有限公司进行水闸安全鉴定的“复核计算”工作，“复核计算”结论为：XX水闸主体结构高程离现有规划要求相差较大，且大部分已经严重碳化、损坏、失稳，通过复核计算认为该闸不满足规范及使用要求。即使局部大修、更换、加高加固也不一定确保该闸的安全和正常运行。为了确保该闸的安全，适应社会发展的需要，建议该闸拆除重建。2003年3月水闸安全鉴定组专家对该闸进行了专门的鉴定，鉴定意见为：外闸首涉及防洪安全，上部结构也不能适应新的防御水位，闸门启闭室呈不均匀沉降，建议拆除上部结构予以重建，原闸底板如稍作补强仍能利用，则尽量利用；对损坏的闸室墙，即使通航萎缩，但为保证排水通畅，仍应予以整修，勿使继续恶化；内闸首进行适当整修，维持其现有功能。 2003年7月我院编制了XX水闸改建工程的项目建议书。并于2003年9月通过了XX市水务局科学技术委员会组织的专家评审。于2004年4月收到XX市发展和改革委员会关于XX区洞泾、XX套闸危闸改建工程项目建议书的批复（见附件一），批复明确同意实施XX区洞泾、XX套闸危闸改建工程，其中XX套闸建设规模和内容为：老闸外闸首拆除，新建为8m外闸首，整修闸室和内闸首，更新改造启闭、电气、自控设施等。2004年9月我院受XX水务局的委托编制完成了XX区XX水闸改建工程可行性研究报告。2005年8月，在本工程可行性研究报告水务局科技委行业评审过程中，有关方提出受诸多条件的约束，XX套闸的通航功能已经萎缩，建议该闸通航功能取消，仅保留其一线防洪闸的防洪、排水功能，同时报请水务规划和航务管理部门审批。后来在XX区水务“十一五”规划(XX市XX区水务局、XX市水务规划设计研究院 2005年9月)中已经明确了XX套闸改建为XX水闸；同时，XX区航务管理所、XX区地方海事处也明确批复了该闸改建为节制闸，具体见附件一。在此基础上，2006年10月我院受XX市江海水利资产管理公司委托，重新编制完成了XX区XX水闸改建工程可行性研究报告。2007年3月1日水务局科技委重新组织了行业评审，其主要评审意见如下：1. 论证河道和新建水闸的工程规模；2. 进一步明确工程功能，利于进一步确定设计标准；3. 工程研究过程中综合考虑设计标准近远期结合；4. 原套闸闸室作为XX地区具有一定人文历史意义的连拱建筑结构，建议能维修保留，则予以保留；5. 确定规划和设计引排水流量；1.2 工程设计范围本工程的改建内容为：拆除外闸首，重建单孔净宽8m的节制闸一座及其配套设施；内闸首及闸室根据需要保留并维修，或拆除并进行内引河设计；闸首外引河段；净宽5m工作桥；电气、闸门及启闭设备全部更换；管理区拆除重建。1.3 编制依据 1.3.1基础资料1XX市XX区已建XX套闸复核计算书XXXX水利设计有限公司，2002年9月编制；2XX市XX区XX套闸安全检测报告（混凝土结构部分）国家电力公司XX勘测设计研究院，2002年5月编制；3XX市XX区XX套闸安全检测报告（金属结构及启闭设备部分）国家电力公司XX勘测设计研究院，2002年5月编制；4XX区水务“十一五”规划XX市XX区水务局、XX市水务规划设计研究院， 2005年9月；51:2000地形图；6老闸图纸及地质资料；1.3.2主要规范、规程及标准1.水利水电工程可行性研究设计报告编制规程(DL502093);2.水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）；3建筑抗震设计规范（GB50011-2001）；4防洪标准（GB50201-94）；5堤防工程设计规范（GB50286-98）；6水闸设计规范（SL265-2001）；7水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）；8地基基础设计规范（DGJ08-11-1999）；9水闸工程管理设计规范(SL170-96)；10水利工程管理单位编制定员试行标准（SLJ705-81）；11.水工混凝土结构设计规范（SL/T191-96）；12.水利水电工程钢闸门设计规范（SL74-95）； 13.XX地区低压用户电气装置规程；14供配电系统设计规范（GB5005295）；15低压配电设计规范（GB5005495）；16电力工程电缆设计规范（GB50217-94）；17.其它有关规范。1.4 主要研究内容1论证工程建设的必要性, 确定本工程建设任务;2确定主要水文参数和成果;3查明影响工程的主要地质条件和主要工程地质问题;4选定工程建设场址;5基本选定工程规模；6基本选定主要建筑物的基本型式, 初选工程总体布置;7初选机组、电气主结线及其它主要机电设备和布置；8初选金属结构设备型式和布置;9初选水利工程管理方案;10基本选定对外交通方案、初选施工导流方式、主体工程的主要施工方法和施工总布置；11评价工程建设对环境的影响；12提出主要工程量，估算工程投资；13提出综合评价和结论。1.5 主要研究成果1. 为防汛、除涝安全，提高设计标准拆除老闸重建是非常必要的，技术上是可行的。2在原外闸首闸址上改建节制闸闸首，并新建其配套结构；原闸室、内闸首拆除改建成内引河。3. 新建节制闸单孔8m，闸首采用钢筋砼坞式结构；闸底高程为-0.50m（XX吴淞基面，下同），工作桥梁底高程为5.00m；闸首长13m，净宽8m。内河消力池长7m，外河消力池长10m；内、外河消力池深为0.7m，池底面高程均为-1.20m，采用钢筋砼坞式结构。4闸内引河利用原闸室结构维修，闸室宽16m，底谷高程-0.5m；闸外引河长40m，底宽12m，底高程-0.5m，边坡1:3(2.5)。5闸门、电气设备全部更换，闸门采用直升式平板钢闸门，启闭设备采用QPQ2125 卷扬式启闭机。6工程管理初拟水闸管理所定员为5人，管理区建筑面积为290m2，管理区占地面积同原套闸，为1.5亩。7本工程施工对外交通可利用现有道路，交通便利。工程施工时需修筑内、外河围堰；施工总工期8个月。8工程总投资为862.22万元，其中工程费用为669.94万元。1.6 工程综合特性表 表1-1 工程综合特性表 序号项 目单位数 量备 注一工程等别等二主要建筑物级别3级闸首、内外河消力池和翼墙等内外河防洪建筑物三次要建筑物级别4级永久性建筑物（除上述以外的）四临时建筑物级别5级施工围堰等临时建筑物五抗震设计烈度7度六防洪标准50年一遇高潮位七特征水位（XX吴淞零点）1外河侧设计高潮位m4.30（P=2%）高潮位设计低潮位m0.64历史最低潮位2内河侧设计高水位m3.50规划控制最高水位常水位m2.50预降水位m1.50八节制闸闸首结构主要特征值1闸首水闸孔径m8单孔闸首长m13钢筋砼坞式结构闸首净宽m8闸底板坎面高程m-0.50外河闸墙高程m5.30内河闸墙高程m4.20门槽立柱顶高程m13.702消力池内(外)河消力池长m7(10)钢筋砼坞式结构内、外河消力池池深m0.73翼墙外河圆弧翼墙顶高程m5.30钢筋砼悬臂式结构内河圆弧翼墙顶高程m4.20钢筋砼悬臂式结构44引河内(外)引河长m77.2（40）内河为原闸室维修内、外引河底高程m-0.50外引河底宽m12续表11 工程综合特性表序号项 目单位数 量备 注5工作桥闸上工作桥净宽m5.0总宽5.6m梁底高程m5.0九闸门及启闭机1工作闸门门顶高程m4.80平板钢闸门2工作钢闸门重量t10.53启闭机容量kN2X125QPQ2125 卷扬式启闭机十工程管理1定员人52管理区面积亩0.713管理区建筑面积m2290十一工程投资估算1工程费用万元669.942工程总投资万元862.22562.自然条件2.1 地理位置XX水闸位于XX市XX区XX镇XX河南端，外河出口为XX江，属于XX大控制片。2.2 气象XX区位于北亚热带南缘,是东亚季风盛行的地区。受冷暖空气交替影响,四季分明,冬夏长,春秋短。春季温凉多雨,夏季炎热湿润,秋季先湿后干,冬季寒冷干燥。据XX气象站(19541989年)记录,本区年际平均气温15.5,最高气温38.2(1966年8月6日),最低气温-10.5(1977年1月31日)。年际平均无霜期230d,年最长无霜期253d(1959年)。年最短无霜期201d。本区光照充足,年平均日照时数1997.1h。多年平均蒸发量为1427.4mm(蒸发皿直径为20cm),干旱指数接近于1,属温润地区。本区年平均降水量(XX气象站测点)为1127.9mm,最多雨量1548.5mm(1983年),最少雨量743.9mm(1978年)。由于每年季风强弱和临界时间早迟不尽相同,降水量季节差幅度较大;一般在夏半年(49月)雨量集中,约占年总降水量的70%左右,而冬半年(10月至翌年3月)降水量仅占30%,如1954年夏半年降水量达1160.8mm,占总降水量1520.8mm的76.3%。全年降水的48%集中在汛期的69月份，以梅雨型和台风暴雨型降水为主。本工程所在的XX区测点一日最大降雨量为189.7mm(1985年8月1日),一次连续最大降雨量317.5mm(1963年9月1214日)。年际平均雨日137d,最多雨日162d(1997年),最少雨日仅98d(1971年)。2.3 水文2.3.1 外河水位本工程以位于其附近的米市渡站资料作为设计依据，米市渡水文站系列延长至1997年的水文频率分析见表2-1； 表21 米市渡站（19541997）最高潮位频率计算成果表(单位:m) 项 目系列频率P%均值CvCs长度（年）0.10.20.512510203.840.0460.50444.514.454.384.314.254.154.073.98XX江上游三站历史最低潮位见表2-2表22 XX江上游三站实测最低潮位表 (单位:m)站名水位（:m）发生时间统计年数备注米市渡0.641959年1月22日19611997泖港0.571959年1月22日19561997夏宇圩0.561959年1月22日19541997从上表可知米市渡站系列延长至1997年时其百年一遇高潮位达4.31 m、五十年一遇高潮位达4.25m。而根据太湖流域综合治理总体规划方案和太湖流域XX江干流闵行三角渡段防洪工程可研报告技术审查意见，XX江上游干流段的防洪标准为五十年一遇洪水位，并综合考虑流域综合治理工程的实施后的工情对水位的影响，尤其XX江上游干流段是受洪、潮双向敏感的地区，水位抬高更为明显，因此审查意见确定该区段的设计高水位为4.30m。因此确定本工程的外河设计高水位为4.30m，设计最低水位由于无洪、潮水频率分析值，故暂取历史最低水位0.64m。根据太湖流域XX江干流闵行三角渡段防洪工程初步设计报告，工程附近多年平均高潮位2.71m，多年平均低潮位1.67。2.3.2 内河水位根据太湖流域XX江干流闵行三角渡段防洪工程初步设计报告，本水闸属XX大控制片，内河最高水位3.50m，常水位2.802.50m，预降最低水位为1.50m。2.4 地质目前本工程地质勘察报告由我院完成，共钻孔9只，其中静力孔4只，小螺纹孔23只，钻孔平面布置见附图一。2.4.1 地形地貌拟改建XX水闸位于XX市的XX区XX江北岸，根据地貌形态、时代成因、沉积环境和组成物质等方面的差异分析，受勘区在地貌上属滨海平原地貌类型。场地内地形尚属平坦，本次勘察测得地面高程为4.213.38m，平均地面高程为3.68m。2.4.2 地基土的构成与特征经勘察查明，在本次勘探所达深度范围内的地基土层除表层填土为近代人工堆填外，其余诸层均属第四纪全新世（Q41-3）和上更新世（Q31-2）的滨海河口、滨海浅海、滨海、沼泽、河口湖沼、河口滨海及滨海河口相沉积层。主要由饱和粘性土、粉土及砂土等组成。根据地基土的工程地质特性、沉积成因及物理力学性质可划分为7个主层次，其中、层均可分为2个亚层，现自上而下分层叙述如下：1层素填土。灰黄，稍湿，土质较松散、不均一。主要为粘性素填土，含有机质、腐植物，偶夹少量小碎石及淤泥。该层厚0.80m3.60m，平均厚达1.61m；层底标高为3.10m-0.10m，平均为1.97m。2层浜填土。灰黑色，饱和，土质软弱、不均。层内含大量有机质、腐植物，具臭味，偶夹小碎石。本层仅见于G3和12、13、14等孔处。层厚0.80m3.60m，平均为2.00m；层底标高为0.88m-1.42m，平均为-0.46m。1-2层褐黄灰黄色粉质粘土。湿，可塑软塑状，中高压缩性。上部为褐黄色，往下含水量逐渐增高，土质趋软，土层渐变成灰黄色。本层除暗浜处缺失外，场地内均有分布。层厚0.30m2.40m，平均为1.29m；层底标高为1.92m-0.08m，平均为0.78m。3层灰色粉质粘土夹粉砂。饱和，稍密状，中高压缩性。含云母、土质不均，局部夹薄层粘性土，具交错层理，仅见于C1、C3、C4和G4等孔处,分布不稳定呈透镜体状覆存。层厚0.80m2.70m，平均为1.48m；层底标高为0.53m-1.29m，平均为-0.20m。1层灰色淤泥质粉质粘土。饱和，流塑状，高压缩性。含云母、有机质，夹薄层状粉砂。层厚0.80m3.80m，平均为2.14m；层底标高为-0.90m-2.98m，平均为-1.99m。2层灰色砂质粉土。饱和，中密状，中压缩性。含云母，夹薄层状粘性土，土质不均，仅见于C1、C2、C3、C4和G5等孔处,分布不稳定呈透镜体状覆存。层厚0.60m1.20m，平均为0.92m；层底标高为-2.00m-3.58m，平均为-2.65m。层灰色淤泥质粘土。饱和，流塑状，高压缩性。含云母、少量有机质，局部夹薄层粉片，土质均匀。该层厚3.50m4.70m，平均为4.29m；层底标高为-6.08m-7.98m，平均-6.79m。层灰色淤泥质粉质粘土。饱和，流塑软塑状，高压缩性。层内含云母、有机质及泥钙质结核，夹薄层粉土，土质较均匀。层厚为12.60m13.80m，平均为13.28m；层底标高为-19.67m-19.90m，均为-19.81m。1层暗绿色粉质粘土。湿，硬塑状，中压缩性。含氧化铁斑点，土质较均匀。层厚3.40m3.80m，平均为3.58m；层底标高为-23.17m-23.68m，平均为-23.38m。1层草黄色砂质粉土夹粉砂。饱和，稍密中密状，中压缩性。含云母，石英，夹薄层粘性土，土质不均。本项目该层未钻穿。各土层的土性描述与特征详见附表一地层特性表和附表二土层物理力学性质参数表及其续表。地质剖面详见附图二五。2.4.3 地基土的物理力学性质指标拟建场地内各层地基土的物理力学性质指标，系在删除个别离散性较大的不合理指标后进行分层统计的，并提供指标的最小值、最大值、算术平均值、均方差、变异系数等，详见土层物理力学性质参数表。设计时，可根据安全使用情况结合统计参数酌情选用。本次勘察对各层地基土在不用荷载作用下的压缩指标分层进行了统计，并绘成土层压缩曲线图表。设计在验算地基沉降量时所需的压缩模量Es值，可在压缩曲线图上自行截取。土层物理力学性质参数表中的标准贯入击数N值为实测值。2.4.4 地基土承载力的确定地基土承载力设计值fd和地基土承载力特征值fak，根据有关规范公式结合土试、静探成果综合确定，可供综合评价各土层的工程地质特性。各土层地基土承载力特征值、设计值详见下表2-3： 表2-3 地基土承载力特征值设计值一览表 层 序土 层 名 称Ps（MPa）C（kPa）（。）fak（kPa）f d(kPa)1-2粉质粘土0.781522.075953粉质粘土夹粉砂0.98924.568851淤泥质粉质粘土0.501516.065802砂质粉土0.94232.06885淤泥质粘土0.471413.56075淤泥质粉质粘土0.731413.07590粉质粘土3.043516.0125160-1砂质粉土8.99132.5160200注：1、表中地基土承载力设计值在计算时未进行地基变形计算，采用时应注意计算条件，基础设计时应根据基础实际埋深及宽度等条件进行验算。2、3和2为粉性土层，表中的地基承载力设计值是根据土工试验数据结合原位测试成果综合确定的。2.4.5 地下水受勘场地范围内的浅层地下水主要为潜水和粉性土中的微承压水，地下水位受大气降水和地表河水的补给调节。勘察期间实测钻孔稳定地下水位埋深为0.60.9m，平均埋深0.78m，相应高程为2.52m3.32m，平均2.99m。根据XX市工程建设规范岩土工程勘察规范（DGJ08-37-2002）第11.1.1条规定，场地内的潜水地下水位一般离地表面约0.301.50m，年平均水位埋深0.500.70m。该工程在设计或施工时地下水位埋深可按年平均水位埋深为0.50计算。经勘察施工期间实地调查，场区周围无明显的环境污染源存在，故根据XX市工程建设规范岩土工程勘察规范(DGJ08-37-2002)第11.1.4条，该场地地下水和地基土一般对混凝土无腐蚀性。2.4.6 不良地质现象经勘察揭露，在XX西岸内河翼墙的G3和12、13、14孔处有暗浜分布（推测为老河塘），特别是在G3孔附近素填土与浜填土两层总厚达4.404.80m，土质软弱，富含有机质、腐植物，具臭味。此外，勘察场地在拟改建闸基础底板以下为一套软弱地基土层，对工程建设可能会带来一定的不利影响。经对照本次工程研究报告，不良地质现象出现在原闸室闸墙位置，水闸经过30多年运行后未出现位移或者破坏问题，本次新建结构位置无不良地质问题，故不予处理。但在闸室排水降水后，应加强该区域的观察。2.4.7 岩土工程分析与评价(1)场地稳定性和建设适宜性评价 根据本次勘察成果，本场地属稳定场地，且具备较好的工程施工条件，场地邻近的建（构）筑物运行正常，所以本场地适宜建造各类建（构）筑物。(2)天然地基分析与评价层人工填土层，结构松散，均匀性差，一般不宜作天然地基持力层使用。拟建泵闸管理房址处，素填土厚度约0.801.00m； 1-2层褐黄灰黄色粉质粘土，除在有浜填土分布的范围内缺失或变薄外，场地内分布尚属稳定，该层土静探比贯入阻力0.74（Mpa）地基承载力设计值fd为95.0kPa。工程地质条件较好，具较高强度。可作为拟建节制闸管理房的天然地基持力层。须指出的是，此土层平均厚度仅1.29m，且具自上而下土质趋软、强度减弱之竖向渐变之特性，若用此层作天然地基持力层，在保证建（构）筑物稳定的前提下，基础宜浅置。1层、层及层均为高压缩性、高灵敏度软土层，工程地质条件差，为浅部地基主要压缩层。2.4.8 基坑开挖分析与评价根据设计意图，拟建XX水闸闸室基础底板底面高程为-0.50m，若按G2孔的孔口地面高程（H=3.92m）为准，则泵闸的基坑开挖工程深度在45m左右，当属三级基坑开挖。在进行基坑开挖时，将遇到3层粉质粘土夹粉砂、2层砂质粉土及层淤泥质粘土层。其中2层以砂质粉土为主，松散稍密状，渗透性较好，且自稳能力较差，由于XX地区的地下水位较高，通常在地面下0.51.0m，基坑开挖后，由于坑内外存在水头差，坑底土受有向上作用的渗透水压，在一定条件下此层土易产生流砂等渗透破坏；层淤泥质粘土又为软弱的粘性土，也可形成塑性泥流而使坑底失去稳定。因此，在进行基坑开挖过程中，必须进行基坑围护（支护）工作，根据已有工程经验，建议可采用钢板桩围护墙。在场地施工条件允许的情况下，并经验算能保证土坡稳定性时，亦可采用放坡开挖，开挖时宜设置多级平台分层开挖，并对基坑稳定性配备周全的应急对策和措施。此外，在基坑开挖时，还应适当采用井点降水等方法保持基坑坑壁稳定和安全。2.4.9 结论和建议、通过本次勘察已查明拟建XX水闸改建工程闸址范围地基土层的分布规律与物理力学特性，所得的地质成果可作施工图设计的地质依据。、根据本次勘察成果，本场地属稳定场地，具备较好的工程施工条件，适宜建造本工程。、1-2层褐黄灰黄色粉质粘土在场地内分布较为稳定，平均厚度为1.29m，工程地质条件较好，可作为拟建节制闸管理房的天然地基持力层。须指出的是，该层土具自上而下土质趋软、强度减弱之竖向渐变性，建议设计在保证拟建建（构）筑物稳定的前提下基础宜浅置。、按初步设计方案，节制闸闸室拟采用打入式预制桩桩基基础形式，拟建闸室部位的桩端设计标高为-21.00m。根据G2孔资料分析，建议1层暗绿色粉质粘土是较理想的天然地基持力层。、本工程场地属类场地，地基土为软弱土，属建筑抗震不利地段，抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.10g。根据原位测试成果对20.00m深度范围内可能液化的2层砂质粉土进行液化判别，2层的液化指数为1.675.93，液化指数平均值为3.77，液化强度平均值为0.37，该土层属轻微液化。、经调查场地周围无明显污染源，根据XX市工程建设规范岩土工程勘察规范（DGJ08-37-2002）第11.1.4条判定，地下水和地基土对混凝土一般无腐蚀性。、按设计意向，拟建泵闸的闸室基础底板底面高程为-0.50m，以G2孔资料为例，该工程拟开挖的基坑深度在4.05.0m左右。在基坑开挖时2层易产生流砂等渗透破坏，层易形成塑性泥流而使坑底失去稳定，设计与施工时须予以重视，建议采取井点降水，并对基坑坑壁进行必要的围护。在场地施工条件允许的情况下，并经验算能保证土坡稳定性时，亦可采用放坡开挖，但必须对基坑稳定性备有周全的应急对策和措施。3工程任务和规模3.1 工程建设的必要性 1XX水闸结构陈旧老化，损坏严重，尤其外闸首难以承担正常运行功能XX水闸建于1974年, 由单孔净宽8m内外闸首和净宽16m、净长80m的闸室，以及靠近外闸首横跨两岸的一座桥宽5m的拖拉机桥组成。原水闸通航孔梁底高程内河6.0m、外河6.2m，通航等级100t。水闸的闸底高程-0.5m，内、外河消力池长均为8m。内外河闸门均采用直升式平面定轮钢闸门，均以QPQ2X7.5卷扬式启闭机驱动，电气采用集中方式控制。该水闸1975年竣工并投入使用，至今已运行30余年，其原设计标准已明显偏低。工程现状照片见下图3-14图3-1 外闸首现状照片图3-2 闸室及XX大桥现状照片图3-3 内闸首现状照片图3-4 外河侧现状挡墙及吊机照片2002年5月XX市XX区水务局委托国家电力公司XX勘测设计研究院对XX水闸进行安全检测与评估，评估结论为：（1）混凝土结构a.XX套闸工程结构，其混凝土材料表面存在严重碳化现象，由于混凝土钢筋保护层厚度普遍偏薄，以上结果中检测到的碳化深度，许多已超出或接近钢筋保护层厚度，造成许多混凝土表面露筋和结构损坏现象。另外，内外闸首机房和闸门锁定装置外表破坏极为严重，均必须抓紧修复，方能正常使用。b.混凝土结构材料质量，其强度普遍能达到原设计要求，个别地方（如内外河翼墙、闸室侧墙等）测得强度接近设计标号，提请在运行中予以关注；从各检测工作面得到的强度标准差分析，内外闸首均存在各部位强度差别较大的现象，从混凝土波速及密实性检测结果也反映了混凝土强度和密实性波动较大问题，亦需引起重视。c.从混凝土结构受力裂缝情况分析，严重发生裂缝的主体结构和构件，如闸门锁定装置、桥梁盖板、闸室侧墙上部横梁以及侧墙支柱等，已较大程度削弱结构自身强度，破坏结构整体工作性能，势必造成结构整体工作许多不安全因素，均须及时维修加固。d.从受力结构情况分析，外河闸首工作桥梁，因存在桥梁内部受损伤，其刚度已降低到1.671*107N/m，低于同类型工作桥的刚度要求，内河闸首工作桥梁，虽刚度较大，但因在梁跨中也存在损伤，只能够基本满足现在工作要求。因此，运行中必须经常对工作桥加以关注，以防范事故的发生。e.从结构稳定分析，外河闸首混凝土闸墩，上下游方向的刚度较小，较大的振动响应同样出现在该方向，且出现瞬间值大于一般振动7倍现象，说明闸墩确因内部损伤造成上下游方向的刚度下降，因而，须防止启闭闸门过程对门墩横向冲击影响；内河闸首混凝土闸墩，上下游方向的刚度明显小的多，由于该方向高阶自振频率与左右岸方向一阶频率偶合，造成结构低阶振动放大，而形成北侧闸墩整体震动量极明显增大的现象，当闸门提升到闸墩高位时，已造成威胁北侧闸墩的整体稳定。f.从结构基础的稳定情况分析，外河闸首（含原路桥结构）内外消力池基础均已存在不小范围的淘空，且内侧淘空位置紧靠闸首底板，将对外闸首主体结构基础稳定造成不良影响；内河闸首仅在消力池的外端和东边出现基础淘空，虽对内河闸首基础影响不大，但对内河东岸翼墙基础回造成一定影响。g.从水下工程检查得知，内外河闸首闸室底板及消力池底板已出现明显不均匀沉降，消力池以外护坦存在局部沉陷淤积，闸首及周围基础松动以到了急需进行基础加固的时候。（2）闸门检测结果a.两扇闸门锈蚀程度严重，有的部位钢板已锈蚀余量所剩无几。闸门定轮装置因锈蚀转动不灵活，与轨道接触时，时转时不转，造成门槽内的钢衬埋件严重磨损。b.两闸门面板及门后肋杆多处受船只撞击而变形，主梁腹板及顶梁均有不同程度的局部变形。c.两扇闸门的侧止水基本已损坏，底止水已完全脱落，漏水现象严重。d.通过两扇闸门79各不同点的硬度测试和取样进行化学分析、硬度及金相分析的测试，有个别测试点母材强度值低于标准强度值。e.二套闸门的一、二类焊缝通过检测所有焊缝均存在严重未焊透和虚焊现象，焊缝质量完全不合格。（3）启闭设备（含电气设备）检测结果a内外河闸首启闭设备陈旧，减速器漏油严重，运行过程中噪声较大。b电气设备陈旧，接线混乱，元件老化，电动机绝缘电阻严重下降，整个电气设备未接地。（4）水下探摸及摄像检测结果a内外河闸首门槽内护角钢衬锈蚀及磨损严重。b。外河闸首西侧门槽护角钢衬有缺损。2002年9月XX市XX区水务局委托XXXX水利设计有限公司进行水闸安全鉴定的“复核计算”工作，“复核计算”结论为：XX水闸主体结构高程离现有规划要求相差较大，且大部分已经严重碳化、损坏、失稳，通过复核计算认为该闸不满足规范及使用要求。即使局部大修、更换、加高加固也不一定确保该闸的安全和正常运行。为了确保该闸的安全，适应社会发展的需要，建议该闸拆除重建。2003年3月水闸安全鉴定组专家对该闸进行了专门的鉴定，鉴定意见为：外闸首涉及防洪安全，上部结构也不能适应新的防御水位，闸门启闭室呈不均匀沉降，建议拆除上部结构予以重建，原闸底板如稍作补强仍能利用，则尽量利用；对损坏的闸室墙，即使通航萎缩，但为保证排水通畅，仍应予以整修，勿使继续恶化；内闸首进行适当整修，维持其现有功能。2XX水闸设计防御标准已明显偏低，不能满足目前防汛要求原XX水闸外河防汛墙墙顶高程为4.00m，内河防汛墙顶高程为3.60m，外闸首门顶高程为4.00m，内闸首门顶高程为3.60m。按现在防洪标准五十年一遇洪水位为4.30m，内河设计高水位为3.50m，要求外河防汛墙墙顶高程至少为5.24m，内河防汛墙顶高程为4.20m，外闸首门顶高程为4.80m，内闸首门顶高程为4.00m。由此可见XX水闸的防御标准已明显偏低，不能满足目前防汛要求。综合上述，改建XX水闸是完全必要的。 3.2工程任务 XX水闸是XX大控制片骨干工程之一，该工程具有挡洪(潮)、排涝和调水功能，明确不通航。工程任务：拆除外闸首并新建节制闸，内闸首和闸室整修或拆除新建内引河，新建内、外引河，闸门和电气设备全部更换，拆除重建管理区。3.3 工程规模工程规模本应根据河网模型分析计算复核，但由于条件限制，本次主要采用闸河配套要求复核。老闸首净宽8m，原设计流量为126m3/s，根据了解老闸运行资料，原内河未淤塞前，本闸排涝最大流量也仅达到60m3/s左右（最大开启度约2m），究其原因是内河河网过流能力较小所致，其中XX内河上游100m以外开始口宽就只剩20m左右，底宽约10m左右，另在该位置附近有两条支流口宽各约68 m左右。随着这几年内河淤塞、阻断以及附近女儿泾、北泖泾等口门排涝能力的加强，本闸排涝流量一般仅为4050m3/s左右，说明本闸运行均未能达到其设计流量值。另外，本闸引水流量约为30 m3/s左右（最大开启度约1.8m），其中控制开启度形成孔流的主要原因是控制外河XX江的较多垃圾进入内河，影响内河水质和景观。现根据内河过流断面能力复核本闸口门和内引河规模如下：内河按现状口宽疏浚后，其过流断面统计如下表3-1：表31 内河河网过流断面计算表项 目断面型式3.5m水位过流面积(m2)不冲流速(m/s)流量(m3/s)口宽(m)底宽(m)底高程(m)XX2010-0.5571.0962.2支流1840.516.90.9516.1支流2630.512.60.9111.5总 计89.8如果按规划新建节制闸仍同现有套闸外闸首规模：8m净宽、底坎高程-0.5m，复核其河闸配套的过流能力如下表3-2。其中水闸节点过流量按照以下公式计算确定：Q=mB0( 2gH0)(1/2) H0表3-2 水闸过闸流量复核成果表工 况水位组合（m）过闸总流量(m3/s)河道平均流速(m/s)不冲流速(m/s)内河水位外河水位正向（内外引河、闸配套流量）3.50（设计高水位）3.30（水位差20cm）88.5（全开）1.02（内河）1.06（外河）1.090.911.09由上表计算可知：经对原设计工况复核，闸门全开时过闸瞬时流量可能会达到126m3/s，此时内外河河道流速较大，超过现状河道的允许不冲流速，因此过闸流量如需达到126m3/s，内外河道均需拓宽很多，在水务局科技委组织项目建议书评审会上，专家确认该过闸流量不合理；经计算，过闸总流量、河道不冲流速等均与排涝水位直接相关，节点工况B在内河排涝水位较高时，内外河水位差在2030cm时，此时闸门可以全开，其综合过流能力也最强，最大值约为88.5m3/s，内外河河道流速基本维持在1m/s左右，内外河防冲槽以外河道基本可以不护砌；本报告第4章节有关内河排涝高水位(3.50m)对应外河平均低潮位(1.67m)正向排水工况计算消能工时，此时需控制开启度，具体见第6章工程管理章节。由以上二表计算结构可知，内河河网在现状口宽的前提下，疏浚后最大过流能力与口宽8m、底坎高程-0.5m节制闸过流能力基本配套，约为88.5m3/s，最大单宽流量约11 m3/s，根据水闸设计规范、XX地区的工程经验以及本地区地基土特性，水闸单宽流量在510 m3/s比较经济合理，说明本闸按河闸配套计算求出的最大流量基本合理，可作为本工程的水闸设计参数。原套闸底坎-0.50m，根据第4章节闸址的推荐方案，新建节制闸是在现有外闸首位置改建，新建的闸底坎高程不宜抬高，同时考虑到与河道的配套及为了疏浚等船只过闸的要求，新建节制闸底坎高程不变，同老闸。由以上分析确定本工程规模如下：节制闸闸首：净孔宽8m，闸底高程-0.50m；而根据以上过流能力需要，以及老闸闸室处现状条件和河道规划蓝线，通过内外引河过流断面复核验算，确定内外引河河道规模如下：河道规模：口宽同现状，河底宽12m，底高程-0.5m，边坡1:3(2.5)。本工程规划设计要求审判通知单见附件三。4. 工程选址、工程布置及主要建筑物4.1 工程等别和建筑物级别4.1.1工程等别XX水闸原设计排水量126m3/s，本次重新核算闸首全开最大排涝能力为101 m3/s,而上下游现状河道均不冲的最大排涝能力为88.5 m3/s，故Q=88.5 m3/s作为本次水闸的设计流量。根据水利水电工程等级划分洪水标准（SL252-2000）第2.1.3条（表2.1.3）和水闸设计规范（SL265-2001）第2.1.1条本闸过闸流量在1000100m3/s间，确定工程等别为等。同时，本闸本应属于XX江上游干流段闵行三角渡区段的的防洪控制工程之一，因权属问题2001年未列入建设，故又根据太湖流域XX江干流闵行三角渡段防洪工程初步设计报告（XX市水利工程设计研究院 1998年10月）及水利部批复（水总200076号），确定该闸所在的XX江上游干流段防洪工程为等工程，因此同步确定本工程为等工程。同时以上报告及批复同步确定了张泾河、紫石泾等节制闸的主体建筑闸首、内外河消力池、内外河翼墙及外河防洪建筑物均为3级建筑物，除上述3级建筑物以外的其它永久性建筑物均为4级建筑物，临时建筑物如施工围堰等为5级建筑物。4.2 设计标准4.2.1防洪(潮)标准根据堤防工程设计规范（GB50286-98）第2.1.5条，堤防上的闸、涵、泵站等建筑物的设计防洪标准，应不低于堤防工程的防洪标准；根据太湖流域综合治理总体规划方案和太湖流域XX江干流闵行三角渡段防洪工程可研报告技术审查意见，XX江上游干流段的防洪(潮)标准为50年一遇洪水位，因此确定本工程外河防洪(潮)标准为50年一遇（取米市渡潮位站资料设计高水位4.30m，此水位已组合考虑了设计洪水、潮汐以及近几年防洪工情的综合作用）。内河按XX大控制片最高水位3.50m设防。外河侧闸墙及挡墙顶高程按水闸设计规范（SL265-2001）第4.2.4条，确定为：设计洪水位加波浪计算高度与安全超高值之和，并按其规定，位于防洪（挡潮）堤上的水闸，其闸顶高程不得低于防洪（挡潮）堤堤顶高程来加以确定，即4.30+0.51+0.45.21m，为与已建拦路港、红旗塘及XX江上游干流段防洪工程等临近的同类工程相一致，并考虑到与远期100年一遇防洪标准衔接，最低取5.30m。水闸的门顶高程按水闸设计规范（SL265-2001）第4.2.17条，确定为：设计高水位加0.30.5m超高(允许越浪)。4.2.2规划排涝标准根据XX区水务“十一五”规划(XX市XX区水务局、XX市水务规划设计研究院，2005年9月)中规定，该地区按二十年一遇最大24小时面暴雨量200mm为确定排涝标准。4.2.3调水标准根据XX大控制片水务规划规定，其调水功能主要定位为“南引北排，西引东排”，即乘XX江与片内水位差不大的情况下开闸引水，并北排至北围藴藻浜和东侧下游XX江。本次调水标准取老闸实际运行中的30m3/s为设计值，并以此作为内河消能工的计算依据。4.2.4抗震标准根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001），本工程位于地震烈度7度区。 按水工建筑物抗震设计规范（SL203-97），建筑物按地震烈度7度设防。4.3 工程选址4.3.1 选址原则本工程选址根据水闸的规模、功能、特点和运用要求，综合考虑地形、地质、水流、潮汐等因素以及工程布置、对外交通、工程施工、工程管理和工程投资等因素。4.3.2 工程选址本工程位于XX区XX出XX江河口位置，工程位置具体见图K2006079-418T-01。新建节制闸净孔宽为8m。其主要功能为挡潮、排涝、调水。由于本工程项目建议书是按照改建套闸必要性进行论述，并上报发改委批复，同意套闸外闸首拆除重建，闸室和内闸首保留并维修。工情发生变化后，套闸通航功能废除，闸址选择成为节制闸有效发挥功能的主要决定因素，而原闸室和内闸首是否拆除改建为内引河成为本工程研究技术和投资的主要组成部分，因此需结合闸址、老结构是否拆除对新建结构整体布局以及交通、投资、后续建设等其它方面的影响，进一步比选闸址和总体布置方案。鉴于以上诸多实际情况和诸多技术和投资因素，综合考虑了两种闸址方案，即位于原外闸首处和在原处外闸首适当外移的两个方案，并结合闸室和内闸首是否拆除综合考虑了四种总体布置交叉方案，具体见下一章节4.4。4.4 工程布置4.4.1工程布置原则工程布置的原则是：满足功能、运行要求，结合考虑地形、地质、老结构利用等因素，做到布置紧凑合理、协调美观，结构安全可靠、施工方便、运用灵活，投资最省。4.4.2 工程总体布置该工程的主要功能是挡潮、排涝、调水。平时XX江高潮位时关闭闸门挡潮，内河高水位排涝时开启闸门自排，工程布局上使新建节制闸闸首中心线与河道中心线一致，使进出闸的水流平顺，闸上设工作桥以作检修和吊装设备之用。节制闸闸首的内、外河侧设消力池，消力池的外端布置海漫，海漫末端设防冲槽。水闸管理区根据地形条件，综合考虑到征地、景观等因素在原水闸管理区位置拆除重建。结合4.3.2章节的工程选址方案，工程总体布置方案分别描述如下：方案一：新建闸首位于原外闸首处，至外河口约230m。该方案总体思路为基本拆除原套闸结构，闸室及内闸首处拓宽改建为内引河，该段建设与闸首同步建设，避免因新老结构景观不协调而带来的后期二次建设。该方案的具体布置为：在原外闸首位置布置节制闸闸首，闸上设工作桥，与原有交通系统顺接。闸首上下游布置消力池和海漫，海漫末端设置防冲槽。其中闸室及内闸首拆除后拓宽与内河相接。外河两侧防汛墙为2001年完建的达标防汛墙，本次予以保留。原管理区位置拆除老管理房并新建管理房和布置管理区。本方案外河右侧60m外的装卸码头的吊机位于海漫防冲槽以外，相互功能不受影响，仅在水闸施工期影响其正常运营，工程竣工后可继续使用，无需拆迁。方案一工程总平面布置见图K2006079-418T-02。方案二：该方案基本同方案一，拆除原套闸结构，闸首适当外移，至外河口约210m。综合考虑以下两个因素：老闸闸首底板底高程-2.0m，比新建节制闸的底板底高程略高，需全部拆除，在拆除过程中可能会形成对地基土的扰动；在满足闸下直线段长度大于5倍水闸进口处水面宽度的前提下，外河防汛岸线可进一步缩短，以减少外河防汛压力。本方案节制闸总体布置相对方案一适当外移，其中闸首上游侧起端从原套闸外河消力池末端开始布置，比方案一外移约20m，其它内外河消力池、海漫等结构布置同方案一。该方案闸上工作桥由于往外河侧平移，与原道路系统形成一定的交错，车辆通过时需转向；另外，原套闸外河右侧的装卸吊机作业区位于海漫内，双方运行均有影响，对安全均不利，需拆迁。方案二工程总平面布置见图K2006079-418T-03。方案三：新建闸首位于原外闸首处，至外河口约230m。该方案拆除原套闸内、外闸首及其消力池、翼墙等，仅保留原闸室结构并维修，工程新建结构包括：原外闸首位置新建节制闸闸首，闸下外河海漫布置同方案一，闸上布置内河消力池和翼墙与原闸室顺接。内闸首及其辅助设施拆除并拓宽并新建护岸与现状内河接顺。交通、管理等布置同方案一。方案三工程总平面布置见图K2006079-418T-04。方案四：新建闸首位于原外闸首处，至外河口约230m。该方案拆除原套闸外闸首及其消力池、翼墙、内闸首上部结构等，其它闸室及内闸首老结构保留并维修，工程新建结构包括：原外闸首位置新建节制闸闸首，闸下外河海漫布置同方案一，闸上布置内河消力池和翼墙与原闸室、内闸首下部结构顺接。交通、管理等布置同方案一。方案四工程总平面布置见图K2006079-418T-05。针对以上四个方案，分别从工程结构安全、防汛、水流条件、周边交通、征地动拆迁、景观、投资等方面比较以上各方案优劣，具体比较见下表41：表41 工程平面布置方案比较表项 目方案一方案二方案三方案四工程结构安全拆除套闸外闸首时，可能会对地基产生扰动，给水闸运行时带来沉降、渗透等方面隐患，需谨慎施工并采用工程备用措施常规施工，套闸外闸首及内河消力池等底板如能使用，部分可不拆除，作为内河消力池垫层或者海漫护底使用后期闸室拆除和内河建设可采用水下模袋砼等护砌，或者在内河翼墙位置修筑外河围堰施工)同方案三防 汛外河防汛岸线比方案二略长，在四个方案中，外河防汛案线略短同方案一同方案一水流条件内、外引河与闸首配套合理，引排均较通畅基本同方案一因为老闸室未拆除，其连拱边界条件一定程度上会导致引排水水流紊乱和涡流，相比较方案一、二略差水流条件与方案三相近周边交通与原有道路系统能很好的顺接因工作桥平移，进出车辆需转向，交通不顺畅同方案一同方案一征地动拆迁需拆除新建节制闸附近一定范围内的建筑物，并因工程施工、堆土等原因进行适当借地，但闸外装卸码头吊机可保留除方案一所有借地拆迁需涉及外，闸外装卸码头吊机需拆迁，拆迁费用最高除老闸外闸首部位新建结构涉及拆迁外，其它征借地动拆迁量较少，但需对今后闸室及内闸首段拓宽用地进行控制基本同方案三景 观全部为新建结构，景观利于协调基本同方案一新老结构并存，视觉反差较大，景观难以协调，但连拱闸室作为XX地区比较有特色的建筑，有一定的人文意义和历史参考价值。基本同方案三投 资四个方案一次性工程投资基本相当，但本方案基本可一步到位，后期基本无重复建设，工程总投资约792.48万元工程费用比方案一略增，结合动拆迁后总体投资增加较多，但后期基本也无重复建设，工程总投资约831.95万元工程建设未一步到位，本次工程总体投资虽略小，但后期河道整治，闸室及内河闸首段拓宽需引起重复建设，废弃工程较多，工程总投资约862.22万元与方案三基本相近，工程总投资约847.68万元综合比较以上四个方案，均在不同的方面存在一定的优势，如方案一、二水流条件较好，新建结构整体造型比较容易协调；方案一、三、四与周边交通关系能统筹协调；方案二外河防汛岸线略短，有利于防洪安全；方案三、四征借地拆迁量小，并可保留XX水利建设中仅有的建筑和人文景观；四个方案工程总投资基本相当，最大与最小投资相差约8%，总体投资差别不大。以上各方案也各有不同程度的缺点，如方案一、三、四在施工过程中可能会涉及老闸拆除时的地基扰动问题；方案一、二涉及XX大桥桥墩桩基保护问题；方案二会带来外侧较高难度的拆迁问题，本闸外侧的堆场和吊机拆迁问题曾在2001年太湖流域XX江干流段闵行三角渡段防洪工程建设过程中涉及过，当时就因为拆迁费用过高而保留；方案三、四会带来新老结构使用年限不同步带来的二次建设问题。本次综合考虑以上优缺点，并咨询多位老一辈水利工作者的意见，本报告本阶段推荐方案三，即保留原套闸的连拱闸室建筑并予以维修。并根据崇明跃进港、奉贤中港等挡潮闸改建工程经验表明，只要在施工期注意施工工序和工艺控制，地基扰动一般均能避免，并通过工程措施处理好一线挡洪闸的止水和防渗等关键问题，一般均能很好的避免后期隐患。4.