38-曹娥江大闸科技创新的探索与实践-绍兴市曹娥江大闸管理局.DOC

曹娥江大闸科技创新的探索与实践 徐青松 傅森彪 潘虹 （绍兴市曹娥江大闸建设管理委员会 浙江绍兴 312000） 摘 要：曹娥江大闸枢纽工程地处钱塘江河口，建闸面临闸下淤积、强涌潮、海水侵蚀，软土地基沉降等一系列问题。本文从如何开展科技创新工作，解决这些问题的对策进行探索，为强涌潮、多泥沙河口建闸提供借鉴。 关键词：大闸 河口 科技创新 问题 对策 1 工程背景及概况 曹娥江河口两岸的萧绍平原和姚江平原，是浙江省的经济发达地区，区域内的绍兴、慈溪、余姚和上虞位列全国百强县。近年来，以上海为中心的长江三角洲地区的经济发展成为中国的最亮点。曹娥江河口两岸的绍兴、宁波作为“长三角”南翼的区域中心城市，面临着历史性的发展机遇。但是，曹娥江河口段受山洪与风暴潮的共同危害，严重影响区域经济的发展。 曹娥江大闸的兴建，可彻底解决曹娥江河口段的淤积问题，提高曹娥江两岸的防潮（洪）能力和排涝能力，提高曹娥江水资源的利用率，改善杭甬运河航运条件，改善两岸平原河网水环境，改善两岸围垦区的投资环境，为绍兴市城市北进创造了条件。 曹娥江大闸位主要由挡潮泄洪闸、堵坝、导流堤、鱼道、闸上江道堤脚加固等组成。挡潮泄洪闸共设28孔，每孔净宽20m，总宽697m堵坝长m，导流堤堤长510m大闸左堤防与导流堤各设置一条鱼道工程建设期3.5年，总投资12.52亿元。 2 建闸面临的曹娥江大闸枢纽工程的特殊地理位置决定了其必面临和解决的几个。 闸下淤积为抵御风暴潮、防止咸潮上溯、蓄淡、改善水环境及提高两岸防洪排涝能力等，建国以来在我国沿海的入海河口兴建了大量的挡潮闸。但限于当时对闸下淤积认识不足，凡在海相来沙河口的干流上建闸，无一不发生淤积，严重影响了工程本应发挥的效益，甚至还威胁到防洪安全。能否解决闸下淤积问题大闸关键问题。 强涌潮钱塘江是世界三大强涌潮河流之一闸址处的钱塘江河段，涌潮作用强烈，水文条件复杂，对涌潮的认识不够深入，并且缺乏实测资料涌潮冲击力的极为重要。软土地基曹娥江大闸闸址位于近代海相沉积带上，为三元结构软土，表层为厚约20m砂质粉土，遇7度地震易液化；中部为厚约38m淤泥质土，力学指标低、压缩性大，对基础变形起控制作用；下部为力学指标较好的密实粉砂及砂层。建闸将面临主体结构沉降大，表层砂土易地震液化，水平抗力的比例系数偏小等一系列问题。因此合理、可行、经济的基础处理方案是大闸的基础。 凡事预则立，不预则废、设计、施工等提供坚实的科学依据中国科学院、工程院院士潘家铮为顾问，水利部原总工高安泽为组长是积极与浙江省水利河口研究院、南京水利科学研究院、华东勘测设计研究院、清华大学、浙江大学、河海大学等全国知名高校及科研院所合作，组织工程建设中重大技术问题的科技攻关、科学试验。三是通过聘请、抽调、内培等方式，整合技术力量，优化专业结构。管委会先后聘请水工、钢结构、及水文化等10多名具有经验的专家，参与大闸建设和管理，加强技术指导和把关。 通过长系列实测资料的河床演变分析、现场冲淤试验、二维数学模型计算和室内定床、动床河工模型试验以及水槽试验等手段闸下淤积面貌及解决措施km和4km。②钱塘江河口泥沙具有“易冲易淤”和“大冲大淤”的特性，为利用闸上水量冲刷闸下淤积提供了条件。③闸下滩地最高可淤至闸上正常水位附近，为保证正常水位下放水，平时需保持总宽度为150m左右的潮沟，每1.5~2个月放水进行维护性冲淤。冲刷水量在正常和不利情况下分别为900万m3和1940万m3。④每年汛期洪水到来之前，闸下潮沟应保持安全泄洪的断面，根据曹娥江径流特性，平均每年需放水3 次进行集中冲刷闸下潮沟。冲刷水量在正常和不利情况下分别为4800万m3和8000万m3。⑤扣除径流较丰的4~7月期间的弃水下泄，对应于2.0km和4.0km的闸下滩地长度，全年所需冲淤水量分别为0.96亿m3和1.83亿m3，仅占闸址处多年平均径流量36.8亿m3的2.6%和5.0%。因此利用闸上水量冲刷闸下滩地可以解决闸下淤积问题。 4.2水工高性能混凝土及温控防裂试验研究 在对掺加粉煤灰、矿渣、硅粉等矿物掺合料组成的多元胶凝材料浆体相对密实度研究的基础上参考国内外已有研究成果，选用4种不同胶凝材料组合配比的混凝土，与普通混凝土进行对比优选。试验结果显示，大掺量磨细矿渣混凝土具有优异的抗氯离子侵蚀性能和护筋性能保护层厚度在40mm以上，大掺量磨细矿渣混凝土能够满足百年耐久要求。使用大掺量磨细矿渣活化剂，改善大掺量磨细矿渣混凝土施工性能和体积稳定性喷涂金属是钢结构防腐蚀底涂层的首选，封闭涂层以环氧磷酸锌为最佳，中间涂层以环氧云铁涂层为最佳，面涂层需要根据使用的环境和部位确定针对闸门结构承受河口强涌潮荷载、双向受力的特点，运用仿生学和大跨度空间结构的理念，发明了一种新型的鱼腹形双拱空间结构闸门。相对于传