天津图书馆

一、工程概貌及过去运用情况
  （一）工程規模及目的
  西河水利枢紐工程位于东淀下口、天津市西郊楊柳靑鎭北，上距大淸、子牙两河汇流点，下至天津市区各約15公里左右，为海河水系治理工程之一，主要包括节制閘、船閘和拦河垻等三項主体工程。
  工程設計目的，主要是利用东淀等洼地拦滞洪水，节制大淸、子牙两河系洩入海河的流量，以使海河的水位和流量不超出其安全数值，同时发展航运、灌溉和改善天津市用水情况。
  （二）工程布置及主要指标
  枢鈕工程附近地区，地貌属冲积平原类型的河漫滩，地表以下30米內多属粘土质沉积，沒有流砂及高压縮性土分布，土层結构比較密实，物理力学性质亦較好，天然地基承儎量可达20～30吨／平米。
  在工程布置中，左为节制閘，右为船閘，拦河垻位于原河道上（見图8—1）。
  节制閘閘底高程-2.0米。全閘共計六孔，分別以中、縫、边墩隔开，建于两块底板上，每孔淨寬10米，連同墩寬縫寬閘身部份共寬68.52米。墩項高程9.0米，其上設有工作桥、机架桥及双R汽—13級公路桥各一座。閘門为鋼质弧形門，高8.12米（高程-2.0～6.12米）；胸墙为鋼架木面板結构，高2.6米（高程6.0～8.6米）。閘身左右两側为鋼筋混凝土空箱岸墙，其上下游又以浆砌块石重力式翼墙与砌石护坡相接。閘底板上下游分別为鋼筋混凝土鋪盖和靜水池。靜水池下游为鉛絲籠块石和于砌块石海漫及拋大块石防冲槽，最后以倒坡与下游引河河底相接。鋪盖上游依次設有砌石护底及拋大块石防冲槽，前端亦以倒坡連向上游引河河底，纵向底部輪廓全长148.6米，各部具体尺寸及高程参見附图8—2。閘身及翼墙部份設有沉陷位移及渗压等現測設备；閘門启閉机为手搖电动两用，可集中操纵。
  船閘閘室长210米，净寬15米，包括上下閘首共长252.5米。上閘首系用对冲式短廊道輸水，底板設有消力室；下閘首則用繞道短廊道輸水，另在其下游設靜水池消能。主閘門为鋼质人字門，上下廊道門为鋼质平板定輪門。上閘首門檻高程-1.0米，閘頂高程9.0米，人字門挡水高程8.6米；下閘首門檻高程-2.0米，閘頂高程8.6～9.0米，人字門挡水高程8.6米。閘室边墙共分为14节，除第1及14节为鋼筋混凝土結构外，其余均为浆砌块石重力式結构，每节长15米，墙座頂面高程（即閘室底板頂面高程）-2.0米。墙頂高程8.0米，墙頂設有拦墙，其頂面高程为9.0米。为了减少墙身所受压力，閘室两側边墙背后，均設有排渗层和排渗管，通过下游翼墙将水排往下游，每側各設有检查井8个。上下閘首上下游分別布置有鋼筋混凝土鋪盖与靜水池和一段砌石护底。上下游引航道底寬45米，上游长600米，下游长700米，在靠近上下閘首处均設有导航架。下閘首設有高架公路桥，标准与节制閘同，各部具体尺寸及高度参見图8—3。上下閘首及閘室設有沉陷位移現測設备；閘門启閉机为手搖电动两用，可集中操纵。
  拦河垻长約300余米，頂面高程9.0米。
  工程范围內堤頂高程，閘上为9.0米，閘下为8.0米，哈水側坡肩处均筑有砖砌拦墙，高約1.0米。
  本工程为Ⅱ級建筑物。設計洪水位8.0米，节制閘相应排洪流量1,100秒立米；校核洪水位8.5米，节制閘相应排洪流量1,260秒立米。最大設計水位差6.4米（閘上7.0米，閘下0.6米）。过閘船只最大載重吨位1,500吨，一拖二駁同时过閘。
  （三）修建經过及主要工程量
  本工程原为海河流域規划（草案）所提出，于1958年4月1日开工，节制閘在8月20日完工放水，船閘于10月中旬投入使用。
  全部工程（包括节制閘、船閘、拦河垻各一座、公路桥两座、堤防約5公里）的主要工程量計有：土方2,080,000立米，鋼筋混凝土及混凝土38,600立米，砌石24,000立米。
  （四）过去运用情况及主要問題
  1．本工程的原設計考虑蓄水（在上游无庫以前，汛期蓄水位5.5米，建庫后6.0米，平时蓄水位7.0米），自1958年建成交付使用后，在1960年以前曾用来蓄水，适量放水供应下游。1960年后則改变运用，节制閘經常开启，不再蓄水。自建成后至1962年間逐年运用之主要特征值見表8—1。
  2．节制閘水流不順，主流偏右，有左淤右刷情况，根据过去覌測結果：
  （1）1960年5月間第3孔（从右向左数）閘下鉛絲籠块石海漫与干砌块石海漫結合处，曾发現冲坑一处，长寬各約10米，深1～1.5米，經及时拋石处理后未再发展和变动。
   （2）自1960年不蓄水后，泥砂順流而下，加以上下引河口旧堤破除不彻底，主流不正，因而閘上下左側淤积很严重。根据覌測資料初步統計，至1962年底已淤5万余立米。
  3.船閘于1958年10月中旬开始运用后，閘室浆砌块石边墙漏水严重。1959年全部构縫一次，未見大效；1960年又将墙面全部用水泥砂浆抹面一次，漏水情况較前有所好轉，但仍未根除。
  二、汛期运用情况
  今年汛期东淀上游洪水来量虽然很大，由于节制閘的控制，洩入海河之流量，始終保持在一定范围之內，閘下水位較閘上低約50厘米，从而减輕了海河的負担和下游的洪水威胁（見表8—2）。上下游間之航运，除在第二次洪峰期間暫时封閉船閘停航几天以外，其他时間亦从未間断。两閘今年汛期运用情况与原設計、校核标准对比見表8—3。
  三、汛期覌測和检查
  （一）覌測工作
  1．节制閘部份 覌測項目較多，計有沉陷、位移、渗压等項，过去覌測次数較少，汛期中从8月18日起加强覌測，現将8月18日～9月20日間的覌測情况分項介紹如下：
  （1）沉陷 共覌測15次，其中8月26日～9月1日間，逐日覌測，其余时間2～6天一次。覌測部位主要在閘身、岸墙和翼墙等处，其中以閘身及岸墙部份資料較全。閘身最大累积沉陷量，上游端4.5毫米，下游端3.0毫米，数值較小，且沉陷比較均匀，认为安全。
  （2）位移 共計覌測28次，覌測內容包括閘身的絕对位移，以及閘身与閘身、閘身与岸墙、翼墙与翼墙、翼墙与岸墙相連間之相对位移，其中翼墙部份由于筑埝影响覌測，資料欠全。覌測成果說明位移量很小，相对位移最大值为1.5毫米，絕对位移方面，閘身在順水流方向无位移，认为安全。
  （3）渗压 覌測內容包括底流渗压及繞流渗压两部份。覌測間隔在9月5日以前为一天一次，其后改为每3小时覌測一次。由于底流測压管有3个已被堵塞，只剩下了一个完整断面。繞流測压管还較好，只有一孔堵塞，資料較全。底流覌測成果說明鋪盖及靜水池冒水孔工作正常，又实測渗压小于計算值，认为安全。
  （4）冲淤 閘下在第二次洪峰到来之前，曾先后于8月13日及8月21日～22日进行了两次冲淤測量。但因当时流速較大，用两只鉛魚亦未能保持測深绳鉛直，虽經改正計算，所得成果：仍較粗糙。施測断面分別位于鉛絲籠块石海漫与拋石防冲槽范围內，測得結果是：海漫部份基本維持原設計断面，仅在左側約有一孔半的寬度內淤高，淤积情况是三角形分布，最大淤高在左端，約5米；防水槽部份在底寬66.5米之中，左側40米淤积，右側未动，淤积形状亦呈三角形，最大淤高9.5米，位于左端。
  第二次洪峰过后，于9月20日用測深錘和回声測深仪又作了一次冲淤測量。施測断面上游是在上防冲槽外12米处之上引河道內；下游則分別位于鉛絲籠块石海漫、于砌块石海漫、防冲槽及下防冲槽外26米处之下引河道內。所得成果，亦因測绳难以保持鉛直和測船不易控制方向，精度也不甚高。上游断面系用測深錘施測，結果是較原設計高程普遍刷深1.5～2.0米。下游各断面系用回声測深仪施測。結果是鉛絲籠石海漫处，基本未变，干砌块石海漫处在底寬68米中，靠右側40余米刷深0.5～0.8米，左側部份淤高0～2.5米，仍为三角形分布，最大淤高位于左端。拋石防冲槽处普遍淤积，由右向左，淤高0～5.5米，变化均匀。在下引河道85米底寬中，右側約50米范围內刷深1～1.5米，其余部分淤高0～2.5米，自右向左，三角形分布。
  （5）流态 通过汛期的目測观察，見到节制閘上游，由于地形限制，左岸引堤相对較短；加以原拟兴建之电站停建，原西河老堤未彻底破除等影响，在左岸引堤上口出現一股横向水流，迫使主流偏向右側，且在左端約1孔寬的范围內，出現迴流区，影响水流过閘。同时在节制閘下游，一則由于主流偏右的影响，再加以下游引河漸变段右側扩散較快，故于右岸翼墙以下約200米范围內，亦有一迴流区（見图8—4）。
  2．船閘部份
  覌測項目計有：沉陷、位移、利用廊道洩洪的測流与冲淤等項，現将覌測情况分項介紹如下：
  （1）沉陷 共計覌測16次，覌測間隔同节制閘。覌測部位主要在閘室两側边墙，其他部份由于戧埝影响，除左岸上游1～3号翼墙外，未能进行覌測。根据初步分析結果：閘室边墙最大累积沉陷量4毫米，左岸上游翼墙最大累积沉陷量8毫米，数值均不甚大，且沉陷比較均勻，认为安全。
  （2）位移 共計現測20次，覌測內容主要是閘室两側边墙的纵向（順水流方向）和横向（垂直水流方向）相对位移。覌測間隔在开始时五天一次，8月26日后改为逐日覌測，9月10日以后又改为每两天覌測一次。根据初步分析結果橫向最大累积位移量4毫米，纵向最大累积位移量2毫米。
  （3）冲淤 汛期間曾利用船閘廊道向下游洩水，为了考察洩水之后閘下引河有无冲刷現象，在下閘首下游40米（于砌石底）、60米（砌石护脚，土底）、100米（漸变段，土底）及200米（引河正身，土底）等处，在洩水前作了一次、洩水后作了三次冲淤測量，儿次結果相差极微，說明閘下儿处断面均无冲刷現象。
  （4）測流 配合利用般閘廊道洩洪，用流速仪在閘室共进行了三次測流。第一次是将上下游人字門全部关閉，利用上下廊道洩洪，測得流量为4.6秒立米。第二次是将上游人字門打开，下游人字門关閉，打开下廊道門洩洪，測得流量为13.5秒立米。第三次是关閉上游人字門，打开上游廊道門和下游人字門洩洪，測量时因流速太小，超出了流速仪的适用范围，未能获得結果。
  （二）检查工作
  1.建筑物表面检查。
  （1）节制閘經过几次检查，除在浆砌块石护坡上有些地方发現裂縫、在右岸空箱岸墙与边墩間下游側的第二道止水頂部有渗水現象外，无其他异常情况，建筑物运用正常。
  （2）船閘經检查除发現下閘首围墙內回塡土有局部沉陷，下游翼墙接縫处由于不均匀沉陷，使原縫頂部加寬外，无其他損坏現象，建筑物运用正常。
  2.閘門及机电設备检查
  經对两閘的閘門及机电設备进行检查結果，除发現节制閘弧形門的起吊部件弯曲变形和一些原有待改进的小缺陷外，尚无其他影响当时使用的問題。但由于机械部件及电气設备均已使用时間較长，过去亦很少彻底检修，故在汛后应尽早組織大修，幷加制易損件备品。
  四、建筑物稳定驗算
  为了保証枢紐工程的正常运行，滿足抗洪中一些可能发生情况的需要，曾对节制閘閘身、节制閘下游翼墙和船閘閘室边墙进行了特定条件下的稳定驗算。驗算时所用之主要数据如下：
  內摩擦角
  地基 18°
  原回塡土 16°
  戧埝 8°
  粘結力
  地基 0.1公斤／平方厘米
  原回塡土 不考虑
  戧埝 不考虑
  湿土容重
  戧埝 1.6吨／立米
  其他部份 1.75吨／立米
  飽和土容重 2.0吨／立米
  地基允許承儎力 22吨／平米
  地基大小应力比不大于5
  抗滑稳定安全系数不小于1.1
  現将各部驗算的具体目的、情况与結果分述如下：
  （一）节制閘閘身稳定驗算
  1．目的 为了准备应付意外情况，結合对节制閘下游翼墙的驗算，回答万一节制閘下游出現大险要求节制閘閉閘滞洪或控制洩量时，节制閘能否正常运行；相应于閘上可能发生的最高水位时，閘下水位应控制在什么高程等問題。
  2．情况 共驗算了閘上水位9.0米，配合閘下水位7.0米和6.0米两种情况。
  3．結果 見表8—4。
  （二）节制閘下游翼墙稳定驗算（包括部份强度驗算）
  1.目的 是为了解决下面儿个問題：
  （1）拦墙后面加筑戧埝后，翼墙的整体稳定及其薄弱断面处的强度有无問題。
  （2）万一遇到节制閘下游发生大险，要求节制閘閉閘滞洪或控制洩量，墙前出現水位驟降情况时，閘下（墙前）水位应控制在什么高程方能保証安全。
  （3）拦墙戧埝应在墙前水位降至什么高程前拆除。
  2.情况 共計算了墙后水位8.0米、墙前水位8.0、7.0、6.5、6.0米，及墙后水位7.0米、墙前水位6.0米五种情况。
  3．結果 見表8—5。
  （三）船閘閘室边墙稳定驗算（包括部份强度驗算）
  1.目的 是要解决以下几个問題：
  （1）拦墙后加筑戧埝后，拦墙和边墙薄弱断面处的强度及閘室边墙的整体稳定有无問題。
  （2）在退水时期（包括驟降）对应閘室（墙前）不同水位时，墙后水位应控制在什么高程（边墙后有排水設备，可在高程8.0～4.0米間控制水位）方能保証边墙安全。
  （3）拦墙后的戧埝应在閘室（墙前）水位降至什么高程以前拆除。
  2．情况 共計算了墙后水位4.0、5.0和6.0米配合閘室（墙前）水位8.0、7.0和6.0米等九种情况。
  3．結果 見表8—6。
  根据以上三項驗算結果，可归納如下：
  1．在节制閘方面
  （1）如閘上水位在8.5～9.0米时，遇下游发生大险，要求閉閘滯洪或控制洩量，閘下水位不可低于7.0米（下游翼墙墙后不采取排水措施）或6.0米（下游翼墙采取排水措施，将墙后水位控制在7.0米时）。
   （2）下游翼墙拦墙后的戧埝，在水情无再上涨可能做墙前水位降到7.0米肘，应于拆除完。
  2．在船閘方面
  （1）在閘室拦墙背后筑有戧埝的情况下，閘室拦墙及边墙高程6.5米处墙身的拉
  应力和剪应力均小于允許应力值，强度无問題。
  （2）閘室拦墙后的戧埝对閘室边墙整体稳定影响很小，当墙后水位保持在6.0～4.0米，墙前（閘室）水位在8.0～6.0米范围內时，边墙在戧埝未拆除前仍属安全。
  （3）閘室拦墙后的戧埝虽对閘室边墙稳定影响很小，但为了减輕边墙和拦墙的額外負担，幷便于通航起見，在条件許可时，仍以尽早拆除戧埝为宜。最好在水情无再上涨可能幷墙前水位（閘室）降至7.0米时，即将戧埝拆除。
  （4）閘室两側排渗检查井內水位，在排渗管不能由原出口自流排水期間应尽量降低，最好控制在4.0米左右，如有困难，可到5.0米，但最高也不要超过6.0米。
  五、汛期加固
  （一）枢紐周围拦墙背后，加戧小埝。
  在第一、二次洪峰期間，由于閘上下的最高水位均超出了原設計标准，加以当时水情幷未完全排除继續上涨的可能；为了防止因拦墙被毀而影响枢紐周围堤防的安全危及主体工程，在枢紐范围內长約5公里的拦墙背后，加筑了高約1米的戧埝。埝頂寬約1米，背水坡1∶1.25。
  （二）船閘閘室两側加埝培堤
  船閘閘室左右两側堤寬不足原設計寬度，当第一次洪峰到来后，由于閘室边墙墙身漏水和排渗管倒灌，堤土飽和，加以堤身断面单薄，一些地方有塌滑現象，急待加固。加固計划曾准备在解决排渗管倒灌問題及改善堤土含水情况后，将閘室两側堤頂加寬到原設計尺寸10米，背水坡1∶3，馬道高程6.0米，寬6.0米，再下以1∶2边坡接往原地面。实际施工时只加固了右堤；幷在閘室两側拦墙背后加筑了1米高的戧埝，断面同前。
  （三）船閘上游人字門挡水面板加高
  船閘上游人字門挡水面板的頂部高程为8.6米，为了保証在第二次洪峰及其后可能出現的高水位时門頂亦不溢流，曾将高程8.6～9.68米（挡水面板頂部～門頂桥面）問之透水部份用木板及油毡封閉，而把面板的挡水高程提高到9.68米。
  六、汛期发生的問題和处理經过
  （一）节制閘方面
  除流态問題已見前述外，其余問題和处理經过如下：
  1．节制閘的弧形閘門已提到最大开度，如水位再继續上涨，出現悶孔情况后，閘門是否会发生震动的問題
  节制閘的弧形閘門开滿时，門底高程为8.4米左右。在第二次洪峰到来后，根据預报，水位大有悶孔的可能。为了硏究悶孔后閘門会不会发生震动，曾用将閘門下降使其局部吃水以試驗閘門是否震动的办法进行預測。6孔閘門經过逐孔試驗，每孔均从开始接触水面起試，直至吃水80厘米左右，然后再进行回提，結果各孔均未出現震动情况。
  2.弧形閘門起吊部件弯曲变形問題
  在弧形閘門起吊装置部份中，起吊螺杆与吊耳間有一梢軸，由于加工时所留余量太小，再加以缺乏养护，二者已經銹死，不能再行轉动。在这种情况下，又經較长期間的继續使用后已使螺杆弯曲变形。为了保証汛期使用上的絕对安全，配換了新的部件。新部件不仅有足够的余量，幷增加潤滑系統，在未配換以前曾加設了保险绳以策安全。
  3.蔴草堵塞閘孔問題
  在第一次洪峰期間，从上游漂来大量的靑蔴和柴草，挂于閘墩前部，不仅影响水流，而且威胁建筑物的安全。經采取了一面在閘前打涝，一面到上游拦截的办法后，情况很快好轉。
  （二）船閘方面
  1.閘室两側排渗管倒灌問題
  閘室两側排渗管下游出口高程为3.0米，由于沒有閥門控制，当第一次洪峰到来水位升高后，排渗管发生倒灌；加以墙身漏水，堤身断面未按設計施工，尺寸单薄；水从检查井口溢出，堤土飽和，堤面淌水，电纜沟被淹，背水堤坡渗水，检查井后塡土有塌滑現象，情况严重。徑过硏究后将排渗管出口封閉，幷从检查井向外排水以降低閘室两側边墙墙后水位，随后又进行了筑埝、培堤等加固工作。
  2.閘室浆砌块石边墙漏水問題
  船閘閘室两側边墙系用浆砌块石砌筑，由于浆砌块石砌体本身的抗渗性能較低，再加以施工质量差，竣工后即发現有严重漏水現象。后虽用水泥砂浆勾縫和抹面等办法处理过，漏水情况有所好轉，但幷未根除。此次排渗管倒灌問題发生后，在排水过程中发現墙身漏水仍很不輕，当时除只能从检查井中适量地排除渗水以降低墙后水位保証墙身及堤防安全外，未能采取任何治本措施，汛后应于彻底根治。
  3.超标准情况下通航运用問題
  为了保証能及时地将防汛搶险救灾物資送达上游各地，船閘在超标准情况下，仍然坚持通航（除在第二次洪峰期間，有一小段时間由于运輸任务已不太大，为了减輕工程担負暫时停航外，其他时間从未断航）。当时曾遇到操作上的一些困难：首先是在水位超过8.0米后，从机房通向人字門的鋼絲绳孔进水，当时就用砖将孔口砌起一半藉以挡水，幷将鋼絲绳抬高；其次在电纜沟被淹不能集中操纵后，就改为单机操作；当水位还在继續上涨时，为了避免电动机被泡，就将电动机拆下，人站在积水中用人力启閉，虽然劳动量很大，但仍然滿足了航运的要求。
  七、工作中的体会
  （一）根据今年汛期中的覌測检查以及初步分析成果来看，主要建筑物的沉陷、位移数值均甚微小，做且沉陷又較均匀；另外渗压数值亦比計算值为低，而在运用当中亦未发現較大异常現象，說明建筑物在这次特大洪水超标准运用中情况正常，經受隹了考驗。
  （二）船閘閘室两側边墙后面的排渗設备是个好措施，旣可减少墙身所受压力，适量縮减墙身断面，节省工料，又能在特殊运用当中发揮机动作用，使工作处于主动。但汛后应于出口处加設閥門，幷在检查井中适当高程处安設溢水管，以自动控制井內水位，代替机械排水。
  （三）为了在万一节制閘下游出現大险时，滿足閉閘滞洪或控制洩量的需要，节制閘下游翼墙背后，最好也能增設排渗設备幷用机械排水。
  （四）采用浆砌块石建筑大型船閘閘室边墙，由于施工质量不易保証，可能导致渗漏，給运用上带来很大困难。再加以浆砌块石还有費工、当地无料源、施工进度慢和不易控制质量等缺点，最好不用来砌筑大型船閘的閘室墙。
  （五）由于西河閘目前运用情况較原設計已有所敢变，节制閘下的消能設备尚有一定潜力。
  （六）节制閘閘下左淤右刷情况主要系由水流不正所引起，待采取措施改善水流情况后估計可会好轉。
  （七）节制閘水流不順是一个应于特別洼意之問題，它是左右淤刷病害的主因，其形成原因已在前面加以闡述。当前应尽快先将上下引河口残存旧堤和积淤彻底淸除干净，再极据水工模型試驗結果确定下步工程措施。
  （八）水閘汛期淸污工作，亦应高度重視，幷积极設法防治。
  〔註〕本文主要参考資料：
  1.西河閘枢紐工程地质勘查报告书（水利电力部北京勘測設計院勘測总队地勘302队）
  2．設計計算书（水电部北京勘測設計院）
  3.西河閘1959～1962年工作总結（西河閘管理所）