1.5　除險加固工程規模及設計依據

1.5.1　韓墩引黃閘

1.5.1.1　工程等別及建筑物級別

韓墩引黃閘的除險加固設計，工程等級仍采用安全鑒定復核的標準，主要建筑物級別為1級。

1.5.1.2　設計依據的規程規范及文件

主要依據的規程規范如下。

（1）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2000）。

（2）《水閘設計規范》（SL 265—2001）。

（3）《水工混凝土結構設計規范》（SL 191—2008）。

（4）《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）。

（5）《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367—2006）。

（6）《水工建筑物荷載設計規范》（DL 5077—1997）。

（7）《冷彎薄壁型鋼結構技術規程》（GB 50018—2002）。

（8）《輕型鋼結構住宅技術規程》（JGJ 209—2010）。

（9）《堤防工程設計規范》（GB 50286—1998）。

（10）《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）。

（11）其他國家現行有關法規、規程和規范。

技術要求、設計文件如下。

（1）《韓墩引黃閘安全評價總報告》（山東大學土建與水利學院測時中心等單位，2008年12月）。

（2）《水閘安全鑒定報告書》（黃河水利委員會山東黃河河務局，2009年3月）。

（3）《韓墩引黃閘工程現狀調查分析報告》（山東大學土建與水利學院測時中心，2008年11月）。

（4）《黃河下游引黃涵閘、虹吸工程設計標準的幾項規定》（黃工字〔1980〕第5號文）。

（5）黃委會《關于印發山東黃河西雙河等八座引黃閘安全鑒定報告書的通知》（黃建管〔2009〕13號，2009年4月）。

（6）黃委會《關于印發黃河下游病險水閘除險加固工程設計水位推算結果的通知》（黃規計〔2011〕148號）。

1.5.1.3　設計基本資料

1.水位及流量

（1）原設計水位及流量。韓墩引黃閘原設計水位流量關系，系利用1977年汛后利津站洪水水面線進行推算得到。

設計防洪水位（以2011年為準）22.80 m，校核防洪水位23.80 m，閘前設計引水位12.88 m（大河相應水位13.24 m，流量117 m3/s），設計引水流量60 m3/s，閘前最大設計引水位13.70 m（大河相應水位14.06 m，流量400 m3/s），最大設計引水量100 m3/s，閘前最高運用水位20.32 m（相應于2011年大河5000 m3/s的水位），閘前設計淤沙高程20.80 m，閘前校核淤沙高程21.80 m，閘底板設計高程10.50 m，堤頂設計高程24.90 m，閘前啟門運用最大淤沙高程18.32 m。

（2）2043年設計防洪水位20.72 m，校核防洪水位21.72 m。

（3）現行閘前設計引水位為12.39 m。

2.地震烈度

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2001），閘址超越概率為10%的地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期值為0.65s，對應地震基本烈度為Ⅶ度。設計地震烈度為7度。

1.5.2　三義寨閘

1.5.2.1　工程等別及建筑物級別

開封三義寨閘改建工程為引黃灌溉工程，根據工程建設任務，水閘設計引水流量為141 m3/s。根據《水閘設計規范》（SL 265—2001），三義寨水閘改建工程為中型Ⅲ等工程。由于本工程位于黃河下游防洪大堤上，根據相關規范及《黃河下游引黃涵閘、虹吸工程設計標準的幾項規定》（黃工字〔1980〕第5號文），將主要建筑物級別提高到防洪大堤級別，最終確定主要建筑物級別為1級。

1.5.2.2　設計依據的規范及標準

（1）《水閘設計規范》（SL 265—2001）。

（2）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2000）。

（3）《水工建筑物荷載設計規范》（DL 5077—1997）。

（4）《水工建筑物抗震設計規范》（SL 203—1997）。

（5）《水工混凝土結構設計規范》（SL 191—2008）。

（6）《水電水利工程設計工程量計算規定》（SL 328—2005）。

（7）《水閘工程管理設計規范》（SL 170—1996）。

（8）《灌溉與排水工程設計規范》（GB/T 50288—1999）。

（9）《公路橋梁設計通用規范》（JTG D60—2004）。

（10）《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2002）。

（11）《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2002）。

（12）《堤防工程設計規范》（GB 50286—1998）。

（13）《堤防工程施工規范》（SL 260—1998）。

（14）《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》（SL/T 225—1998）。

（15）《黃河下游引黃涵閘、虹吸工程設計標準的幾項規定》（黃工字〔1980〕第5號文）。

1.5.2.3　洪水標準

根據《黃河下游引黃涵閘、虹吸工程設計標準的幾項規定》（黃工字〔1980〕第5號文），本工程以防御花園口站22000 m3/s的洪水為設計防洪標準。

三義寨閘位于黃河大堤右岸上段樁號130+000處，其設計防洪水位為76.70 m，校核防洪水位為77.70 m。

1.5.2.4　設計基本資料

1.流量及特征水位

設計引水流量141 m3/s，設計引水水位69.96 m（大河水位，黃海高程，下同），最高運用水位75.09 m，設計防洪水位76.70 m，校核防洪水位77.70 m。

2.水文氣象

閘址區多年平均氣溫為14℃，最大風速為15 m/s。

3.地震烈度

根據地質勘察報告，三義寨閘閘址區抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g。

4.主要建筑物材料特性及設計參數

根據地質報告，場區地下水對混凝土結構無腐蝕性，水閘等主體混凝土材料采用普通硅酸鹽水泥。閘室段混凝土強度等級C30，上下游翼墻、邊墩側空箱擋墻、鋪蓋、消力池混凝土強度等級C25，無砂混凝土排水體C15，素混凝土墊層C10；交通橋、工作橋、排架混凝土無抗滲要求，其余部位混凝土抗滲標號為W6；混凝土抗凍標號均為F100；素混凝土墊層采用1級配，其余部位混凝土均采用2級配；素混凝土重度為24kN/m3，鋼筋混凝土重度為25kN/m3。

5.其他設計標準

閘頂交通橋汽車荷載標準：公路采用二級設計標準。

兩岸連接堤防：頂寬12 m，路面結構參照國家三級公路標準設計。

土基上閘室基底應力最大值與最小值之比允許值見表1.5-1，土基上沿閘室基底面抗滑穩定安全系數允許值見表1.5-2。

1.5.3　林辛閘

1.5.3.1　工程等別及建筑物級別

根據《水閘設計規范》（SL 265—2001）的規定，平原區水閘樞紐工程應根據最大過閘流量及其防護對象的重要性劃分等別；水閘樞紐中的水工建筑物應根據其所屬樞紐工程等別、作用和重要性劃分級別，且位于防洪堤上的水閘，其級別不得低于防洪堤的級別。

林辛閘位于黃河大堤上，設計分洪流量1500 m3/s，最大分洪流量1800 m3/s。按照上述規定，其工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為1級。

1.5.3.2　設計依據的規程規范及文件

主要依據的規程規范如下。

（1）《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2000）。

（2）《水閘設計規范》（SL 265—2001）。

（3）《水工混凝土結構設計規范》（SL 191—2008）。

（4）《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2002）。

（5）《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367—2006）。

（6）《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2002）。

（7）《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）。

（8）《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTJ 023—1985）。

（9）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62—2004）。

（10）《水工建筑物荷載設計規范》（DL 5077—1997）。

（11）《水工建筑物抗冰凍設計規范》（SL 211—2006）。

（12）《水利水電工程鋼閘門設計規范》（SL 74—1995）。

（13）《水利水電工程啟閉機設計規范》（SL 41—1993）。

（14）《水利水電工程施工組織設計規范》（SL 303—2004）。

（15）《水利水電工程初步設計報告編制規程》（DL 5021—1993）。

（16）《冷彎薄壁型鋼結構技術規程》（GB 50018—2002）。

（17）《輕型鋼結構住宅技術規程》（JGJ 209—2010）。

（18）《堤防工程設計規范》（GB 50286—1998）。

（19）其他國家現行有關法規、規程和規范。

技術要求、設計文件如下。

（1）《黃河下游近期防洪工程建設可行性研究報告》（簡稱《近期可研》），黃河勘測規劃設計有限公司，2008年7月）。

（2）《山東黃河東平湖林辛分洪閘安全鑒定報告》及鑒定結論。

（3）《山東黃河東平湖林辛分洪閘安全鑒定核查報告》。

（4）《黃河下游引黃涵閘、虹吸工程設計標準的幾項規定》（黃工字〔1980〕第5號文）。

（5）《關于印發黃河下游病險水閘除險加固工程設計水位推算結果的通知》（黃規計〔2011〕148號）。

1.5.3.3　設計基本資料

根據《黃河下游標準化堤防工程規劃設計與管理標準（試行）》（黃建管〔2009〕53號），黃河下游水閘工程（包括新建和改建）防洪標準：以防御花園口站22000 m3/s的洪水為設計防洪標準，設計洪水位加1 m為校核防洪標準。東平湖林辛分洪閘位于右岸大堤樁號338+886處，設防流量為13500 m3/s。林辛分洪閘計劃2013年加固完成，設計水平年以工程完工后的第30年作為設計水平年，即2043年為設計水平年。林辛閘2043水平年設計防洪水位49.61 m，與原閘設計防洪水位49.79 m基本相當。本次除險加固仍采用原設計防洪水位49.79 m，校核防洪水位采用50.79 m。考慮到2043水平年設計防洪水位比原閘設計防洪水位低0.18 m，在過流能力復核時，水位采用設計水平年水位。

1.水位及流量

（1）在復核閘孔過流能力時，臨黃河側設計洪水位49.61 m，臨黃河側校核洪水位50.61 m，相應下游水位均按較高湖水位44.79 m復核，相應流量不少于1800 m3/s。

（2）在復核消能建筑物時，上游水位50.79 m，相應下游水位按較低湖水位41.79 m復核，相應流量1800 m3/s。

（3）驗算閘室穩定及防滲設計時，上游設計擋水位49.79 m，上游校核擋水位50.79 m，相應下游水位及消力坎高均為39.64 m。

2.淤沙高程

根據黃河下游涵閘設計經驗，淤沙高程按閘前水位減2 m計。

3.地震烈度

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2001），閘址超越概率為10%的地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期值為0.40s，對應地震基本烈度為Ⅶ度，設計地震烈度取為Ⅶ度。

1.5.4　碼頭泄水閘

1.5.4.1　工程等別及建筑物級別

東平湖碼頭泄水閘的除險加固設計，工程等級采用安全鑒定復核的標準，主要建筑物級別為1級。

1.5.4.2　設計依據的規程規范及文件

主要依據的規程規范如下。

（1）《水閘設計規范》（SL 265—2001）。

（2）《水工混凝土結構設計規范》（SL 191—2008）。

（3）《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367—2006）。

（4）《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2002）。

（5）《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）。

（6）《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTJ 023—1985）。

（7）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62—2004）。

（8）《水工建筑物荷載設計規范》（DL 5077—1997）。

（9）《水工建筑物抗冰凍設計規范》（SL 211—2006）。

（10）《水利水電工程初步設計報告編制規程》（DL 5021—1993）。

（11）《堤防工程設計規范》（GB 50286—1998）。

（12）《水利水電工程初步設計報告編制規程》（送審稿）。

（13）其他國家現行有關法規、規程和規范。

1.5.4.3　設計基本資料

1.水位及流量

碼頭泄水閘原設計排澇流量89.0 m3/s，宣泄庫內底水的流量為150.0 m3/s。5年一遇排澇流量為50 m3/s，設計防洪水位為44.50 m，校核防洪水位為46.00 m。

根據現行《水閘設計規范》（SL 265—2001）中規定：位于防洪堤上的水閘，其防洪標準不得低于防洪堤的防洪標準。根據水利部黃河水利委員會文件（黃汛〔2002〕5號）中“關于東平湖運用指標及管理調度權限等問題的批復”的數據，可知新湖最高防洪運用水位為45.00 m。因此，本次碼頭泄水閘設計防洪水位取45.00 m。

2.地震烈度

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2001）工程區50年超越概率10%地震動峰值加速度為0.10g，相應地震基本烈度為Ⅶ度。

1.5.4.4　碼頭泄水閘修復設計

1.修復措施

根據《東平湖碼頭泄水閘工程安全鑒定報告》鑒定結論中指出的問題，本階段除險加固設計采取相應的修復設計及加固措施具體如下。

（1）對于鑒定結論中第（1）、（5）條。原設計防洪水位為44.50 m，根據現行《水閘設計規范》（SL 265—2001）中規定，位于防洪堤上的水閘，其防洪標準不得低于防洪堤的防洪標準。根據水利部黃河水利委員會文件（黃汛〔2002〕5號）中“關于東平湖運用指標及管理調度權限等問題的批復”的數據，可知新湖最高防洪運用水位為45.00 m，本次碼頭泄水閘設計防洪水位取45.00 m。

針對設計防洪水位提高0.5 m水頭，本設計對除險加固后的水閘重新進行滲流分析、穩定分析計算，分析結果為在防洪標準滿足新湖防洪運用水位要求下，水閘穩定滿足規范要求。

（2）對于鑒定結論中第（2）、（4）條。本次除險加固工程對現碼頭泄水閘鋪蓋、閘室流道、過水涵洞、消力池、海漫進行清淤，清淤工程量1412 m3。修復閘室與上游鋪蓋及涵洞、涵洞與涵洞間沉降縫止水，經計算修復后的水閘防滲系統滿足防滲要求。

（3）對于鑒定結論中第（7）、（8）條。碼頭水閘閘門面板、主梁及門槽埋件銹蝕嚴重，局部已完全銹損；啟閉設備已超過現行標準使用年限，多數部件屬淘汰產品，制動輪、齒輪磨損嚴重；啟閉機減速箱均漏油嚴重；鋼絲繩存在銹蝕、斷絲現象；無高度限制器及負荷控制器，存在安全隱患；主要電氣元件為20世紀70年代產品，嚴重老化。

本次除險加固工程對原水閘門槽進行鑿除，重新澆筑二期混凝土門槽，更換閘門、啟閉機及電氣設備，配備消防設施。

（4）對于鑒定結論中第（9）條。由于地基的不均勻沉降，啟閉機房在樓梯間開裂錯位達102.0 mm，超出了規范要求，同時，啟閉機下4根T形梁撓度較大，均不能滿足規范要求。

本次除險加固工程對原閘啟閉機房、機架橋、樓梯間進行拆除重建，對閘室邊墩處的圍壩進行錐探灌漿。

（5）其他除險加固部分。

1）拆除海漫上塊石凹陷塊石，對塊石與塊石結合部有砂漿脫落部位進行砂漿灌縫。

2）對左孔洞身第一節與閘室段相接處有一長40c m的順水流向裂縫進行鑿毛補強，采用結構膠進行灌縫處理。

3）對閘室段及泄水涵洞段混凝土碳化面采用丙乳砂漿進行修補。

4）對碼頭泄水閘管理區場區內進行景觀綠化。

2.除險加固設計內容

除險加固工程維持原閘設計規模，除險加固的主要內容如下。

（1）修復補強閘墩、涵洞內壁、涵洞出口處混凝土缺陷。

（2）拆除重建機架橋、啟閉機房、橋頭堡、圍護欄。

（3）修復閘室與上游鋪蓋及涵洞、涵洞與涵洞間沉降縫止水。

（4）錐探壓力灌漿加固閘首、涵洞與圍壩之間的接觸縫面。

（5）鑿除更換門槽預埋件，更換工作閘門及其固定卷揚式啟閉機。

（6）擴容動力電源，更換電氣設備。

（7）新設滲壓觀測設施。

（8）對碼頭泄水閘管理區進行景觀綠化。

1.5.5　馬口泄水閘

1.5.5.1　建筑物級別

因閘址處東平湖圍壩為1級建筑物，根據《堤防工程設計規范》（GB 50286—1998）的規定，馬口涵閘的建筑物級別也為1級建筑物。

1.5.5.2　設計依據的規程規范及資料

1.設計依據的規程規范

（1）《水閘設計規范》（SL 265—2001）。

（2）《堤防工程設計規范》（GB 50286—1998）。

（3）《水工混凝土結構設計規范》（SL 191—2008）。

（4）《水工建筑物荷載設計規范》（DL 5077—1997）。

（5）《水工建筑物抗震設計規范》（SL 203—1997）。

（6）《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011）。

（7）《灌溉與排水工程設計規范》（GB 50288—1999）。

（8）《水利水電工程設計工程量計算規定》（SL 328—2005）。

（9）《水利水電工程鋼閘門設計規范》（SL 74—1995）。

（10）《水利水電工程啟閉機設計規范》（SL 41—2011）。

（11）《土石壩安全監測技術規范》（SL 551—2011）。

（12）《黃河堤防工程管理設計規定》（黃建管〔2005〕44號）。

（13）《大壩安全自動監測系統設備基本技術條件》（SL 268—2001）。

（14）《大壩安全監測自動化技術規范》（DL/T 5211—2005）。

（15）《引黃涵閘遠程監控系統技術規程》（試行）（SZH H 01—2002）。

2.設計依據的資料

（1）閘址區1∶500地形圖。

（2）原閘竣工圖紙。

（3）地震烈度。根據國家地震局1990年《中國地震烈度區劃圖》，閘址區基本烈度為Ⅶ度，按照《水工建筑物抗震設計規范》（SL 203—1997）規定，采用基本烈度作為設計烈度，即設計地震烈度為7度。

（4）灌區設計引水流量。設計引水流量為4 m3/s，設計排澇流量為10 m3/s。

（5）控制水位。設計防洪水位44.87m，設計引水位38.79m，最高設計引水位41.10m，排澇設計水位41.79 m，排澇最高設計水位42.54 m，排澇最低設計水位37.44 m。

1.5.5.3　工程總體布置

馬口閘縱軸線與原閘相同，涵閘及圍壩相關部分拆除后，由于涵閘與排澇壓力涵洞連接需要，出口豎井位置不變。涵閘分為進口段（長24.0 m）、閘室段（長8.5 m）、箱涵段（長45.2 m）、出口豎井段（長7.0 m）、出口段（長20 m），總長度104.7 m。

圍壩開挖后按照原堤線高程回填，穿堤涵段原堤頂路面為瀝青混凝土型式，在工程結束后應將路面恢復到原狀。