1.5　除险加固工程规模及设计依据

1.5.1　韩墩引黄闸

1.5.1.1　工程等别及建筑物级别

韩墩引黄闸的除险加固设计，工程等级仍采用安全鉴定复核的标准，主要建筑物级别为1级。

1.5.1.2　设计依据的规程规范及文件

主要依据的规程规范如下。

（1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）。

（2）《水闸设计规范》（SL 265—2001）。

（3）《水工混凝土结构设计规范》（SL 191—2008）。

（4）《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）。

（5）《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367—2006）。

（6）《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5077—1997）。

（7）《冷弯薄壁型钢结构技术规程》（GB 50018—2002）。

（8）《轻型钢结构住宅技术规程》（JGJ 209—2010）。

（9）《堤防工程设计规范》（GB 50286—1998）。

（10）《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）。

（11）其他国家现行有关法规、规程和规范。

技术要求、设计文件如下。

（1）《韩墩引黄闸安全评价总报告》（山东大学土建与水利学院测时中心等单位，2008年12月）。

（2）《水闸安全鉴定报告书》（黄河水利委员会山东黄河河务局，2009年3月）。

（3）《韩墩引黄闸工程现状调查分析报告》（山东大学土建与水利学院测时中心，2008年11月）。

（4）《黄河下游引黄涵闸、虹吸工程设计标准的几项规定》（黄工字〔1980〕第5号文）。

（5）黄委会《关于印发山东黄河西双河等八座引黄闸安全鉴定报告书的通知》（黄建管〔2009〕13号，2009年4月）。

（6）黄委会《关于印发黄河下游病险水闸除险加固工程设计水位推算结果的通知》（黄规计〔2011〕148号）。

1.5.1.3　设计基本资料

1.水位及流量

（1）原设计水位及流量。韩墩引黄闸原设计水位流量关系，系利用1977年汛后利津站洪水水面线进行推算得到。

设计防洪水位（以2011年为准）22.80 m，校核防洪水位23.80 m，闸前设计引水位12.88 m（大河相应水位13.24 m，流量117 m3/s），设计引水流量60 m3/s，闸前最大设计引水位13.70 m（大河相应水位14.06 m，流量400 m3/s），最大设计引水量100 m3/s，闸前最高运用水位20.32 m（相应于2011年大河5000 m3/s的水位），闸前设计淤沙高程20.80 m，闸前校核淤沙高程21.80 m，闸底板设计高程10.50 m，堤顶设计高程24.90 m，闸前启门运用最大淤沙高程18.32 m。

（2）2043年设计防洪水位20.72 m，校核防洪水位21.72 m。

（3）现行闸前设计引水位为12.39 m。

2.地震烈度

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2001），闸址超越概率为10%的地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期值为0.65s，对应地震基本烈度为Ⅶ度。设计地震烈度为7度。

1.5.2　三义寨闸

1.5.2.1　工程等别及建筑物级别

开封三义寨闸改建工程为引黄灌溉工程，根据工程建设任务，水闸设计引水流量为141 m3/s。根据《水闸设计规范》（SL 265—2001），三义寨水闸改建工程为中型Ⅲ等工程。由于本工程位于黄河下游防洪大堤上，根据相关规范及《黄河下游引黄涵闸、虹吸工程设计标准的几项规定》（黄工字〔1980〕第5号文），将主要建筑物级别提高到防洪大堤级别，最终确定主要建筑物级别为1级。

1.5.2.2　设计依据的规范及标准

（1）《水闸设计规范》（SL 265—2001）。

（2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）。

（3）《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5077—1997）。

（4）《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203—1997）。

（5）《水工混凝土结构设计规范》（SL 191—2008）。

（6）《水电水利工程设计工程量计算规定》（SL 328—2005）。

（7）《水闸工程管理设计规范》（SL 170—1996）。

（8）《灌溉与排水工程设计规范》（GB/T 50288—1999）。

（9）《公路桥梁设计通用规范》（JTG D60—2004）。

（10）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）。

（11）《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2002）。

（12）《堤防工程设计规范》（GB 50286—1998）。

（13）《堤防工程施工规范》（SL 260—1998）。

（14）《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T 225—1998）。

（15）《黄河下游引黄涵闸、虹吸工程设计标准的几项规定》（黄工字〔1980〕第5号文）。

1.5.2.3　洪水标准

根据《黄河下游引黄涵闸、虹吸工程设计标准的几项规定》（黄工字〔1980〕第5号文），本工程以防御花园口站22000 m3/s的洪水为设计防洪标准。

三义寨闸位于黄河大堤右岸上段桩号130+000处，其设计防洪水位为76.70 m，校核防洪水位为77.70 m。

1.5.2.4　设计基本资料

1.流量及特征水位

设计引水流量141 m3/s，设计引水水位69.96 m（大河水位，黄海高程，下同），最高运用水位75.09 m，设计防洪水位76.70 m，校核防洪水位77.70 m。

2.水文气象

闸址区多年平均气温为14℃，最大风速为15 m/s。

3.地震烈度

根据地质勘察报告，三义寨闸闸址区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。

4.主要建筑物材料特性及设计参数

根据地质报告，场区地下水对混凝土结构无腐蚀性，水闸等主体混凝土材料采用普通硅酸盐水泥。闸室段混凝土强度等级C30，上下游翼墙、边墩侧空箱挡墙、铺盖、消力池混凝土强度等级C25，无砂混凝土排水体C15，素混凝土垫层C10；交通桥、工作桥、排架混凝土无抗渗要求，其余部位混凝土抗渗标号为W6；混凝土抗冻标号均为F100；素混凝土垫层采用1级配，其余部位混凝土均采用2级配；素混凝土重度为24kN/m3，钢筋混凝土重度为25kN/m3。

5.其他设计标准

闸顶交通桥汽车荷载标准：公路采用二级设计标准。

两岸连接堤防：顶宽12 m，路面结构参照国家三级公路标准设计。

土基上闸室基底应力最大值与最小值之比允许值见表1.5-1，土基上沿闸室基底面抗滑稳定安全系数允许值见表1.5-2。

1.5.3　林辛闸

1.5.3.1　工程等别及建筑物级别

根据《水闸设计规范》（SL 265—2001）的规定，平原区水闸枢纽工程应根据最大过闸流量及其防护对象的重要性划分等别；水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程等别、作用和重要性划分级别，且位于防洪堤上的水闸，其级别不得低于防洪堤的级别。

林辛闸位于黄河大堤上，设计分洪流量1500 m3/s，最大分洪流量1800 m3/s。按照上述规定，其工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别为1级。

1.5.3.2　设计依据的规程规范及文件

主要依据的规程规范如下。

（1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）。

（2）《水闸设计规范》（SL 265—2001）。

（3）《水工混凝土结构设计规范》（SL 191—2008）。

（4）《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）。

（5）《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367—2006）。

（6）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）。

（7）《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）。

（8）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 023—1985）。

（9）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）。

（10）《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5077—1997）。

（11）《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL 211—2006）。

（12）《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74—1995）。

（13）《水利水电工程启闭机设计规范》（SL 41—1993）。

（14）《水利水电工程施工组织设计规范》（SL 303—2004）。

（15）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL 5021—1993）。

（16）《冷弯薄壁型钢结构技术规程》（GB 50018—2002）。

（17）《轻型钢结构住宅技术规程》（JGJ 209—2010）。

（18）《堤防工程设计规范》（GB 50286—1998）。

（19）其他国家现行有关法规、规程和规范。

技术要求、设计文件如下。

（1）《黄河下游近期防洪工程建设可行性研究报告》（简称《近期可研》），黄河勘测规划设计有限公司，2008年7月）。

（2）《山东黄河东平湖林辛分洪闸安全鉴定报告》及鉴定结论。

（3）《山东黄河东平湖林辛分洪闸安全鉴定核查报告》。

（4）《黄河下游引黄涵闸、虹吸工程设计标准的几项规定》（黄工字〔1980〕第5号文）。

（5）《关于印发黄河下游病险水闸除险加固工程设计水位推算结果的通知》（黄规计〔2011〕148号）。

1.5.3.3　设计基本资料

根据《黄河下游标准化堤防工程规划设计与管理标准（试行）》（黄建管〔2009〕53号），黄河下游水闸工程（包括新建和改建）防洪标准：以防御花园口站22000 m3/s的洪水为设计防洪标准，设计洪水位加1 m为校核防洪标准。东平湖林辛分洪闸位于右岸大堤桩号338+886处，设防流量为13500 m3/s。林辛分洪闸计划2013年加固完成，设计水平年以工程完工后的第30年作为设计水平年，即2043年为设计水平年。林辛闸2043水平年设计防洪水位49.61 m，与原闸设计防洪水位49.79 m基本相当。本次除险加固仍采用原设计防洪水位49.79 m，校核防洪水位采用50.79 m。考虑到2043水平年设计防洪水位比原闸设计防洪水位低0.18 m，在过流能力复核时，水位采用设计水平年水位。

1.水位及流量

（1）在复核闸孔过流能力时，临黄河侧设计洪水位49.61 m，临黄河侧校核洪水位50.61 m，相应下游水位均按较高湖水位44.79 m复核，相应流量不少于1800 m3/s。

（2）在复核消能建筑物时，上游水位50.79 m，相应下游水位按较低湖水位41.79 m复核，相应流量1800 m3/s。

（3）验算闸室稳定及防渗设计时，上游设计挡水位49.79 m，上游校核挡水位50.79 m，相应下游水位及消力坎高均为39.64 m。

2.淤沙高程

根据黄河下游涵闸设计经验，淤沙高程按闸前水位减2 m计。

3.地震烈度

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2001），闸址超越概率为10%的地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期值为0.40s，对应地震基本烈度为Ⅶ度，设计地震烈度取为Ⅶ度。

1.5.4　码头泄水闸

1.5.4.1　工程等别及建筑物级别

东平湖码头泄水闸的除险加固设计，工程等级采用安全鉴定复核的标准，主要建筑物级别为1级。

1.5.4.2　设计依据的规程规范及文件

主要依据的规程规范如下。

（1）《水闸设计规范》（SL 265—2001）。

（2）《水工混凝土结构设计规范》（SL 191—2008）。

（3）《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367—2006）。

（4）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）。

（5）《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）。

（6）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 023—1985）。

（7）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）。

（8）《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5077—1997）。

（9）《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL 211—2006）。

（10）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL 5021—1993）。

（11）《堤防工程设计规范》（GB 50286—1998）。

（12）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（送审稿）。

（13）其他国家现行有关法规、规程和规范。

1.5.4.3　设计基本资料

1.水位及流量

码头泄水闸原设计排涝流量89.0 m3/s，宣泄库内底水的流量为150.0 m3/s。5年一遇排涝流量为50 m3/s，设计防洪水位为44.50 m，校核防洪水位为46.00 m。

根据现行《水闸设计规范》（SL 265—2001）中规定：位于防洪堤上的水闸，其防洪标准不得低于防洪堤的防洪标准。根据水利部黄河水利委员会文件（黄汛〔2002〕5号）中“关于东平湖运用指标及管理调度权限等问题的批复”的数据，可知新湖最高防洪运用水位为45.00 m。因此，本次码头泄水闸设计防洪水位取45.00 m。

2.地震烈度

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2001）工程区50年超越概率10%地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为Ⅶ度。

1.5.4.4　码头泄水闸修复设计

1.修复措施

根据《东平湖码头泄水闸工程安全鉴定报告》鉴定结论中指出的问题，本阶段除险加固设计采取相应的修复设计及加固措施具体如下。

（1）对于鉴定结论中第（1）、（5）条。原设计防洪水位为44.50 m，根据现行《水闸设计规范》（SL 265—2001）中规定，位于防洪堤上的水闸，其防洪标准不得低于防洪堤的防洪标准。根据水利部黄河水利委员会文件（黄汛〔2002〕5号）中“关于东平湖运用指标及管理调度权限等问题的批复”的数据，可知新湖最高防洪运用水位为45.00 m，本次码头泄水闸设计防洪水位取45.00 m。

针对设计防洪水位提高0.5 m水头，本设计对除险加固后的水闸重新进行渗流分析、稳定分析计算，分析结果为在防洪标准满足新湖防洪运用水位要求下，水闸稳定满足规范要求。

（2）对于鉴定结论中第（2）、（4）条。本次除险加固工程对现码头泄水闸铺盖、闸室流道、过水涵洞、消力池、海漫进行清淤，清淤工程量1412 m3。修复闸室与上游铺盖及涵洞、涵洞与涵洞间沉降缝止水，经计算修复后的水闸防渗系统满足防渗要求。

（3）对于鉴定结论中第（7）、（8）条。码头水闸闸门面板、主梁及门槽埋件锈蚀严重，局部已完全锈损；启闭设备已超过现行标准使用年限，多数部件属淘汰产品，制动轮、齿轮磨损严重；启闭机减速箱均漏油严重；钢丝绳存在锈蚀、断丝现象；无高度限制器及负荷控制器，存在安全隐患；主要电气元件为20世纪70年代产品，严重老化。

本次除险加固工程对原水闸门槽进行凿除，重新浇筑二期混凝土门槽，更换闸门、启闭机及电气设备，配备消防设施。

（4）对于鉴定结论中第（9）条。由于地基的不均匀沉降，启闭机房在楼梯间开裂错位达102.0 mm，超出了规范要求，同时，启闭机下4根T形梁挠度较大，均不能满足规范要求。

本次除险加固工程对原闸启闭机房、机架桥、楼梯间进行拆除重建，对闸室边墩处的围坝进行锥探灌浆。

（5）其他除险加固部分。

1）拆除海漫上块石凹陷块石，对块石与块石结合部有砂浆脱落部位进行砂浆灌缝。

2）对左孔洞身第一节与闸室段相接处有一长40c m的顺水流向裂缝进行凿毛补强，采用结构胶进行灌缝处理。

3）对闸室段及泄水涵洞段混凝土碳化面采用丙乳砂浆进行修补。

4）对码头泄水闸管理区场区内进行景观绿化。

2.除险加固设计内容

除险加固工程维持原闸设计规模，除险加固的主要内容如下。

（1）修复补强闸墩、涵洞内壁、涵洞出口处混凝土缺陷。

（2）拆除重建机架桥、启闭机房、桥头堡、围护栏。

（3）修复闸室与上游铺盖及涵洞、涵洞与涵洞间沉降缝止水。

（4）锥探压力灌浆加固闸首、涵洞与围坝之间的接触缝面。

（5）凿除更换门槽预埋件，更换工作闸门及其固定卷扬式启闭机。

（6）扩容动力电源，更换电气设备。

（7）新设渗压观测设施。

（8）对码头泄水闸管理区进行景观绿化。

1.5.5　马口泄水闸

1.5.5.1　建筑物级别

因闸址处东平湖围坝为1级建筑物，根据《堤防工程设计规范》（GB 50286—1998）的规定，马口涵闸的建筑物级别也为1级建筑物。

1.5.5.2　设计依据的规程规范及资料

1.设计依据的规程规范

（1）《水闸设计规范》（SL 265—2001）。

（2）《堤防工程设计规范》（GB 50286—1998）。

（3）《水工混凝土结构设计规范》（SL 191—2008）。

（4）《水工建筑物荷载设计规范》（DL 5077—1997）。

（5）《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203—1997）。

（6）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）。

（7）《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—1999）。

（8）《水利水电工程设计工程量计算规定》（SL 328—2005）。

（9）《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL 74—1995）。

（10）《水利水电工程启闭机设计规范》（SL 41—2011）。

（11）《土石坝安全监测技术规范》（SL 551—2011）。

（12）《黄河堤防工程管理设计规定》（黄建管〔2005〕44号）。

（13）《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》（SL 268—2001）。

（14）《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T 5211—2005）。

（15）《引黄涵闸远程监控系统技术规程》（试行）（SZH H 01—2002）。

2.设计依据的资料

（1）闸址区1∶500地形图。

（2）原闸竣工图纸。

（3）地震烈度。根据国家地震局1990年《中国地震烈度区划图》，闸址区基本烈度为Ⅶ度，按照《水工建筑物抗震设计规范》（SL 203—1997）规定，采用基本烈度作为设计烈度，即设计地震烈度为7度。

（4）灌区设计引水流量。设计引水流量为4 m3/s，设计排涝流量为10 m3/s。

（5）控制水位。设计防洪水位44.87m，设计引水位38.79m，最高设计引水位41.10m，排涝设计水位41.79 m，排涝最高设计水位42.54 m，排涝最低设计水位37.44 m。

1.5.5.3　工程总体布置

马口闸纵轴线与原闸相同，涵闸及围坝相关部分拆除后，由于涵闸与排涝压力涵洞连接需要，出口竖井位置不变。涵闸分为进口段（长24.0 m）、闸室段（长8.5 m）、箱涵段（长45.2 m）、出口竖井段（长7.0 m）、出口段（长20 m），总长度104.7 m。

围坝开挖后按照原堤线高程回填，穿堤涵段原堤顶路面为沥青混凝土型式，在工程结束后应将路面恢复到原状。