新洲水闸初设.doc

设 计 证 书：1901861-sj勘 察 证 书：1901862-kj资 质 等 级：水利甲级工程咨询甲级：9625008新洲河水环境综合整治工程新洲水闸初步设计报告深圳市水利规划设计院二四年三月批 准：胡本雄审 定：郭雁平审 核：黄明华 校 核：杨立寒编 写：黄海涛参加设计人员：黄海涛、江燕瑜、杨立寒、李莲、徐雄峰 目 录前言31.新洲水闸兴建的必要性31.1新洲河现状31.2新洲水闸工程设计依据和参考资料41.3 新洲水闸功能定位42新洲河挡潮建筑物方案52.1 建设原则52.2 新洲河挡潮建筑物建设方案论证53. 新洲水闸设计63.1闸址选择63.2水闸布置63.3水闸结构设计74闸门与启闭机104.1工作闸门型式的选择104.2工作闸门启闭机形式的选择114.3 工作闸门及启闭机技术特性114.4 检修闸门和启闭机114.5闸门及启闭机布置125电气设备125.1 电源与变压器125.2 设备控制125.3 无功补偿135.4 过电压保护及接地136施工组织设计136.1 自然条件136.2 施工用水、用电条件136.3 材料供应及机修条件136.4 施工导流及排水136.5 施工组织147调度运行148工程管理159水闸景观设计159.1 景观设计初步定位159.2 景观设计初步方案1510设计概算1510.1 主要工程量及设备1510.2 投资主要指标1610.3 编制原则及依据1610.4 其他说明16附图：序号图名图号规格0新洲水闸效果图A31新洲水闸总平面布置图XZSZ初-01A22新洲水闸结构图（一）XZSZ初-02A23新洲水闸结构图（二）XZSZ初-03A34新洲水闸结构图（三）XZSZ初-04A35新洲水闸闸室桩基设计图XZSZ初-05A36新洲水闸翼墙桩基设计图XZSZ初-06A37新洲水闸施工导流平面布置图XZSZ初-07A38新洲水闸闸门及启闭机布置图XZSZ初-08A39新洲水闸比较方案总平面布置图XZSZ初-09A310新洲水闸比较方案结构图XZSZ初-10A311新洲水闸比较方案结构图XZSZ初-11A312新洲水闸比较方案结构图XZSZ初-12A313新洲水闸配电系统图XZSZ初-D01A314新洲水闸配电系统图XZSZ初-D02A315新洲水闸监控设计图XZSZ初-JK01A316新洲水闸监控设计图XZSZ初-JK02A317管理房设计图XZSZ初-J01A318管理房设计图XZSZ初-J02A319管理房设计图XZSZ初-J03A3前言新洲河北南走向，北起梅林水库，南至福田保税区西侧深圳湾入海。新洲河全线基本位于市中心区。由于新洲河存在防洪标准偏低、河道水体污染严重等问题，对城市可持续发展造成明显的制约，因此综合整治新洲河成为当务之急。由我院于2001年编制的新洲河综合整治工程可行性研究报告经深圳市水务局审查，在批复（深水建2001295号文）中同意工程等别为等，设计防洪标准为100年一遇；同意通过新建红荔路壅水建筑物、保证河水不被海水污染并使河道常年保持清洁水面；原则同意河道景观的设计思路和方案。后经深圳市规划与国土资源局审查，在深圳市规划与国土资源局的批复（深规土200314号文）中也同意将原设计的现有河道50年一遇的防洪标准提高为百年一遇；同意按推荐的方案一进行防洪整治；原则上同意河道的景观设计思路和方案。2004年2月又通过深圳市发展计划局的批复（深计2004137号文），批复同意新洲河挡潮建筑物采用水闸方案，同意新洲水闸设计防洪标准为100年一遇，并在分期建设安排中将建闸和截污、清淤列入第一阶段工程，开展初步设计工作。据此我院进行了进一步的分析研究，编制了新洲河水环境综合整治新洲水闸工程初步设计报告单独成册上报。 1.新洲水闸兴建的必要性新洲河是老皇岗河改道而建的人工新开河道。河道全长7.8km，其中明渠长3.8km，箱涵4.0km，河道自梅林水库溢洪道消力池出口开始由北向南穿过梅林一村住宅区，穿越北环路，流经莲花北、景田、五洲宾馆，至新洲花园与新洲路重合，河道到达众孚学校运动场处拐向新洲路东,流经石厦南及福田保税区入深圳湾，沿途均为重要机构、社区。1.1新洲河现状新洲河现存在一些问题：（1）防洪能力不够，防洪标准偏低，新洲河原设计按五十年一遇洪水标准。随着城市建设的发展，对应原设计的水文地理条件已发生了极大变化，根据重新核算的结果，五十年一遇（河口）的洪峰流量为285m3/s，比原设计的212m3/s增加流量73m3/s。（2）河道水体严重污染，尤其感潮河段河水变黑发臭，水质远不能达到V类地面水标准。并且被污染的深圳湾的海水可倒灌至深南路，使河道周边环境恶化。（3）原新洲河建设局限于满足防洪功能性要求，没有考虑工程与周边城市环境的和谐性，不能满足深圳市现代化城市景观的要求，影响了城市面貌和景观。（4）原新洲河部分河道已经老化、破坏，急需加固、修复。由于新洲河问题的日渐暴露，人们发现现在的新洲河已明显地制约了本地区的经济发展步伐，严重影响了中心区的城市面貌，因此，综合整治新洲河已成当务之急。目前，新洲河沿河截污工程已部分建成，剩余部分也在紧张实施中；而河道截污后的景观水体补充方案也基本成型；深圳河（深圳湾）水质改善工程也在研究之中，但工程的完全实施在时间上比较漫长；综合各种边界条件，政府部门及有关专家都认为要较快改善新洲河水质、形成景观水面在上游截污后首先要避免深圳湾潮水倒灌污染，因此，新洲河河口水闸的建设成为新洲河水环境综合整治中的关键问题之一。1.2新洲水闸工程设计依据和参考资料1）新洲河综合整治工程可行性研究报告深圳市水利规划设计院2001年2）关于新洲河综合整治工程可行性研究报告的批复（深水建【2001】295号文）深圳市水务局2001年3）关于新洲河综合整治工程可行性研究报告的批复（深规土【2003】14号文）深圳市规划与国土资源局2003年4）关于福田河、新洲河水环境综合整治工程可行性研究报告的批复（深计【2004】137号文）深圳市发展计划局2004年2月5）水闸设计规范（SL265-2001）等相关技术规范1.3 新洲水闸功能定位新洲水闸位于深圳河右岸的新洲河河口，根据新洲河水环境综合整治工程需要将其功能定位为截污闸。深圳河河水回灌是新洲河黑臭的主要原因，在深圳河变清之前，避免深圳河污水污染新洲河的唯一、快捷、有效的解决方案是：河口设挡水建筑物，截污蓄清，有效解决深圳河水质污染对新洲河水质改善工程实施的制约。新洲河河口水深较深（深圳河平均高水位时水深近5.5m），加之深圳河水质污染严重，水闸上下游河道泥沙含量较大，挡潮建筑物不适合修建橡胶坝、翻板闸。本次设计经慎重考虑，确定采用液压启闭钢闸门水闸方案。本次设计的新洲水闸，根据深圳河不同水质情况通过调整闸门运行模式可有不同的“挡污”、“蓄清”功能。近期，深圳河水质是污染新洲河水体的主因，水闸运行模式为：在不影响正常行洪的前提下，一般情况关闸控制深圳河水不回灌，上游补充的清水在河道中蓄存，落潮时开闸放水，利用水位差加大水体交换，增加新洲河水体自净能力，并可将闸前底泥携入深圳河，减少河道淤积。当新洲河流域有洪水发生时，水闸全开泄洪。中期，深圳河水质有所改善，若接近景观水要求，则可部分利用为景观水体以减少外调补充水源。此时水闸运行模式为：在不影响正常行洪的前提下，一般情况关闸控制深圳河水不回灌，并在涨潮到一定水位落闸蓄一部分水，再加上上游补充一定量清水满足水质及景观水水量要求，水质变差后落潮时开闸放水。当新洲河流域有洪水发生时，水闸全开泄洪。远期，深圳河水质已经完全达标，则可较大部分利用为景观水体以减少外调补充水源。此时水闸运行模式为：在不影响正常行洪的前提下，一般情况关闸控制深圳河水不回灌，并在涨潮最高水位时落闸蓄水，再加上上游补充少量清水景观水量要求，水质变差后落潮时开闸放水。当新洲河流域有洪水发生时，水闸全开泄洪。新洲河河口设计高潮水位 （黄海基面）频 率P=0.5%P=1%P=2%P=10%P=50%潮水位（m）3.092.982.882.612.27为达到景观效果，新洲河常年应保持正常景观水面，根据沿河地形，新洲水闸至深南路涵后段，综合考虑周边低洼地区的正常排水需要，可利用新洲水闸控制河道内水位达2.1m（水深1.0m4.0m）。远期考虑深圳河河水变清，可利用新洲水闸拦蓄高潮时回灌入新洲河的清水，以完全补充下游段景观用水需求，新洲河河口平均高潮水位为1.19m，而深南路涵出口断面(4+100)河底高程为-0.28 m，水闸段河底高程为-1.90m，由此可见，拦蓄潮水可完全提供下游段景观水面用水。2新洲河挡潮建筑物方案2.1 建设原则近远期充分衔接，通过调节水闸运行方式可实现不同时期拦污蓄清目标。新洲水闸位于新洲河下游段，其建筑物级别为3级建筑物，闸墩顶高程需满足新洲河该段堤防高程并结合深圳河堤防高程及现状地形确定。 水闸兴建后闸前100年一遇洪水位需确保堤防满足设计超高要求。2.2 新洲河挡潮建筑物建设方案论证挡潮建筑物位于新洲河口处，工程主要作用是拦挡深圳湾被严重污染的海水，避免经综合治理后水质变清的新洲河河水被二次污染。本次设计初步拟定两个方案：水闸、橡胶坝。2.2.1水闸方案选址在河口0+330处，为5孔液压启闭升卧式钢闸门，每孔净宽6m，闸室由底板、闸墩、闸门、检修闸门、人行工作桥、闸门启闭设备等组成，总长12.5m。闸底板高程-1.9m，厚1.5m，闸墩顶高程为4.8m，闸墩宽1.12.2m。闸门高5.2m，闸室总宽度为43.8m。闸室上游为20m长闸前铺盖段，再上游为15m长连接段和现状1：2边坡连接；闸室下游为20m长消力池段，再下游为15m长连接段。工程投资：1987万元（详设计概算书）。2.2.2橡胶坝方案由于投资及工程可靠性受坝高因素影响较大，因此不宜太高，按国内现有最高定型设计坝高4 m考虑，选址在0+755处，橡胶坝由坝袋、底板、上下游防渗、和充排气控制系统组成。橡胶坝采用充气无搭接式橡胶坝，内压比初定为0.95，坝高4.0m，坝袋厚15.2mm。坝基底板高程为-1.73m，长19m，坝基厚1.8m，上下游各设防渗段长15m，厚0.45m。主要工程量及设备砼： 2454m3；开挖土方量：24071 m3；回填土方量：6785m3；碎石砂： 1098 m3；钢筋： 216 吨。自动化控制、观测系统1套。空气压缩机1套。工程投资：1059万元（详设计概算书）。2.2.3两方案综合比较2.2.3.1景观水面面积、蓄水量问题水闸方案可增加蓄水河道长度430m，占新洲河明渠段总长度的10%以上，可多蓄水量约10000立方，比橡胶坝方案更具挡潮蓄清、改善河道水环境的功能性作用。2.2.3.2泥沙淤积问题由于新洲河河道泥沙量较大，因此必须高度重视挡潮建筑物上游的泥沙淤积问题。水闸方案由于放水时首先是底孔出流，流速可高达9m3/s多，因此可将沉积在闸前的泥沙冲走，而橡胶坝放水时首先是堰顶溢流，而河道坡降仅为0.0005，因此到达下层水量时流速已在0.5m3/s左右，泥沙仍大量留存。一是严重影响坝体正常充泄，二是近期来看残留的泥沙会二次污染河水。2.2.3.3挡潮标准问题橡胶坝方案由于坝高只有4m，仅能挡多年平均高潮位（2.27m），高于该水位的潮水会倒灌上游河道，近期来看会严重污染上游河道水质，从而大大增加了上游清水的补充量。远期来看，又无法留蓄高于2.27m以上的干净潮水。2.2.3.4维修问题根据以往工程经验来看，水闸的日常维修主要在止水、防锈，只要做好保养维修工作，设备一般可达到使用寿命。橡胶坝则可能因为尖锐固体的磨损而频繁修补，且需在一定时限（一般为20年）更换坝体。2.2.3.5方案推荐在经济上橡胶坝方案相对便宜，但其由于坝袋高度的限制造成使用功能相对较弱，结合专家评审意见及发展计划局批复意见推荐水闸方案。3. 新洲水闸设计3.1闸址选择为尽量形成较多的景观水面，水闸选址应尽量靠近新洲河河口。由于广深高速路下游的保税区新桥以下河段已经规划建设了新洲河码头，且该码头占用了新洲河该段河道作为泊位，因此无法在新洲河河口段（0+0000+320）建设水闸，可供考虑的闸址一是按原初设报告提出的橡胶坝坝轴线（0+755）处，二是再往下游，选在0+320处。闸址一是管理房征地问题好解决，接电比较方便。选址二景观水面增加430m，约占整条新洲河明渠段的10%，施工场地相对比较开阔，对河道水环境营造效果也较好，因此建议采用闸址二。3.2水闸布置本工程闸址地形开阔，基底土层为中粗砂，水流平顺，设计洪水时水流流速为1.8m/s左右。该挡潮闸的总体布置，根据闸址自然条件及运用要求，做到结构简单、安全，布局紧凑、施工方便、运用灵活、经济美观。闸室底板高程低，采用堰型为无坎宽顶堰，按堰流公式计算其泄流能力和有关尺寸，主要由闸室及上下游连接段组成。挡潮闸闸室由底板、闸墩、闸门、人行工作桥、闸门启闭设备等组成。底板顺水流长度，按照上部结构的布置要求，取12.5m（底板厚取1.5m）。垂直水流方向根据防洪要求设计为5孔，每孔净宽6 m。由于闸室地基条件较差，闸室采用整体式，闸室底板根据结构要求分为三段，旁边两孔各为一闸段，中间一孔为一闸段。闸墩端部采用半圆形，闸墩长为12.5m，闸墩中墩厚度为分别为1.7m，边墩厚度为1.1 m。墩顶高程由最高挡水位加浪高和安全超高，并衔接两岸地势定为4.80m。上游连接段从桩号0+369.7400+354.740为渐变段，长15 m，从现状河道边坡为1：2、底宽为12m的梯形断面渐变为的矩形断面，底厚为0.7m的干砌块石，下设0.3m的碎石垫层。桩号0+354.7400+334.740为闸前铺盖段，长20 m，底厚1.2m钢筋混凝土，下设0.1m的C10素砼垫层。桩号0+334.7400+322.240为闸室段，长12.5 m，底厚1.5钢筋混凝土，下设0.1m的C10素砼垫层。桩号0+322.2400+320.240为消力池段，长20 m，底厚1m钢筋混凝土，下设0.3m的反滤层。消力池底设有排水孔。下游桩号0+320.2400+305.240为连接段，长15 m，底厚为0.7m的干砌块石，下设0.3m的碎石垫层。3.3水闸闸址地质情况闸址处河床组成主要是由砂砾、砾石、砂、淤泥、粘石等，厚约720m。地基承载力为70kPa250kPa，具体见新洲河综合整治工程地质勘察报告（初设与技施阶段）。3.4水闸结构设计3.4.1闸顶高程水闸泄洪能力主要受下游潮水位影响，采用平底宽顶堰。水闸闸顶高程按部颁标准水闸设计规范（SD133-84）设计，本工程为三级建筑物，安全超高为0.7m，本河段100年一遇设计洪水位为3.265 m，风浪爬高和风壅水面高分别为0.479m和0.002m，所以，水闸闸顶最小高程H为：H=3.265+0.479+0.002+0.700=4.446m因为该河段现状堤岸高程为4.34.9m，闸顶高程应不低于堤岸高程，并且，堤防建筑在软土地基上，根据水闸设计规范要求，应考虑水闸地基沉降的影响，所以，闸顶高程预留0.400 m，综合考虑确定闸顶高程 为4.800 m。3.4.2水闸水力计算及消能防冲设计()根据干流河道治理的纵坡设计，闸底板高程应与设计河底高程一致，水闸闸室底板高程为-1.90m。水闸下游河床为淤泥质土，抗冲能力较差，单宽流量选用510 m3/（sm）之间，初拟为9.5 m3/（sm）。水闸净宽由公式式中：B0=闸孔总宽（m）； Q=设计过闸流量（m3/s）； =淹没系数； m=流量系数； H0=上游计入行近流速的总水头（m）。经计算B0=24.716(m)，考虑河口淤积严重，取B0=30(m)。根据本工程上述条件，拟定闸孔n=5，单孔宽6m，总孔宽30m，单宽流量q=9.6 m3/（sm）与要求的单宽流量一致。（）闸下消能防冲设计，选用最大单宽能量E=rHq作为控制条件，经计算，不需设消力池，仅按构造设计。布置如下：闸室后接1：4的坡，长为6m，然后接池深为1m的消力池，消力池长为14m，深为1m，底板高程为-3.40m，下设0.3m的反滤层。消力池底设有排水孔，50纵横间距2000。为消减水流的剩余能量，使水流均匀扩散，设有海漫，该段兼作渐变段，高程为-3.40m，长为15m，厚为0.7m的干砌块石、0.3m的碎石垫层。后接现状边坡1：2，底宽为12m的梯形明渠。3.4.3水闸防渗设计渗流稳定取上下游水头差最大工况即新洲水闸上游蓄景观水面2.1m，遭遇下游深圳河多年平均最低潮位-1.55m计算，采用改进阻力系数法计算底板水平段和渗流出口段渗流坡降，计算公式为：式中 Jk底板水平段或渗流出口段渗流坡降； hc底板水平段或渗流出口段渗流水头； s 底板水平段或渗流出口段渗径长度； Jk允许渗流坡降，根据地勘资料，泄洪闸地基下为23m厚中粗砂，偏安全计按中砂取下限值，水平段Jk=0.10，出口段Jk=0.35。经计算，底板水平段Jk=0.079，渗流出口段Jk=0.30，均满足防渗要求。3.4.4闸室稳定计算抗滑稳定计算和地基应力分析新洲水闸闸室计算荷载包括：结构自重、设备自重、上下游水重和水压力、浮托力和渗透压力、墙后底板上部土重、浪压力、地震力等，根据以下五种工况进行荷载组合，根据结构分缝情况取中间段进行计算。 设计工况1：完建工况，上下游河道均无水；设计工况2：闸门关闭蓄水，上游最高景观水位2.1m，下游河道为深圳河多年平均最低潮位-1.55m；设计工况3：闸门关闭挡潮上游河道水位-0.18 m（河道在深圳河多年平均低潮位时放空未蓄水），下游河道为深圳河P=0.5%高潮位3.10m；设计工况4：下泄P=1%设计洪水288 m3/s，此时上下游水位均为3.09 m。校核工况1：检修工况，上游无水，下游为深圳河P=20%高潮位2.40m；校核工况2：上游最低景观水位，下游P=20%高潮位遭遇地震。新洲水闸为3级建筑物，其稳定要求为：设计工况下，抗滑稳定安全系数不小于允许值Kc=1.25，地基应力不均与系数不大于允许值，根据地勘资料，地基松软，取=2.0；校核工况下，Kc=1.10（地震工况1.05），=2.5；任何情况下最大地基应力max不大于地基允许承载力的1.2倍，根据地勘资料，水闸地基为中粗砂，=140kPa。抗滑稳定计算公式：式中：N总垂直力H总水平力f 闸底板与地基间的摩擦系数，根据地质报告取0.33。闸室受力情况对称，地基应力计算公式为： 地基应力不均匀系数为：式中：N总垂直力M相对于基底截面垂直水流向形心轴的总弯矩A 基底面积W 基底面相对于该面垂直水流向形心轴的截面矩Mx、My相对于基础底面形心轴x、y的总力矩Wx、Wy基底面对于该底面形心轴x、y的截面矩。闸室抗滑稳定及地基应力计算成果表计算工况Kcmax(kPa)max(kPa)min(kPa)设计1-82.583.481.61.02设计21.4064.768.461.11.12设计32.0164.275.759.91.26设计4-64.765.663.81.03校核11.8470.083.856.21.49校核21.8875.590.560.01.51闸室抗滑及地基应力计算简图注：地震荷载图中未示。本次设计只考虑水平向地震作用,地震惯性力按下式计算:Pi=kHczaiwi式中: kH水平向地震系数,设计烈度为7度时,取值0.1cz 综合影响系数,取1/4ai 地震加速度分布系数,取1.1 wI集中在质点的重量。经计算，正常荷载下，最大，=1.021.26；特殊荷载下，最大，=1.491.51，满足要求。3.4.5翼墙设计考虑到施工方便、填土质量保证因素，翼墙采用墙背垂直。为避免翼墙和闸室不均匀沉降造成伸缩缝张开，止水片损坏引起闸室结构破坏，采用钢筋混凝土结构。下游翼墙高达9m，宜采用扶壁式挡土墙。作用荷载主要有：翼墙重量及其上设施重力，墙前、墙后水压力，墙底扬压力土重，墙前、墙后土压力。其设计工况同闸室。稳定计算公式及参数同闸室。翼墙抗滑稳定及地基应力计算成果表计算工况Kcmax(kPa)min (kPa) (kPa)上游下游上游下游上游下游上游下游设计11.6481.572146163.799.6122.3122.8143设计21.3381.426185.6199.471.8100.2128.7149.8设计31.9361.974136149.3101.6130118.8139.7设计41.7801.858152166.3100.8129.4126.4147.9校核11.3041.75917020488.7124.6129.4176.5校核21.4671.274159.3201.995.2103.2127.3152.6翼墙抗滑及地基应力计算简图3.4.6地基处理挡潮闸址处地质条件较差，浅层存在较厚的淤泥层，持力层较深。经计算，挡潮闸闸室基底最大平均应力，小于基底下卧层地基允许承载力140kPa，所以，地基应力满足要求；但地基沉降量为41.1，大于地基允许沉降量15，不满足沉降要求，故须进行地基处理设计。翼墙基底最大平均应力为，大于基底下卧层地基允许承载力140kPa，同时，地基沉降量为53，大于大于地基允许沉降量15，不满足沉降要求，须进行地基处理设计。新洲河水环境综合整治新洲水闸工程的地基处理设计初拟如下四方法：()、换填法；()、搅拌桩法；()、钻孔灌注桩法；()、预制桩法。结合地质勘察资料和各地基处理方法的特点，作如下分析：()、换填法：适用于软弱地基处理，换土层厚应小于3.0m为宜，否则，就会不经济且施工困难。本工程软弱夹层埋深8.513.5m不等，明显不宜采用垫层法处理；()、搅拌桩法：适用于软弱地基处理，处理深度小于20.0m为宜。本工程闸底基础复杂，既有素填土层，又有松散砂砾层、淤泥层，不适宜用搅拌桩法处理。()、钻孔灌注桩法：应用广泛，施工经验丰富，设计方法成熟，施工干扰少。()、预制桩法：应用广泛，施工经验丰富，设计方法成熟，但由于施工时有挤土效应，施工过程对周边已建工程有一定影响。综上所述，新洲水闸工程地基处理设计推荐采用钻孔灌注桩。由于上游铺盖段翼墙（扶壁式挡土墙）及闸室采用端承桩存在闸底板与土层脱离、形成渗透通道的隐患，因此采用摩擦桩，桩径1000mm，桩长21m左右，经计算单桩设计承载力为1041kN,满足要求，桩端离强风化中粗粒花岗岩层顶面1m，灌注桩孔底沉渣厚度300；下游消力池段翼墙（扶壁式挡土墙）不存在防渗问题，则可采用端承桩以提高桩的承载力，桩径1000mm，桩长23m左右，经计算单桩设计承载力为1450 kN，也满足要求。桩端深入强风化中粗粒花岗岩层顶面1.5m，灌注桩孔底沉渣厚度300。4闸门与启闭机新洲水闸的任务是挡潮、排污、控制河水位和泄洪。系统对闸门运行要求为；闸门正常运用处于关闭状态。每月最低潮水位时，开闸放空河道河水，然后下闸挡水；当河道水位高于2.1m水位以上时，在退潮或低潮时，可开启部分闸门置换河水。当上游水位高于2.5m时闸门打开。当上游水位低于2.1m时闸门关闭。工作闸门操作条件是动水启闭。水闸孔口尺寸，考虑满足设计泄流的要求及水工布置条件，共布置5孔开敞式水闸，单孔孔口宽为6.0m，设计水头4.88m;涵闸底板高程-1.9m墩顶高程4.80 m。4.1工作闸门型式的选择工作闸门采用平面闸门。平面闸门按其运移方式不同，有升卧式平面闸门和直升式平面闸门。升卧式平面闸门与直升式平面闸门相比，具有如下特点：升卧式平面闸门在曲线形轨道上作弧形启闭。在启闭过程，闸门靠自重产生倾复力矩，逐渐向下游（或上游）倾倒。当闸门全开时，闸门水平地卧于闸墩顶部。因闸门在开启后便处于平卧状态，可使它具有较好的抗御风暴潮能力及抗震能力。提升后即平卧，降低了启闭台的高度。与直升式平面闸门相比较，可节省土建投资，同时在外观也比较轻盈美观。经比较，本工程工作闸门形式采用升卧式平面钢闸门。4.2工作闸门启闭机形式的选择适应升卧式平面闸门弧形启闭特点的启闭机形式有固定式卷扬机和液压启闭机。如前所述，从抑制振动、调节灵活、运行稳定、便于远控等方面考虑选用液压启闭机。为适应升卧式闸门起升过程中吊点行走弧形轨迹的启闭特点，采用双吊点摇摆式液压启闭机。该机型除了具有前面已述的液压启闭机优点外，还具有以下特点：（1）液压缸可以旋转，可以满足升卧式闸门开启与关闭时的弧行转动要求；（2）具有闸门全部开启和各扇闸门逐一开启及闸门局部开启的功能，与电气控制结合，便于实现自动化； 随着液压技术在水利水电系统的应用和发展，采用液压启闭机启闭升卧式闸门不乏其例。如液压启闭机在顺德勒流水闸及顺德迳口水闸等工程运用，为液压启闭机运行已积累了成功的经验。液压启闭机技术上是可靠的。4.3 工作闸门及启闭机技术特性闸门孔口宽6.0m，闸门高度5.2m，设计挡水水头4.88m，总水压力71.5t。闸门门体材料采用Q235A钢。门叶结构梁系采用等高同层布置，双主横梁结构，实腹式主梁。闸门支承采用悬臂定轮支承，轮径500mm，轴径130mm，轴套材料采用铸锡青铜。闸门止水布置在上游面，双向止水，侧止水采用双P型橡胶止水，底止水采用条形橡胶止水。闸门为双吊点，吊耳布置在上游面板底部。闸门自重8.5t，埋件自重3.6t。经计算闸门启门力为27t，闭门力为0.8t。选择启闭容量为2X160kN启闭机。由于需要将闸门提出孔口，启闭机扬程6.9m。因此选择QHLY-2X160-9型液压启闭机。为了减小闸墩高度，采用液压缸中间铰支布置。工作闸门、启闭机特性表序号名称单位特性1孔口尺寸m6.05.22孔口数量孔53闸门型式升卧式平面定轮钢闸门4闸门数量扇55水头（H）m4.886每扇水压力kN7157每扇闸门重量t8.58每一孔埋件重量t3.79启闭机型号QHLY容量kn2160行程m6.9数量套54.4 检修闸门和启闭机检修闸门设置在工作闸门的下游侧（深圳河一側），操作条件为静水启闭。水电工程中使用的检修闸门形式主要有：平面闸门及叠梁门。叠梁门可分节制造、安装，启闭机的启闭容量及启闭扬程可减小，启闭台高程可降低，故本工程检修闸门采用叠梁钢闸门。叠梁钢闸门采用双吊点电动葫芦启闭。门叶在静水中下放，启门时先提升200mm进行节间充水，待门叶前后水位差后分别将各节门叶提起。闸门平时可分节锁定在门槽孔口上方。检修闸门孔口宽6.0m，闸门高度5.1m，设计挡水水头5.1m，总水压力76.5t。3孔水闸共用1套门叶，1套门叶由3节完全相同的门叶组成，单节门叶高度1.7m。门叶材料采用Q235A钢。结构梁系采用等高同层布置，主横梁结构，实腹式主梁。闸门支承采用滑块支承。闸门止水布置在上游面，侧止水采用P型橡胶止水，底止水采用条形橡胶止水。闸门为双吊点，吊耳布置在每节门叶上部。单节闸门自重4.5t，3节闸门总重13.5t,每孔埋件自重2.8t。经计算选择2台启闭容量为2X50kN电动葫芦。提升高度7.3m。检修闸门、启闭机特性表序号名称单位特性1孔口尺寸m6.05.12孔口数量孔33闸门型式平面叠梁钢闸门4闸门数量扇15水头（H）m5.16总水压力kN76571节闸门重量t4.581节闸门（3节）重量t13.58每一孔埋件重量t2.89启闭机型号CDI5-9D电动葫芦容量kN50行程m7.3数量套24.5闸门及启闭机布置工作闸门布置水闸闸室中部，闸室底板高程-1.9m，闸墩顶高程4.8m。闸门关闭时直立置于闸孔底板上。开启时先经一段直升轨道，然后经弧形轨道向新洲河转动，闸门全开时时平卧在孔口上方。工作闸门启闭机采用一门一机固定式布置。液压泵站和控制系统布置在河岸油压泵房内。液压缸的下吊耳与闸门吊耳连接，液压缸支铰预埋在闸墩内，支铰点高程为10.3m，液压缸的上吊耳处安装有主令控制装置，由齿轮传动机构、闸门开度测量仪、行程开关等组成。三套启闭机共设一套油压泵站，油压泵站设有三套油泵电机组，三套油泵电机两用一备，每套泵组的电动机型号为Y250M-6，额定功率为37kw，油泵为轴向柱塞泵，其型号为：160SCY14-1B，排量为160L/min。油箱及管道均采用不锈钢材料。油箱内部经磷化处理以保证油液的清洁度。液压泵站提供的压力油经过管道进入油缸下腔或上腔控制闸门的开启或关闭。液压启闭机控制系统由厂家提供全套设备并协助安装、调试交付使用。检修闸门设置在工作闸门的下游侧（深圳河一側）底坎和闸墩顶高程同工作闸门。检修闸门启闭机采用三门一机移动式布置。2套电动葫芦悬挂在启闭粱下面的I字轨道上，可沿轨道移动。启闭梁底高程9.8m。每台电动葫芦主起升电机功率7.5kw，运行电机功率0.8kw。2台电动葫芦设有可靠的同步装置。5电气设备新洲水闸工程电气设备主要由电源、控制系统、无功补偿、保护接地等部分组成。5.1 电源与变压器主要负荷为液压式启闭机和检修电动葫芦，总计算负荷约200KVA，选用SCB9-200KVA干式变压器为用电设备提供低压电源，变压器安装在管理房一楼室内，电源从上游左岸变电站接出，距离约500m。5.2 设备控制液压式启闭机油压泵的启动采用软启动或降压启动，控制方式为既可在现场控制箱上手动按钮操作，也可通过站内PLC系统根据闸两侧水位变化进行自动控制，还留有远传数据通讯接口，以便与城市中心总调度系统实现联网。5.3 无功补偿液压式启闭机油压泵、检修电动葫芦、以及景观照明灯具均采用就地补偿的方式对功率因数进行补偿，要求达0.94以上最终使系统的功率因数达0.90以上。5.4 过电压保护及接地新洲水闸在管理间屋顶和水闸（或涵闸）架顶设闭雷带。本工程两处构筑物的防雷接地、工作接地、保护接地分别共用各自的接地系统，要求尽可能利用构筑物的基础钢筋网做接地极，最终实测接地电阻须4。6施工组织设计新洲闸毗邻滨河路，施工场地为广深高速公路下游，周边依次为左岸：变电站、福田保税区；右岸：六支队体育基地、平房区、新洲河建材码头。场地虽然开阔、但各有管理单位，因此应注意施工期与周边单位协调工作。施工对外交通非常方便，对市民影响较小。建议水闸施工在枯水期进行。6.1 自然条件6.1.1水文气象根据宝安（深圳）站19561996年资料，多年平均气温22.4，最高气温38.7，最底气温0.2，相对湿度73%，多年平均风速3.2m/s，最大风速34m/s，最多风向ESE，多年平均蒸发量1322mm，多年平均降雨量1926mm，最大24小时暴雨363mm，汛期（59月）降雨占全年77%，枯水期（104月）降雨占全年23%，而其中4月又占枯水期的32.8%。6.1.2潮汐新洲水闸地处河口，属感潮河段，即使施工安排在枯水期进行，仍会受潮汐影响，导流难度较大。据潮位分析成果，新洲河口处多年平均高潮位1.19m，多面平均低潮位-0.18m。枯水期（103月）P=10%最高潮位2.36m，P=50%最高潮位2.14m。6.1.3地下水本工程河底高程为-1.9m。有中粗砂透水层分布，地下水位一般为1.2m2.4m。6.2 施工用水、用电条件施工用水，就近从市政管网取水。施工用电，本工程用电量小，可就近从附近引接。6.3 材料供应及机修条件本工程采用商品砼，施工场地位于市区，所需浆砌块石和主要建筑材料可直接从建材市场购买，主要设备维修也可由市场解决，不需配备专门机修队伍。6.4 施工导流及排水新洲河是深圳河的支流，其下游在红荔路涵以下均受潮位顶托影响，因此施工导流既要考虑降雨又要考虑海水涨潮影响，施工排水由于有地下水影响，基坑排水可以采用水泵抽排，局部井点降水。6.4.1 施工导流标准新洲水闸为等3级工程，临时建筑物级别为5级，施工导流标准采用5年一遇洪水标准。根据施工进度计划，主体工程安排在枯水期施工，相应临时工程施工导流采用枯水期5年一遇洪水标准。新洲水闸施工时，取河口枯水期P=50%的高潮位为2.14m，围堰顶高程为设计水位以上加风浪爬高、安全超高，堰顶高程2.84m。6.4.2导流洪水确定主体工程施工安排在枯水期11月3月施工，枯水期五年一遇24小时设计雨量123.8（详新洲河综合整治初步设计报告），采用“广东省洪峰流量经验公式”推算，水闸断面五年一遇枯水期洪峰流量为55.5 m3/s。6.5 施工组织该闸位于新洲河口深圳河右岸，施工场地有巡逻路贯通。闸室段导流围堰标高均以河口处枯水期P=50%高潮位2.14m以上加风浪和安全超高，枯水期风浪小，二者取0.7m，围堰顶高程2.84m。结合施工场地情况，布置导流方案如下：明渠导流方案是在右岸开挖导流明渠，在水闸上、下游各设尼龙砂袋横向围堰一道，顶宽2m，挡水面放1：2.5坡，背面放1：2坡；右岸开挖导流明渠，采用梯形断面，底宽5m，顶宽约25 m，边坡1:1.5，导流渠长187 m，采用编织袋表层加一层防雨布防护满足设计洪水标准5年一遇洪水55.5m3/s的防冲要求。由于右岸沿河道路目前交通繁忙，因此需在导流明渠西侧开辟7 m宽临时道路作为新洲建材码头疏港道路及本工程施工道路。施工结束后导流渠回填，上下游均要筑小围堰各一道，用于新洲河河堤的修复等，此施工方案施工措施费93.1万元。明渠导流方案需占用部分新洲建材码头的用地和六支队球场部分场地，需在导流明渠西侧新修临时道路。临时征地共30000，需尽早和六支队及新洲建材码头业主协商，落实施工临时征地问题。基坑采用水泵排水。施工分为土建工程和机电、金结安装两部分：闸室与连接段施工可以同步：（一）土建施工顺序：先截流基坑排水（泵排）基坑开挖及桩基施工立模、钢筋制安底板浇筑墩墙浇筑土方回填护坡；（二）机电、设备金结安装，可滞后土建施工，但预埋件要在土建施工中完成。工期安排：工程拟安排在2004年下半年10月至明年初4月中枯水期进行，共7个半月，其中施工准备期1个半月，总施工期6个月。工期较紧张，需做好施工安排。7调度运行新洲水闸充分考虑了自动化控制要求，可实现以水闸前后水位、流域雨情预报以及新洲河流量等因素控制闸门开启。在深圳河水体污染得到有效治理之前，新洲水闸一般情况下为关闭状态，防止潮水倒灌入新洲河，同时保持深南路至新洲河口具有一定的景观水面。为保证满足河道防洪要求，设置闸前水位2.5m时自动开闸放水；为保证上游低洼地区正常排水，闸前景观水面高程控制在2.1m，当闸前景观水面高程超过2.1m时开闸放水。枯水季节为保证景观水质，应根据河道景观水质情况确定合理的换水周期，初估为每月一次，放水时间控制在退潮时段闸下游潮水位降至0m以下时。新洲河河口多年平均潮位特征值表 （黄海基面）项目名称平均高潮水位(m)平均低潮水位(m)平 均潮 差(m)平均涨潮历时(时：分)平均落潮历时（时：分）赤湾站1.0-0.371.376：226：16新洲河口1.19-0.181.376：226：16汛期如深圳河水位持续上涨，而本流域内无明显雨情和洪水时，关闸挡水。如接到雨情和洪水预报时，应开闸泄洪。8工程管理新洲河自北向南流经福田中心区，河道不但承担着防洪任务，还肩负着美化城市环境的重要作用。河道工程能否安全正常运行，最大地发挥各项功能的效益，直接关系到城市经济的能否可持续发展，关系到国家和人民生命财产的安全。因此，必须加强河道工程管理，促进工程管理正规化、制度化、规范化及现代化，保障河道各项功能能充分发挥作用。新洲河管理归口深圳市防洪设施管理处福田所管理，其管理范围包括新洲河、福田河、风塘河等河流的工程保护范围内所有设施管理及工程观测、检查、调度项目的实施。由于新洲河在综合整治后设施增加，除防洪管理外，水环境维护管理工作量大增，尤其新洲水闸在新洲河水环境整治中的作用非常明显，水闸运行模式、运行工况十分复杂，闸门启闭频繁。建议新设新洲河管理站，负责整条河流水环境的管理，其办公用房和新洲水闸管理房合并，建于水闸右岸的空地（现状有少量平房）。管理房为两层半建筑，占地面积206，总建筑面积约283，一楼布置有油泵房、发电机房、变压器及高低配电室、自动化控制室主要为新洲水闸服务。二楼布置有办公房、卫生间，三楼备用。9水闸景观设计9.1 景观设计初步定位新洲河水闸工程为新洲河水环境综合整治工程的重要部分，除要实现挡污、蓄清功能外，其外观对周围环境影响也非常突出。近期来说，水闸两岸已陆续开发，特别是左岸福田保税区的部分商业、物流、高新技术公司基地邻河而建；而上游不远处即广深高速公路，可直接俯瞰到水闸。远期来说，深圳河水质改善后水上旅游将得到发展，新洲河建材码头其批准使用年限至2010年，将来估计会废除并重新构筑红树林湿地，水闸下游有可能成为水上旅游观光的重要驻点。9.2 景观设计初步方案本水闸采用液压启闭升卧式除技术因素外，也考虑了水闸外观问题。我们初步考虑了如下水闸装修方案，力图通过对水闸的突兀结构进行虚化处理，并让它成为视觉中的一个亮点。设计方案中水平百叶的处理，可以使原有水闸的水泥梁柱隐入线条组合成的整体中去。因为百叶的透视特点又可以将整体的建筑物融入到周边的自然环境中去。轻巧的百叶结构掩盖了水闸的粗壮结构。内部结构柱的圆拱型门洞的装饰处理使原有平直的柱廊，具有柔和的空间韵律感。轻钢结构的制作方式可以减轻装饰物对水闸结构的负重影响。线面结合的新时代建筑风格改变了人们对水闸建筑的传统看法，它是亲切的、可以触摸的（详效果图）。10设计概算10.1 主要工程量及设备新洲水闸工程