上海水利水电技术

2010 年第 1 期

(总第 52 期)

1985 年创刊

2010 年 5 月出版

《上海水利水电技术》编委会

顾 问：邹思远 高伟刚 郭瑞璋

刘世康 邢观猷

主 任：石小强

副主任：陆忠民 肖贡元

委 员： (按姓氏笔划为序)

马维麐 王以仁 王志新

毛影秋 石小强 吕树福

刘秀英 刘计山 李启雄

李 巍 李健英 朱蒸丞

成卫忠 肖贡元 何国忠

余德钧 张芝琪 张祯平

陆忠民 陆炎宗 陆德超

陈文梦 陈瑞方 和再良

林玉叶 林顺才 钟源清

施济中 施修玮 胡德义

顾赛英 徐文炎 陈永祥

黄仁伦 董勤俭 蒋天纵

《上海水利水电技术》编辑部

主 编：陆忠民

副 主 编：刘晓虹

责任编辑：陈洪健

主办单位：上海市水力发电工程学会

上海勘测设计研究院

地址：上海逸仙路 388 号(200434)

编辑：《上海水利水电技术》编辑部

出版：《上海水利水电技术》编辑部

印刷：华东电力试验研究院印刷厂有限公司

上海市连续性内部资料准印证

(K)第 0191 号

目 次 ·青草沙水库工程专栏· 土工材料在青草沙水库工程中的应用…………吴彩娥 刘汉中(1) 青草沙水库库区流态及淤积分布初步分析研究……………………

………………………………………………袁建忠 李 杰(6) 钢板桩围堰在青草沙水库工程中的设计和应用……………………

……………………………………严丽芳 胡春霞 周 俊(10) 龙口水力参数数值模拟若干问题的研究…………袁建忠都国梅(14) 青草沙水库取水泵闸工程供配电系统设计…………………………

……………………………………陈岳定 施 斌 黄仁伦(18) ·规划与环保· 长江口北港上口近期河势演变初探…………………………………

……………………………………吴 焱 黄国玲 关许为(21) 关于电厂建设项目水土保持监测工作的体会和探讨……陈 琴(25) 浅谈水库建设项目初期蓄水期间水环境保护措施…………………

……………………………………方 宁 郑磊夫 史云鹏(29) 太湖流域航运航道规划综述………………………………俞 琨(31) ·水工与施工· 芦潮引河出海闸工程地基处理及连接堤设计………………………

…………………………巩绪威 成卫忠 钟小香 陈 平(34) 多头小直径搅拌桩技术在山湖水库除险加固工程中的应用………

…………………………………………………………刘占巍(38) 慈溪市陆中湾跨区调水泵站进水池设计…………………张 艳(41) 姚岭水库硬壳坝三维有限元分析…………………………苏礼邦(47) 南水北调工程价差有关问题探讨…………………………曲新华(50) ·机电· 无锡大渲河泵站 20 kV 变电所设计……………陈庆华 陈岳定(53) 大型升卧式平面钢闸门设计…………邵春芬 窦维娥 时 勇(57) 非金属材料接地模块在风力发电机组接地中的应用……糜 膺(61) 安徽响水涧抽水蓄能电站下水库进出水口检修门和拦污栅的设计…

……………………………………窦维娥 邵春芬 时 勇(64) ·工程检测· 上海某深基坑围护结构深层水平位移测试及分析…………………

……………………………………林立祥 姚顺雨 和再良(67) 某工程闸室底板大体积混凝土施工过程温度监控…………………

…………………………刘东坤 王仕伟 曹元生 徐 峰(72) 瞬态瑞雷面波勘探在压密注浆地基加固处理效果评价中的应用……

………………………………………………顾夏贤 刘东坤(75) 浅析“折线式底板”地基反力分布规律…………郭树华 陈 崑(77) 安宁水电站预可研阶段覆盖层砂料物理力学特性试验研究………

………………………………………………赵晓菊 孙莉萍(80) ·建筑· 镇江市引航道水利枢纽建筑与景观设计特点………………………

………………………………………………徐 然 张 渝(85) 浅析江西鄱阳饶洲饭店室内设计…………………………李国斌(89) 封面照片：镇江市引航道鸟瞰 封底照片：镇江市引航道夜景效果图 本期照片由 徐 然 陈 琴 提供 ·简讯·

上海世博水情信息管理系统启用(9)2010 年度小型农田水利重点县建设方案通过行业审

查(13)引江济太上海市青松片调水试验课题通过专家验收(17)上海西干线改造工程主体

工程完工 (20)让河道成为世博流动风景 (24)古老咸塘港展新颜 (37)上海的河 (52)哲学

里的水 (56)上海浦东河道整治不忘生态重塑江南水乡风光 (60)上海继续加大截污治污

力度为低碳经济作贡献(66)我国提前一年完成“十一五”城镇污水处理规划任务 (74)中国

将完善抗旱长效机制(84)上海建元代水闸遗址博物馆(88)你知道什么是海图么？(93)

SHANGHAI WATER RESOURCES No. 1 Nov

2010

AND HDROPOWER ENGINEERING （Total No.52）

CONTENTS

Application of Geosynthetic Materials to Qingcaosha Reservoir Construction„„„Wu Cai’e, Liu Hanzhong (1)

Flow Regime and Sedimentation Distribution Within the Area of Qingcaosha Reservoir„„„„„„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ Yuan Jianzhong, Li Jie (6)

Design and Application of Steel Sheet Pile Cofferdam in Qingcaosha Reservoir Construction„„„„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Yan Lifang, Hu Chunxia, Zhou Jun (10)

Study on Several Issues Concerning Numerical Simulation of Hydraulic Parameters at the Gap„„„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Yuan Jianzhong, Du Guomei (14)

Design of Power Supply & Distribution Systems for Pumps and Gates Used to Pump Water to Qingcaosha Reservoir

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Chen Yueding, Shi Bin, Huang Renlun (18)

Study on Recent River Regime Evolution at Upstream Inlet Section of North Channel of Yangtze Estuary„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Wu Yan, Huang Guoling, Guan Xuwei (21)

Monitoring of Soil and Water Conservation in Power Plants Construction„„„„„„„„„„„Chen Qin (25)

Measures to Protect Water Environment during Initial Water Storage in Reservoir Construction„„„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Fang Ning, Zheng Leifu, Shi Yunpeng (29)

Planning of Shipping Routes in Taihu Basin„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Yu Kun (31)

Foundation Treatment and Dyke Design for Luchaogang Sea Gate Project„„„„„„„„„„„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„Gong Xuwei, Cheng Weizhong, Zhong Xiaoxiang, Chen Ping (34)

Application of Multi head and Diminutive Diameter Mixing Piles to Danger Elimination and Enforcement of Shanhu

Reservoir„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Liu Zhanwei (38)

Design of Intake Sump of Luzhongwan Water Diversion Pumping Station in Cixi City„„„„„Zhang Yan (41)

3-D Finite Element Analysis on Hard Shell Dam of Yaoling Reservoir„„„„„„„„„„„„Su Libang (47)

Study on Issues Concerning Price Difference in South-to-North Water Diversion„„„„„„„Qu Xinhua (50)

Design of 20kV Substation for Daxuanhe Pumping Station in Wuxi„„„„„Chen Qinghua, Chen Yueding (53)

Design of Large-sized Lifting-tilting Type Steel Gate„„„„„„„„Shao Chunfen, Dou Wei’e, Shi Yong (57)

Application of Nonmetallic Earthing Modules to Earthing of Wind Turbine Generator„„„„„„Mi Ying (61)

Design of Overhaul Gate and Trash Rack at the Intake/outlet of Lower Reservoir of Anhui Xiangshuijian Pumped

Storage Power Station„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Dou Wei’e, Shao Chunfen, Shi Yong (64)

Test and Analysis on Deep Horizontal Displacement of a Deep Foundation Pit Supporting Structure in Shanghai

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Lin Lixiang, He Zailiang, Yao Shunyu (67)

Temperature Monitoring during Construction of Mass Concrete on Bottom Plate of a Gate Chamber„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Liu Dongkun, Wang Shiwei, Cao Yuansheng, Xu Feng (72)

Application of Transient State Rayleigh Wave Exploration to Evaluation of Foundation Enforcement with Compact

Grouting„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Gu Xiaxian, Liu Dongkun (75)

Analysis on Subgrade Reacting Force Distribution Rule of “Broken line Shaped Base Plate” „„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Guo Shuhua, Chen Kun (77)

Study on Physical-Mechanical Property Test of Overburden Sand in Pre-feasibility Study for Anning Hydropower

Station„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Zhao Xiaoju, Sun Liping (80)

Design Features of Buildings and Landscape of Approach Channel Water Complex in Zhenjiang„„„„„„„

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Xu Ran, Zhang Yu (85)

Analysis on Interior Design of Raozhou Hotel in Poyang, Jiangxi Province„„„„„„„„„„Li Guobin (89)

Editor: Editorial Office of Shanghai Water Resources and Address:388 Yixian Road,

Hydropower Engineering Shanghai, 200434

2004 年第 1 期 上海水利水电技术 总第 40 期

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P.R.China

Sponsors: Shanghai Society for Hydroelectric Engineering

Shanghai Investigation, Design & Research Institute

2010 年第 1 期 上海水利水电技术 总第 52 期

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土工材料在青草沙水库工程中的应用

吴彩娥 刘汉中

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 前言

土工合成材料有织纺、无纺、合成和复合型

等四大类型,具有反滤排水、隔离、加筋、保护、

防渗等多种功能，而且重量轻，易搬运，强度高，

抗腐蚀，运输贮存方便，施工简便，造价低廉，因

此已广泛应用于水利、水电、公路、铁路、海港、

采矿、机场、建筑等工程领域。青草沙水库为目

前国内外沿海最大的避咸蓄淡水库，江心成库，

建设条件复杂，技术难点多，如深水筑堤、水库

防渗、地基处理、龙口布置及合龙工艺等。青草

沙水库工程设计借鉴长江口已建相关工程经

验，根据不同结构部位、使用目的，使用了大量

的各类土工合成材料。如东堤堤线跨越北小泓

深槽，河槽深达 -10.5 m，采用抛填砂袋+双

棱体斜坡堤筑堤方案，充分利用库内丰富砂料

与土工布的透水保沙的特点；工程区域水动力

条件复杂，堤前水深流急，选用土工织物保滩护

底结构，保护堤前滩面免受冲刷。根据土工织

物的功能，青草沙水库工程中土工材料的用途

主要是筑堤（充填袋装砂、抛填砂袋）、坡面反

滤、保滩护底（软体排）、地基处理（塑料排水

板）、防渗（复合土工膜）、加筋（土工格栅）等。

2 工程概况

青草沙水库选址于长江口长兴岛北侧和西

侧的中央沙、青草沙以及北小泓、东北小泓等水

域范围，为蓄淡避咸型水库，供水规模为 719 万

m3/d。水库设计总库容为 5.27 亿 m3，水库

总面积 66.15 km2，工程总投资约 60 亿。

水库环库大堤由南堤、西堤、北堤、东堤及

长兴岛海塘组成，总长 48.41 km，其中新建北

堤、东堤分别长 18.96 km 和 3.03 km，加高加

固南堤、西堤长 10.47 km，加高加固长兴岛海

塘长 15.96 km，见图 1。水库采用水泵提升和

水闸自流引水相结合方式，在北堤上段桩号

12+262 设上游取水泵闸一座，泵站规模 200

m3/s，上游引水闸总净宽 70 m，泵闸相对堤线

为堤内式布置，泵闸两侧围堤堤线与泵闸轴线

间由引堤向内弯曲，两侧引堤间形成引渠。北

堤下段桩号 27+371 设下游水闸一座，下游

水闸总净宽 20 m，水闸采用堤身式布置。输

水闸井（708 万 m3/d）、长兴支线输水泵站（11

万 m3/d）及水库管理区布置在水库库尾。

青草沙水库工程 2007 年 11 月主体工程开

工，施工总工期约三年。新建围堤长达 22 km，

总体实施分两阶段，2008 年 6 月 30 日前为一

阶段，在全线堤身处实施护底的基础上，北堤顺

堤的高滩部分完成渡汛断面，北堤顺堤的港汊

部位作为纳潮通道予以保护；东堤为深水区域，

东堤深水段先实施潜堤至 -4.0 m 高程，作为

一个大纳潮口第一次渡汛。二阶段纳潮通道收

缩成堤，先合拢 500 m 宽、底高程-1.5 m 的北

堤龙口，2009 年 1 月合拢 900 m 宽、底高

程 -4.0 m 的东堤龙口。主龙口合龙后，继续实

施堤身其他结构、护面及防渗墙等。2009 年 6

月 30 日工程第二次渡汛；2009 年 12 主体工

程基本完成，满足 2010 年 4 月供水要求，2010

年 12 月工程竣工。

3 土工材料的应用

青草沙水库工程规模大，堤线长，建筑材料

摘 要 青草沙水库位于长江口南北港分流口敏感河段，工程规模大，建设条件复杂，江心成库，技术难点多，工程

设计借鉴长江口已建相关工程经验，在堤身填筑、防渗、反滤、保滩护底、地基处理、加筋等方面使用了大量的各类

土工合成材料，使水库堤坝结构经济合理、安全可靠，可供今后同类工程建设参考。

关键词 青草沙水库 土工材料 应用

2010 年第 1 期 上海水利水电技术 总第 52 期

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图 1 青草沙水库总平面布置示意图

用量大，品种多，其中土工合成材料的用量见表

1，各种土工合成材料的使用情况详见以下介绍

和分析。

表 1 青草沙水库工程土工合成材料用量汇总表

序号 土工材料名称 单位 土工材料数

量

1 175 g/m2防老化编织布 万 m2 2 805.00

2 150 g/m2编织布 万 m2 216.55

3 200 g/m2机织布 万 m2 549.51

4 380 g/m2复合布 万 m2 934.42

5 180 g/m2编织布 万 m2 180.00

6 230 g/m2机织布 万 m2 337.03

7 260 g/m2机织布 万 m2 908.47

8 150 g/m2无纺布 万 m2 361.54

9 250 g/m2机织布 万 m2 5.57

10 500 g/m2机织布 万 m2 165.04

11 1 300 g/m2机织布 万 m2 57.63

12 125 g/m2编织布袋 万只 约 3 518

13 加筋土工格栅 万 m2 2.71

14 复合土工膜 万 m2 3.37

15 塑料排水板 万 m 约 400

16 聚丙烯尼龙绳（φ16 mm） 吨 1 665

3.1 筑堤

斜坡式土石混合堤结构具有能较好地适应

软弱地基变形，整体稳定性好，筑堤材料可以就

地取材，降低工程造价等优点，其缺点主要在断

面尺度大，耗材多，当堤坝高度大时造价较大。

土工织物的应用，即充填袋装砂替代堤心石料 ,

具有较高施工效率 , 工程造价低等特点，充填

袋装砂斜坡堤成为长江口适用于水深较浅区段

的主力堤型。根据上海及其他沿海地区类似已

建工程的成熟经验，认为在水深约 -5.0 m 以

上滩面采用常规的充填袋装砂斜坡式土石混合

堤技术是比较经济合理的。因此青草沙水库新

建北堤基本上采用这种堤型结构。

新建东堤堤线跨越东北小泓深槽，总长

3 030 m，滩面高程 -10.5～3.0 m，其中有约

2 000 m 堤线滩面高程为 -10.5～ -5.0 m，其

堤身高度约 13～19 m，实质上属东北小泓深

槽堵泓工程，其堤高及水深超出了目前常规充

填袋装砂斜坡堤结构的适用范围。经调研，根

据目前国内深水筑堤的经验，在 -5.0 m 以下

深水吹填砂袋非常困难，施工质量也难以保证，

因此，东堤 -5.0 m 以下采用抛填砂袋（ 4 m

×6 m）进行填筑，结构断面为抛填砂袋+双棱

体斜坡堤，见图 2。

抛填砂袋、通长充填砂袋是根据东堤的特

点而采用的新材料、新工艺。抛填袋装砂袋应

根据施工经验结合现场水流、波浪、砂源等情况

进行现场试验以取得一定经验。根据抛填袋装

砂袋水工模型试验，袋装砂袋充盈度应控制在

50％左右，考虑实际的操作性，设计采用 60%

～70%，充填后袖口应用丙纶线缝合。抛填时

砂袋需交叉重叠，并注意水流对其的影响，控制

图 2 新建北堤、东堤断面

2010 年第 1 期 上海水利水电技术 总第 52 期

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砂袋密实性。通长充填砂袋为高强复合土工布

管袋，制作时要求无纺布在内、机织布在外。高

强管袋沿堤身断面方向不宜设搭接缝，需根据

充填砂料情况、现场试验情况，控制充盈度，防

止爆袋，并控制平整度。东堤堤身各部位土工

材料的使用情况见表 2。

表 2 东堤堤身各部位土工材料使用情况表

部位 土工材料 目的、功能

-6.0 m 高程以下抛

填砂袋（4m×6m）

袋布

230 g/m2 丙纶

长丝机织布

强度较高的机织土工布，防

止砂袋在抛填过程中爆裂

-6.0～-4.0 m 高程

通长高强袋装砂

（230 m×32 m）

管袋

410 g/m2 复合

土工布（内层

150 g/m2无纺土

工布，外层 260

g/m2

机织土工布）

东堤在-4.0 m 高程需要

渡汛，且围堤抬高过程中东

堤范围水流速加大，受水流

冲刷强烈。高强复合土工

布的内层加强保砂性能，外

层抗冲刷。

-4.0～5.5 m高程充

填袋装砂管袋

175 g/m2 防老

化裂膜丝机织

布

-4.0～5.0 m 高程暴露时

间较长，既遭受太阳紫外线

照射，同时又是潮位变化、

风浪袭击的主要目标，故袋

布采用防老化机织布

5.5 m 高程充填袋

装砂管袋以上

150 g/m2 裂膜

丝机织布

5.5 m 高程以上遭受风浪

作用较小，而且暴露时间

不长

3.2 防渗、反滤

本工程为一等工程，且库内外水位变幅、库

内外水位差均较大，同时受波浪的作用，因此防

渗、反滤非常重要。根据工程特点，上坡面反滤

土工布采用 200 g/m2 机织布，外坡 5.5 m 高

程平台以下为抵抗渗透压力的作用采用复合反

滤土工布，230 g/m2 机织布+150 g/m2 无纺布，

考虑水下铺设反滤土工布有一定难度，因此水

下反滤土工布设计成反滤砂肋软体排，基布采

用 200 g/m2 机织布（外坡采用复合土工布），

砂肋

设计满足沉排要求，按Φ300@2000 布置，肋

布采用 200 g/m2 机织布。

根据目前围堤施工经验，反滤碎石层如果

采用碎石垫层，干（浆）砌块石的施工对铺好的

碎石垫层破坏较大，因此本工程反滤层-3.0 m

以下采用 800 mm 厚袋装碎石，-3.0～1.0 m

高程间采用 500 mm 厚袋装碎石，1.0 m 高程

以上采用 200 mm 厚袋装碎石，以保证反滤层

质量。袋装碎石所用的袋布为 125 g/m2编织布。

3.3 保滩护底

根据地质勘察报告，工程所在区域表层基

础为松散粉砂层，下卧土层为高压缩性、强度低

的淤泥质土。表层粉砂中值粒径 d50 为 0.069~

0.118 mm，具有颗粒细、粒径均匀、松散的特

征，极易因水流作用而掀扬和运移。随着建筑

物的施工，必然会引起周围流场的局部改变，通

常会使沿堤流发育而加剧堤侧滩地冲刷，进而

危及建筑物自身的稳定和造成河势的不良变

化，因此需采取有效控制建筑物周边河床冲刷

的护滩护底结构。

丁坝、顺坝、软体排加抛石为上海地区常用

保滩护底结构，属“柔性结构”。新建北堤为保持

堤前滩地现状且能有效阻止滩地被沿堤流冲蚀

后退和堤前-10 m 深槽向岸侧近，采用适用滩

地变形能力强，对河床边界条件改变较小，对近

岸及周边水流的影响较小的混凝土联锁块软体

排护底。

护底软体排由堤身部分和堤前余排组成 ,

需满足：

(1) 必须具有足够的强度以满足堤身及水

表 3 保滩护底软体排类型表

排体类型 排体长度（m） 排体结构 使用部位

Ⅰ砂肋软体排 63.2~199 基布 230 g/m2丙纶长丝机织布，砂肋¢ 300@1 500

mm，丙纶加筋带宽 50@1 000 mm

保滩格坝护底，

保滩段堤身护底 Ⅱ砂肋软体排 182~213.5

Ⅲ砂肋软体排 174.3

A 型混合软体排 54～261 基布 380 g/m2复合土工布（230 g/m2丙纶长丝机织布

与 150 g/m2涤纶短纤无纺布复合），混凝土联锁块 400

×400×160-200，砂肋¢300@1500，丙纶加筋带宽

70@500

顺坝坝身护底、护脚，保滩段堤身

护底、护脚

B 型混合软体排 251.5 保滩段堤身护底、护脚

C 型混合软体排 79.5～141.5 基布 380 g/m2复合土工布（230g/m2丙纶长丝机织布

与 150 g/m2涤纶短纤无纺布复合），混凝土联锁块 400

×400×200-220，砂肋¢300@1500，丙纶加筋带宽

70@500

保滩外侧护底、护脚 D 型混合软体排 162.5～187.5

E 型混合软体排 75～443 丁坝坝身护底、护脚，保滩段堤身

护底、护脚，北龙口护底

F 型混凝土联锁块软体排 东堤堤头丁坝头部护底

2010 年第 1 期 上海水利水电技术 总第 52 期

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龙口保护超强

复合砂肋软体排 210~256 1 300 g/m2高强丙纶长丝机织布 龙口保护

动力荷载的要求；

(2) 必须具有良好的泌水、保砂性能；

(3) 余排必须具有对滩面冲刷变形的适应

性；

(4) 具有与建筑物设计使用年限相一致的

使用寿命；

(5) 排体的加工、运输、沉放, 应满足大规

格、大批量、标准化、高效、安全的要求。

本工程保滩护底软体排量大，种类多，主要

排体类型见表 3。

由于东堤分两阶段施工，一阶段施工（-4.0 m

高程以下）过程中 -5.0 m 以上滩面因水流增

大而受到的冲刷较强烈，因此东堤滩面高程在

-5.0～0.0 m 区段堤身下均铺设砂肋软体排

基垫布一层超前护底，砂肋软体排规格为Φ

300@1 500 mm。软体排护底一般能经受 3~

4 m/s 的流速。根据数模计算结果，在汛期十

年一遇潮型下，东堤渡汛阶段数模计算极值流

速为 3.8 m/s，物模极值流速为 2.7 m/s，龙

口部位面层高强充填袋装砂可以自身稳定。为

满足龙口状态高流速条件（＞7 m/s）已筑坝体

保砂，在龙口中心 900 m 范围内 -4.0 m 高程

上覆超强砂肋软体排，排体布采用 1 300 g/m2

高强丙纶长丝机织布。为满足下一步的合龙，

避免抛石冲击破坏，并保证超强砂肋软体排抗

冲稳定，上盖混凝土连锁块体保护。

保滩护底工程的土工材料主要包括软体排

排布、加筋带、砂肋套环、丙纶绳等。软体排土

工布技术指标见表 4、表 5。丙纶加筋带、砂肋

套环和用于连接混凝土块体的丙纶绳均应添加

防老化剂。

表 4 护滩护底工程软体排土工布技术指标表

序

号 测试项目 单位

200 g/m2

丙纶长丝

机织布

230 g/m2

丙纶长丝

机织布

380 g/m2

复合土

工布

1 300 g/m2

高强丙纶

长丝机织布

1 单位面积质量 g/m2 200 230 230+150 1 300

2 经向断裂强力 kN/m ≥50 ≥60 ≥52 360

3 纬向断裂强力 kN/m ≥45 ≥58 ≥50 260

4 经向断裂伸长率 % ≤35 ≤35 ≤35 ＞15

5 纬向断裂伸长率 % ≤30 ≤30 ≤30 ＞10

6 CBR 顶破强力 kN ≥4 ≥5 ≥5 25

7 经向撕破强力 kN ＞0.65 ＞0.9 ＞0.9 ＞4.5

8 纬向撕破强力 kN ＞0.6 ＞0.8 ＞0.9 ＞3.8

9 等效孔径 O90 mm ＜0.10 ＜0.10 ＜0.07 ＜0.1

10 垂直渗透系数 cm/s ＞1×10-3 ＞1×10-3 ＞1×10-3 ＞1×10-3

表 5 加筋带、砂肋套环、丙纶绳技术指标表

序

号 测试项目 单位

丙纶加筋带与砂肋

套环（宽 50 mm）

丙纶加筋带

（宽 70 mm）

丙纶绳

（φ16 mm）

1 单位长度质量 g/m ≥52 68～72 ≥115

2 断裂强力 kN ＞16 ＞20 ＞30

3 断裂伸长率 % ＜25 ＜27 ＜25

3.4 龙口构筑与保护

（1）副龙口

根据设计及总体施工方案要求，二号纳潮口

土方抬高和收缩之前先进行副龙口构筑施工，副

龙口段（ 23+743～ 24+093）护底保护长度

350 m，底宽 90 m，采用 380 g/m2 复合布充泥

管袋，袋体规格 25 m×90 m。施工至 0.5 m 标

高后在两侧铺设 380 g/m2 机织复合砂肋软体

排，最后用 380 g/m2 机织复合布砂袋进行找平

压顶施工，保护段顶标高控制在 1.0 m 左右，详

见下图。

图 3 副龙口断面图

（2）主龙口

东堤主龙口宽达 800 m，底高程 -4.0 m，

如此超大规模的龙口，其合龙过程难以避开高

流速。根据东堤深槽龙口的工程特点和水流条

件，主龙口的合龙过程分两个阶段，第一阶段为

截流戗堤合龙，采用抗冲能力高的型钢框笼加

框笼内抛石平堵截流；第二阶段为充泥管袋闭

气，龙口断水并成堤。主龙口合龙布置详见下

图 4、5。

图 5 主龙口截流断面图

根据现场试验，低碳合金钢丝网兜石实际

2010 年第 1 期 上海水利水电技术 总第 52 期

— 5 —

使用效果难以满足多次转运后不断裂的设计要

求，其生产效率也难以保证现场安放进度的要

求，因此由聚丙烯尼龙绳（φ16 mm）替代低碳合

金钢丝。单个尼龙网兜重量均为 10 t，在下水

吊装前将 6 个 10 t 重的网兜组装成一组，一起

图 4 主龙口合龙布置示意图

进行水下安放，主龙口段（包括堤头）聚丙烯尼

龙绳网兜总计约 37 000 个。

主龙口段局部位置因混凝土铰链排面高程

较高，采用 5 m×8 m 的小砂袋找平，每个砂袋

的充灌厚度一般在 20~30cm（需要找平的砂袋

厚一点），框笼直接安放在砂袋上。

3.5 地基处理

本工程东堤范围内堤基浅表层为粉砂、砂

质粉土，中部为厚度较大的④淤泥质粘土、⑤

1-1 灰色粘土层，其中第④淤泥质粘土，厚度 5.70

～16.00 m，呈流塑状，具高压缩性，土体强度

低，属软弱土，承载力低，是堤基的主要压缩层，

对围堤沉降控制不利，⑤1-1 灰色粘土，厚度 3.10

～10.00 m，是高压缩性土层，也是主要压缩层

之一。在天然地基条件下，如果不进行地基处

理，东堤在滩面高程低于 -3.0 m 的部位，50

年设计基准期内工后残余沉降均在 0.5 m 以

上，根据有关规范要求，必须采取相应的地基处

理措施。

针对这种软弱淤泥地基，以及采用充填袋

装砂斜坡堤结构型式的特点，根据上海地区类

似工程的经验，对一般堤段采用堤身自重加载

预压地基处理方法，对部分滩面低堤身高地基

条件很差的堤段，采用塑料排水板与堤身自重

加载预压相结合的处理措施。

塑料排水板地基处理设计包括水平排水体

（砂垫层）设计和竖向排水体（塑料排水板）设

计两部分。由于④淤泥质粘土和⑤灰色粘土层

是东堤主要的压缩层，因此采用所料排水板主

要处理范围是这两层土。经计算分析，塑料排

水板的规格采用 C 型，规格和性能要求见表 6。

表 6 塑料排水板规格和性能指标表

项 目 单 位 指 标 备注

宽度 mm 100 允许偏差2mm

厚度 mm ≥4.5

纵向通水量 cm3/s ≥40 侧压 350kPa

滤膜单位质量 g/m2 100 允许偏差5g

滤膜渗透系数 cm/s ≥5×10-4 试件在水中浸泡 24h

滤膜等效孔径 O98 mm < 0.075

滤膜拉

伸强度

干态 N/cm ≥30 延伸率 10%时

湿态 N/cm ≥25 延伸率 15%时，试件在

水中浸泡 24h

整带拉伸强度 kN/10cm ≥1.5

4 结束语

各种土工材料在本工程中得到了广泛应

用。但随着土工材料的不断研发和工程实际的

需要，将会创新更多的土工织物，如能抵抗高流

2010 年第 1 期 上海水利水电技术 总第 52 期

— 2 —

速、承受大荷载的超高强土工布、适合淤泥筑堤

的管袋布等，因此相应的土工布加工、铺设的工

艺及材料测试业等应作相应的研究。此外，充

填管袋间的渗透特性及土工织物之间的摩擦系

数等也有待于进一步的研究分析，以指导工程

设计和施工。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 6 —

青草沙水库库区流态及淤积分布初步分析研究

袁建忠 李 杰

（上海勘测设计研究院,上海 200434）

1 前言

青草沙水库工程位于长江口长兴岛西北侧

水域，南侧为长江口南港河段，北侧为长江口北

港河段。图 1 为青草沙水库工程地理位置图，

图 2 为青草沙水库泵闸工程平面布置示意图。

图 1 青草沙水库工程地理位置图

工程的主要功能是在非咸潮期自流引水入

库供水，在咸潮期通过水库预蓄的调蓄水量和

抢补水来满足上海市的原水供应需求。至

2010 年和 2020 年水库总库容将分别达到 4.85

亿 m3 和 5.27 亿 m3，2020 年水库供水规模为

719 万 m3/d，水库水质符合 GB3838—2002 地

表水环境质量标准Ⅱ类标准。工程于 2007 年 12

月正式开工，计划 2010 年 12 月完工。

由于长江含沙量较大，青草沙水库上游引

图 2 青草沙水库泵闸工程平面布置示意图

水泵闸的取水会将泥沙同时引入库内。泥沙入

库会对青草沙水库的安全运行产生一定的影

响，泥沙淤积将导致水库的有效库容减少，降低

水库的保证率，泥沙淤积将导致水库的水流状

态发生变化，产生死水区；上游取水泵站出水池

的泥沙淤积也将直接影响取水泵站的安全运

行。因此，研究青草沙水库库区的淤积分布特

征有着重要的现实意义。

2 数学模型及计算条件

青草沙水库库区模型采用 Delft3D 二维数

学模型，计算范围为青草沙库区和中央沙库区，

计算区域的面积约为 66 km2。网格的疏密根据

需要确定，上游闸和下游闸等主要部位网格布

置较密，非主要部位相对较疏。最小网格间距

约 17 m，最大网格间距约 120 m。总网格数为

摘 要 该文采用Delft3D 二维数学模型，以平均引水水文条件为基础，模拟计算分析了青草沙库区流态和淤积分

布特征。研究成果表明，整个青草沙库区和中央沙库区尽管流速大小不同，但水体都是运动的，库区内的水质点都

可在不同的时间内运动出库，不存在明显的死水区；青草沙垦区南水道的流速大于北水道，南水道是主要的输水和

输沙通道，青草沙垦区南部水道淤积远大于北水道。就整个库区而言，淤积主要在上游水闸与引水道两侧、青草沙

垦区南部水道，而库区中部和库尾淤积较少。库区年平均淤积量一般在 100 万 t 左右。如果取水泵站长期不用，应

采取一定措施防止取水泵站出水池的淤积。

关键词 长江口青草沙水库 数值模拟 流场和泥沙淤积分布

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 7 —

337×60 个。计算的地形资料采用 2008 年 4

月实 测 的 库 区 地 形 资 料 。 初 始 流 速 取

0.0 m/s；采用曼宁糙率系数用于模型的计算，n

值取 0.023～0.027；计算时间步长取 7.5 s。中

央沙南堤两涵闸排水，流量均为 7.5 m3/s。

泥沙计算采用悬移质模式。考虑两组粒径，分

别为 0.007 mm 和 0.014 mm，含沙量分别

取 0.2 kg/m3 和 0.15 kg/m3，干密度为 500～

750 kg/m3。泥沙计算的方法和原理及有关参

数参考《崇明越江通道北港桥梁通航孔布设数

模研究》，参见参考文献 [3]、 [4]。

青草沙水库设计水平年为 2020 年，在青草

沙水库的中央沙库区维持现有地形、青草沙库区

除疏浚引水外也不开挖的条件下，设计库容能够

满足 2020 年的供水目标。选取能够反映非咸潮

期上引下排调度时的平均水文条件，而库外汛期

低潮位 50%保证率潮位过程即反映了这平均水

文条件。库外采用汛期低潮位 50％保证率潮

型，库内水位低于库外水位时，上游水闸开闸进

水，过闸流量为了满足消能防冲要求，按库内水

位～过闸流量关系曲线控制；库区水位高于库外

水位时，下游水闸开闸出水，过闸流量也为了满

足消能防冲要求，按长江水位～过闸流量关系曲

线控制，输水泵始终以 89 m3/s的恒定流量出水。

利用中央沙南堤处两个涵闸参与引排水，并在北

围堤上开设三个连通口，上连通口位置上移至青

草沙头部，库内起调水位按 3.0 m 计算。图 3 为

库外汛期低潮位 50%保证率潮位过程。

图 3 库外汛期低潮位 50%保证率潮位过程

3 库区流态特征

3.1 流场特征

中央沙库区的流场：上游闸引水时，水流

由青草沙头部区域经上连通口和 2 号连通口沿

着随塘河和中央沙港汊进入中央沙库区，进入

港汊的水流在两个港汊交叉点分流，一部分至

中央沙南堤涵闸处和沿随塘河的水流汇合出中

央沙库区，另一部分沿着港汊继续向下流动，

经下连通口进入青草沙库区，中央沙库区内流

速大小为 0.02～0.17 m/s。上游闸关闭，下游

闸排水时，中央沙库区内大部分水体经过连通

口流向青草沙库区，仅有部分通过两涵闸流出

库外，中央沙库区港汊内流速大小为 0.01～

0.07 m/s。青草沙库区头部水体在上游闸关闭

时存在 0.01～0.03 m/s 的流速，这有利于该水

体的运动置换。

青草沙库区流场：上游水闸进水时，水流

经青草沙垦区分流由南北两侧进入库区，库区

内没有明显的回流区和缓流区，流场较为平顺，

库区流速为 0.01～0.19 m/s。靠近上游闸的区

域流速稍大，大于 0.2 m/s。上游闸关闭，下游

闸出水时，水流主要经由青草沙垦区的南侧流

向下游闸和输水泵闸，流速大小为 0.01～0.03

m/s，在下连通口和下游闸处部分水体流速大于

0.1 m/s，垦区的北侧流速小于 0.006 m/s，库

区内没有明显的回流区。青草沙库区南北两侧

的分流比为 69.3％∶30.7％，青草沙垦区南水道

是主要的输水通道。

青草沙库尾流场：下游闸关闭时，水流绕

青草沙尾部从输水泵闸处流出库外。库尾的流

速大小为 0.005～0.015 m/s，靠近围堤的部分

区域，流速大小在 0.005 m/s 以下；下游闸开

启时，靠近下游闸的水体从下游闸流出库外，

流速为 0.01～0.02 m/s，下游闸以下库尾的水

体仍由输水泵闸流出库外。

图 4 为上游闸引水、下游输水泵输水情况

下青草沙库区流速大小分布图，基本反映了上

述流速分布特征。

3.2 水质点的运动特征

上游闸和库尾水质点的运动：上游闸下的

水质点均能经下游闸或者输水泵闸处运动至库

外，其中由下游闸处流出库的水质点要多于从

输水泵闸处流出库外的水质点，从输水泵闸处

出库的水质点占 28.7%，从下游闸处出库的水

质点占 71.3%。水质点在库区内停留的时间

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 4 青草沙库区流速大小分布图

各不相同：从输水泵闸处流出库外的水质点平

均运动时间为 16.8 d，从下游闸处流出库外的

水质点平均运动时间为 12.3 d。

青草沙尾部下游闸以下的水质点运动轨迹

均为绕着青草沙尾部运动至输水泵闸，轨迹为

一弧线，经输水泵闸流出库外。

中央沙南堤两涵闸在引水工况条件下，上

游闸下和库尾的水质点的运动特征与排水工况

没有明显差别。

中央沙库区和青草沙库区头部水质点的运

动：中央沙库区的水质点和青草沙库区头部的

水质点因中央沙南堤涵闸的引水或排水，会有

不同的运动轨迹和运动时间。中央沙南堤两涵

闸排水时，中央沙库区的大部分水质点能沿随

塘河和港汊从涵闸处流出库外，靠近北围堤附

近的水质点则通过连通口进入青草沙库区，从

输水泵闸或下游闸流出库外。水质点经南堤两

涵闸运动出库的最长时间为 20.3 d，最短为

1.3 d，平均运动时间为 6.8 d。青草沙头部的

水质点经过连通口后分为两部分，一部分沿着

中央沙头部的随塘河由中央沙涵闸出库，另一

部分沿着北围堤处的随塘河，通过 2 号连通口进

入青草沙库区，经过输水泵闸出库。头部水质点

经中央沙涵闸运动出库的平均时间为 3.1 d。

图 5 为青草沙水库部分水质点运动轨迹

图，基本反映了上面描述的水质点运动特征。

4 库区淤积分布特征

图 6 为青草沙库区模型计算的年淤积分

布。由图可见，青草沙库区的淤积有 3 个主要

的分布区，最大淤积区在上游水闸引水转弯后

图 5 部分水质点运动轨迹图

的流速减小区域，其中靠近中央沙北堤的流速

减小区域泥沙淤积最为严重，最大淤积厚度超

过 0.30 m，可达 0.32 m 左右，其他两个位于

上游水闸的两侧，最大淤积厚度超过 0.20 m，

可达 0.22 m 左右，因此如果泵站长期不用，应

采取一定措施防止引水泵站出水池的淤积。青

草沙垦区南部水道淤积远大于北部水道，南水

道淤积一般在 0.18～0.12 m，北水道淤积一般

在 0.08～0.04 m，表明青草沙垦区南部水道是

主要的输沙通道，这是与库区的水动力条件相

适应的，青草沙垦区南部水道的流速大于北水

道，南水道是主要的输水通道，而泥沙的运动

是与流速的高次方成正比的。就整个库区而言，

淤积主要在上游水闸与引水道两侧、青草沙垦

区南部水道，而库区中部和库尾淤积较少，库区

中部淤积一般为 0.03～0.05 m，库区未部一般

为 0.02～0.006 m，库尾泵站取水口约 0.01 m

左右，库尾和库区北侧淤积较少。库区年平均

淤积量一般在 100 万 t 左右，最大可能变化范

围在 80～120 万 t 左右。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 6 青草沙库区模型计算的年淤积分布

5 结语

本文采用 Delft3D 二维数学模型，以平均

引水水文条件为基础，模拟计算分析了青草沙

库区流态和淤积分布特征。研究成果表明，整

个青草沙库区和中央沙库区尽管流速大小不

同，但水体都是运动的，库区内的水质点都可

在不同的时间内运动出库，不存在明显的死水

区；青草沙垦区南水道的流速大于北水道，南

北水道的分流比为 69.3％∶30.7％，南水道是主

要的

输水通道，与此相对应，该水道也是主要的输沙

通道，青草沙垦区南部水道淤积远大于北部水

道。就整个库区而言，淤积主要在上游水闸与

引水道两侧、青草沙垦区南部水道，而库区中

部和库尾淤积较少。库区年平均淤积量一般在

100 万 t 左右。如果取水泵站长期不用，应采取

一定措施防止引水泵站出水池的淤积。

由于水文现象是随机的，来泥条件也会不

同，因此青草沙库区淤积研究是初步的，尽管青

草沙库区的泥沙淤积量会发生一定的变化，但

泥沙淤积分布特征是不会改变的。

参考文献：

[1] Delft Hydraulics. Delft3D-Flow user manual[M].

Publ ished and pr inted by WL| Delf t Hydraul ics.

2008.

[2] 上海勘测设计研究院 .上下游水闸闸址与库区流态二

维水流数学模型分析研究报告 [R] .2007.

[3] 上海勘测设计研究院 .崇明越江通道北港桥梁通航孔

布设数模研究报告 [R] .2004.

[4] 袁建忠 .上海长江大桥桥梁主通航孔布设数值模拟研

究，人类活动与河口，中国水利学会 2007 学术年会

论文集 [C] .北京：中国水利水电出版社， 2008.

·简讯·

上海世博水情信息管理系统启用

“世博园区供水信息化管理平台”于近日正式启用。只要轻点鼠标，世博园区所有场馆内的水压、水量、水质包括泵站、

阀门等供水设施都能清晰地显示在大屏幕上，可以实时监控园区供水系统的运行状态，确保世博园区的供水安全。

据浦东威立雅自来水公司有关负责人介绍，这个专为世博园区建立的信息化综合管理系统，设置了 4 个供水管网压力和

水质的实时监测点，并在园区内安装了 120 个管网漏损仪，可随时随地地检测到园区内供水管网是否漏水；同时，对世博园

区内所有场馆内的水表实行远程在线传输，可全面掌控场馆用水情况。一旦供水管网发生压力、水质等问题，系统可在第一

时间预警、响应，保证及时处置解决。

另据了解，“世博园区供水信息化管理平台”的各种信息，也可同时上传至本市供水行业管理部门，并与世博局相关数据进

行对接，实现各系统之间的数据共享，形成立体化、全方位的自来水服务供应保障体系。

（摘自 www.cws.net.cn2010-04-09）。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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钢板桩围堰在青草沙水库工程中的设计和应用

严丽芳 胡春霞 周 俊

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 引言

钢板桩围堰断面小，抗冲刷能力强，且钢板

桩具有一定的柔性，适用淤泥质土层。围堰堰

身采用吹泥管袋结构减少对钢板桩的水平压

力，提高围堰的安全稳定性。本文结合青草沙

水库取水泵闸工程钢板桩围堰论述钢板桩围堰

在滩涂围垦中的应用。

2 工程概况

青草沙水库位于长江口南支下段南北港

分流口水域，为目前国内外沿海最大的避咸蓄

淡水库，工程总投资为 60 亿元，水库总面积

66.15 km2，设计总库容 5.24 亿 m3，有效库容

4.35 亿 m3，供水规模 719 万 m3/d，其主要功

能是在非咸期自流引水入库供水，在咸潮期通

过水库预蓄的调蓄水量和抢补水来满足上海

市的原水供应需求。上游取水泵闸工程包括 5

孔水闸和 6 台水泵机组，其中泵站总设计流量

为 200 m3/s，主要建筑物为 1 级水工建筑物，

围堰为临时建筑物，根据有关规范确定为 4 级

建筑物。

3 场地工程地质条件及水文条件

根据工程地质勘察报告，外江侧围堰堰基

地层自上而下分为：①3-A(淤泥质)粘性土夹粉

性土；②3-3 灰色砂质粉土；④灰色淤泥质粘土。

各土层物理力学特性列于表 1 中。

青草沙水库枢纽工程处于长江潮汐河口，

潮汐特征为非正规半日浅潮。潮位每日两涨两

落，日潮不等现象较为明显。根据工程区附近

堡镇站实测潮位资料分析，主要特征潮位见

表 2。

表 1 各土层物理力学性质指标表

土

层名称

厚度

(m)

容重

（kN /

m3）

c

(kPa)

φ

(度)

渗透系数

（×10-5cm/s）

①3-1A（淤泥质）

粘性夹粉性土 12.58 17.9 9 18.5 4

②3-3灰色砂质粉土 3.6 18.6 3 29.5 80

④灰色淤泥质粘土 6.5 16.7 10 9.5 0.09

表 2 主要特征潮位表

项 目 潮位（m）

全年 20 年一遇高潮位 5.68

多年平均高潮位 3.35

多年平均低潮位 0.92

4 外江侧围堰型式比选

工程区地质条件较差，外江侧围堰基础为

淤泥质粘性土夹粉性土，取水泵闸施工时，围堤

尚未合龙，且泵闸工程较大，须跨汛期施工，外

江侧围堰设计标准采用全年二十年一遇 (P=

5%)的高潮位 5.68 m 加 20 年一遇的设计风速

（23.33 m/s）组合，围堰堰顶高程为 7.60 m，

围堰处现状滩面高程为 -0.5 m～ -3.0 m，施

工围堰堰高及水位均较大，所以主体工程施工

期间围堰的稳定问题至关重要。根据现状条

件，对取水泵闸外江侧围堰采用斜坡式充泥管

袋围堰及钢板桩内充泥管袋围堰进行比选，见

摘 要 青草沙水库位于长江口南支下段南北港分流口水域，其中上游取水泵闸施工期外江侧围堰采用拉森钢板

桩围堰，堰身为袋装砂吹填。本工程施工围堰设计包括围堰稳定、抗倾覆、以及渗透稳定设计等，堰身采用吹

泥管袋减少了对钢板桩的水平压力，降低了滩涂滩面陡坎施工围堰难度。该结构设计效果良好，对类似滩涂围

垦工程围堰结构的设计、计算具有参考价值。

关键词 拉森钢板桩 结构设计 整体稳定

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 11 —

表 3。

表 3 不同材料围堰特点比较表

围堰型式 钢板桩充泥管袋围堰 斜坡式充泥管袋围堰

优点

（a）围堰断面小。

（b）抗冲刷能力强，维护

工作量少。

（c）钢板桩具有一定的柔

性，适用淤泥质土层，能

提高围堰的安全稳定性。

（d）钢板桩可租赁，工程

完工后可回收再利用。

（a）施工工艺简单，冲填方便、快

速。

（b）人工成本较低，费用不高。

缺点

（a）施工费用较高。

（b）施工工艺较复杂，对

钢板桩间的锁口质量要求

高。

（a）有一定的抗冲刷能力，但吹填

砂袋易老化、破损，迎水面需护坡。

（b）由于围堰断面较大，堰基沉降

对基坑开挖边坡稳定存在不利影响。

（c）对地基承载力要求较高，施工

加载速度较快时，沉降量较大，容易

造成地基土剪切破坏，造成围堰失

稳。

由于临时围堰挡水高度较高，且抗风浪要

求较高，闸址处长江侧水流冲刷，堤前存在深槽

和陡坎，若采用斜坡式充泥管袋围堰，堰脚将伸

入江心深槽中，造成围堰工程量很大，施工困

难。综合考虑相关因素，采用钢板桩充泥管袋

围堰较斜坡式充泥管袋围堰具有明显优势，故

取水泵闸外江侧围堰采用钢板桩充泥管袋

围堰。

5 围堰断面结构设计

结合工程区地质条件差、围堰水头高等特

点，围堰型式采用双排拉森钢板桩中吹填充泥

管袋。钢板桩围堰上加充泥管袋子堰，加高后

围堰最终顶高程 7.60 m，钢板桩桩顶高程为

6.10 m，双排钢板桩间距 8 m，外江侧单根钢

板桩长度 18 m，入土深度 10.9 m，基坑侧单根

钢板桩长度 15 m，入土深度 8.5 m；为保证板

桩结构的整体稳定，双排钢板桩之间采用双层

钢拉杆连接，双层拉杆水平间距为 1 m，上层

拉杆设置高程为 5.6 m，下层拉杆设置高程为

3.6 m，基坑侧在 2.0 m 高程设置宽 15 m 充泥

管袋护道；外江侧为防止冲刷，在 2.0 m 高程

设置宽 10 m 充泥管袋加钢筋石笼护脚，迎水

侧及堰底采用防渗土工膜（两布一膜）做防渗

处理。围堰结构见图 1 所示。

6 钢板桩结构计算

钢板桩堰体设计应满足抗剪、抗傾、抗滑和

地基土管涌、整体稳定要求。

钢板桩内及护道均采用砂性土充泥管袋，重

度 r0=18 kN/m3，饱和重度 rsat=18.3 kN/m3，内

摩擦角φ=28°，粘聚力 c=10 kPa；围堰外侧

水位计算按最危险组合工况进行取值计算，堰

体内剩余水头按上下游水位差的一半进行控

制，即 3.84 m 高程以下。

6.1 钢板桩桩顶位移及结构计算

考虑到钢板桩承受水头压力大，设计过程

中需考虑钢板桩桩顶水平位移，采用理正深基

坑计算软件，钢板桩结构计算如图 2、图 4 所

示，内力位移包络曲线如图 3、图 5 所示。

由计算结果可知，围堰抵挡高潮位 5.68 m

水位时，基坑侧钢板桩桩顶最大位移为 16.41

m m ，

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 2 —

图 1 钢板桩围堰结构简图

图 2 长江侧钢板桩结构计算简图

图 3 长江侧钢板桩计算内力位移包络曲线

当落潮时，考虑最不利潮差，长江水位由高潮

位 5.68 m 下降至 20 年一遇低潮位 -0.19 m，

围堰外江侧钢板桩最大位移为 14.54 mm，实际

施工过程中，实测基坑侧钢板桩桩顶最大位移

以及外江侧钢板桩桩顶最大位移均与设计计

算值要求接近。

经 计 算 ， 基 坑 侧 钢 板 桩 最 大 弯 矩 为

373.41 kN·m，最大剪力为 283.37 kN。外江

侧钢板桩最大弯矩为 705.17 kN ·m，最大剪

力为 291.95 kN。

6.2 抗倾覆稳定计算

抗倾覆安全系数采用下式进行计算：

K

s

M p

M

a

式中 Mp——被动土压力及支点力对桩底的弯

图 4 基坑侧钢板桩结构计算图

图 5 基坑侧钢板桩计算内力位移包络曲线

矩；

Ma——主动土压力对桩底的弯矩。

经计算，长江侧 Ks=1.218＞1.2，基坑侧

Ks=1.220＞1.2，满足规范抗倾覆要求。

6.3 抗管涌稳定计算

地基土的管涌计算应满足下列公式 :

5.321

h

BllK

式中 Δh——堰前水头差；

l1——内排板桩入土深度；

l2——外排板桩入土深度。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 13 —

经计算 K=4.43＞3.5，围堰满足抗管涌稳

定要求。

6.4 整体稳定计算

按总应力法确定地基土抗剪强度并采用瑞

典圆弧法进行稳定分析计算，稳定安全系数采

用《建筑基坑支护规程》公式计算：

i

iiii

S

R

W

Wlc

M

MK

sin

)tancos(

经计算，长江侧稳定安全系数 Ks=1.480＞

1.05，圆弧半径 R=18.843 m；基坑侧稳定安全

系数 Ks=1.336＞1.05，圆弧半径 R=12.740 m。

计算结果表明，基坑两侧整体稳定性均符合规范

要求。

7 实际应用效果

该围堰于 2008年 7月完成竣工验收开始使

用，于 2010 年 2 月围堰完全拆除。围堰在施工

过程中，考虑基坑侧钢板桩较外江侧短，为防止

围堰向基坑侧倾覆，保证围堰安全，施工过程中，

围堰基坑侧护道在 8 m 范围内高程由 2.0 m 增

高至 3.5 m。 实际在主体工程施工过程中该围

堰能有效抵御高水头水位及涨落潮对钢板桩的

冲刷影响，有效保证施工过程中基坑的安全。

8 结论

钢板桩充泥管袋围堰作为一种轻型围堰结

构型式，具有体积小、施工方便、经济，并且钢板

桩可以回收利用等优点。本文通过青草沙水库

上游取水泵闸工程围堰设计实例，对围堰结构型

式进行设计，分析计算结果表明该堰型能够保证

施工期围堰结构的稳定要求。该堰型结构在实

际施工过程中，取得良好效果。表明在滩涂工程

中深槽处以钢板桩充泥管袋围堰代替传统斜坡

式充泥管袋围堰具有一定的优势，可为类似滩涂

围垦工程中施工围堰型式提供设计参考。

参考文献：

[1] 尉希成编 .支撑结构设计手册 [M].北京：中国建筑工业

出版社， 1995.

[2] 周 连 有 .双 排 钢 板 桩 围 堰 设 计 实 例 [ J ] .中 国 港 湾 建

设 ， 1 9 8 6（ 4） .

[3] 龚 晓 南 .深 基 坑 工 程 设 计 施 工 手 册 [ M ] .北 京 :中 国 建

筑 工 业 出 版 社 , 1 9 9 8 .

·简讯·

2010年度小型农田水利重点县建设方案通过行业审查

今年是我市小型农田水利重点县建设工作的第二年，也是承上启下的关键之年。根据财政部、水利部有关文件精神，为

做好今年小型农田水利重点县项目前期工作，确保建设方案的科学性、合理性，4 月 6 日，市水务局、市财政局委托市农业综合

开发评审中心对 2010 年小型农田水利重点县建设方案进行行业审查。市水务局农水处、计财处、水利处，市财政局农业处，金

山区水务局、财政局及嘉定水务工程设计有限公司等相关单位负责同志参加了会议。

会前，各有关部门及评审专家对 2010 年拟建项目进行了现场踏勘。

会议听取了金山区水务局及设计单位对 2010 年建设方案的汇报。2010 年金山区将主要对灌溉保证率相对较低的灌

区进行配套改造，翻建灌溉泵站，建设低压管道、衬砌明渠，改善灌溉面积 0.32 万公顷，增强农业综合生产能力；建设 53.33

公顷果林微灌高效节水灌溉片，提高灌溉水利用系数，提升农副产品品质，增加农民收入；翻建老化泵闸，改善排涝面积 0.20 万

公顷，提高圩区防洪除涝标准，增强圩区抵御洪涝灾害能力。与会专家领导就整体布局、技术方案、投资结构和预期效益等方

面内容进行了深入细致的探讨，并对建设方案提出了具体而详实的修改意见。

会议明确了建设方案的修改、上报的时间节点，要求金山区水务局及设计单位按照时间节点要求保质保量地完成方案的

修改完善工作。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 2 —

（摘自《上海水务网》2010-04-12）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 14 —

龙口水力参数数值模拟若干问题的研究

袁建忠 都国梅

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 前言

青草沙水库及取输水泵闸工程位于长江口

长兴岛西北侧水域。南侧为长江口南港河段，

北侧为长江口北港河段，见图 1。

图 1 青草沙水库工程地理位置图

工程的主要功能是在非咸潮期自流引水入

库供水，在咸潮期通过水库预蓄的调蓄水量和

抢补水来满足上海市的原水供应需求。至

2010 年和 2020 年水库总库容将分别达到 4.85

亿 m3 和 5.27 亿 m3，2020 年水库供水规模为

719 万 m3/d，水库水质符合《地表水环境质量标

准（GB3838—2002）》Ⅱ类标准。工程于 2007

年 12 月正式开工，计划 2010 年 12 月完工。

根据水动力数学模型和物理模型试验，经过

多龙口、北堤双龙口、东堤深槽龙口等多方案论

证，综合龙口数学模型和物理模型有关结果、东

堤实施过程沉降控制的要求以及地形条件等，最

后推荐采用东堤深槽龙口及北堤副龙口方案，见

图 2，即：东龙口在保护期按复式断面设置，龙口

中心宽度 800 m、底高程-3.0 m，龙口两端各设

宽 50 m、高程为 0.0 m 的平台；相应北堤副龙

口规模拟定为宽 300 m、底高程-1.5 m。

图 2 青草沙水库工程龙口布置位置图

2 数学模型设计

龙口渡汛、堵口水力计算的任务是拟定龙

口尺寸和计算龙口水力要素，为龙口渡汛、选择

堵口顺序和截流堤设计施工提供水力参数。龙

口水力计算的方法有水量平衡法、二维和三维

数学模型计算，对水力条件较复杂的工程，宜采

用模型试验与计算相结合的方法确定龙口水力

要素及堵口顺序。对于水量平衡法，一般根据

摘 要 该文通过青草沙水库工程分析了在龙口水力模拟计算中几个经常遇见的问题，并对相关问题进行了模拟

分析研究。在龙口模型的设计中，应该关注模型的范围，要明确潮型设计中的潮位站是龙口计算的设计代表站还

是龙口计算的验证站，模型设计应避免由于计算范围大而造成设计潮型的坦化。设计潮型的涨率明显影响龙口的

水力参数，对于特别重要的龙口，应该选用涨率较大的潮型作为设计潮型。糙率的增加，龙口流速的减小幅度在

2.7%～7.0%，但设计潮型涨率的影响明显大于糙率的影响。建筑物概化对龙口流速的变化也会产生较大的

影响，因此龙口处的地形和封堵的建筑物断面应该尽可能细化，防止模拟计算的龙口水力参数失真。

关键词 长江口青草沙 数值模拟 龙口水力计算

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 15 —

设计潮型和水量平衡的原理来推求龙口水力参

数。对于数学模型来讲，情况就有些不同了，主

要差别就在数学模型设计的思想。有的数学模

型范围很大，有的较小，反映了对于设计潮型理

解的差别。以青草沙水库工程为例，选用堡镇

站相应频率的潮型作为设计潮型。一种观点认

为，龙口设计潮型即为龙口附近不受龙口水流

状态影响的潮位过程，按该观点设计的数学模

型范围较小；另一种观点认为，选用堡镇站仅作

为模型率定的一个验证站，按该观点设计的数

学模型范围很大。按第一种观点设计的模型，

龙口附近潮位相当于设计潮型，潮位变化小，特

别是对于涨潮来讲，涨率接近一致，充分体现了

设计潮型的概念，堡镇站的概念为设计代表站。

按第二种观点设计的模型，一般存在潮型坦化

的现象，低潮位有所抬高，涨率变小，堡镇站的

概念作为验证代表站。计算实践表明，一般来

说第二种模型计算的龙口流速要小于第一种模

型的计算流速。第二种模型的优点在于对于沿

潮波运动方向存在两个及多个龙口的情况，模

型能够反映潮波在运动过程中的变形，此时一

个设计潮型不能真正代表各个龙口的状况；但

对于选定的单龙口方案或沿潮波运动方向距离

较近的多龙口方案，第一种模型概念更为明晰。

3 设计潮型

3.1 潮型设计

龙口保护和堵口合拢水力计算应进行潮型

设计，一般采用两种潮型：一种是设计高潮位

潮型，另一种是最大潮差潮型。一般包括一个完

整的涨落潮过程，考虑到计算稳定的需要，前后

应延长。一般来讲，福建、广东等省采用高潮位

潮型，上海长江口地区采用最大潮差潮型。

3.1.1 高潮位潮型

（1）设计潮位

1）设计潮位应根据工程规模及其重要性，

选择相应于龙口保护期、堵口期相应设计频率

的最高潮位。设计频率一般为 5%～10%，中

型围垦工程取下限，大型围垦工程取上限。

2）根据有关规范要求，设计高潮位频率分

析应采用不少于 20 年的连续相应时期最高潮

位系列，并调查历史上出现的同期特高潮位值。

在海岸地区，设计重现期潮位的频率分析一般

可采用极值Ⅰ型分布规律；在受径流影响的潮汐

河口地区可采用皮尔逊Ⅲ型分布规律；在缺乏

长期连续潮位资料，但有不少于连续 5 年的年

最高潮位情况下，设计潮位可用“极值同步差比

法”与附近有不少于连续 20 年资料的长期潮位

站资料进行同步相关分析，以确定所需的设计

潮位，待求站与长期站之间应满足：潮汐性质相

似、地理位置邻近、受河流径流（包括汛期）的

影响相似、受增减水的影响相似；对于具有短期

潮位观测资料（应包括含有增水期的潮位资料），

但不宜采用“极值同步差比法”计算时，如果待求

站与邻近长期站的潮汐性质相似，也可以采用相

关分析方法确定两站短期同步潮位的相关程度，

当相关关系较好时，可根据回归方程推求待求站

的设计潮位。

（2）设计潮型

设计潮型应选择对龙口保护、堵口不利的潮

型，即高潮位和设计潮位相近、潮差大的潮型。在

确定设计潮位的基础上，按下述方法选择潮型：

1）从历年龙口保护期、堵口期潮位资料中

选择与设计高潮位相应的最低一次低潮位作为设

计潮型低潮位，它和设计潮位之差即为设计潮差。

2）从历年龙口保护期、堵口期潮位资料中

选取多次与设计高潮位和设计潮差相近的潮

型，统计每次潮的涨、落潮历时，并取其平均值

作为设计潮型的涨、落潮历时。

3）根据确定的设计潮位、设计潮差、设计

涨落潮历时，在历年龙口保护期、堵口期潮位资

料中找出与上述数据相近的潮型，稍加修正，作

出全潮位过程线，即为设计潮位过程。

4）为安全考虑，设计潮位过程可考虑涨率

较大的潮位过程。

3.1.2 最大潮差潮型

根据涨落潮特性，一般对最大涨潮差系列

进行频率分析，推求相应频率下的最大潮差，该

潮差即为设计潮差。从历年龙口保护期、堵口

期潮位资料中选取多次与设计潮差相近的潮

型，选择涨率大、潮位较高的全潮位过程线，该

潮位过程即为设计的最大潮差潮型。

3.2 潮型对龙口水力参数的影响

图 3 为青草沙水库龙口计算采用的保护期

设计潮型，采用堡镇站为潮型设计的代表站，标

准是非汛期 10 年一遇最大潮差潮型（图 3）。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 16 —

在该潮型中，最高潮位 4.61 m，最低潮位 0.38

m，最大潮差 4.23 m，次高潮位 4.55 m，最低

潮位 0.39 m，潮差 4.16 m，其中潮位变化最快

时 1 h 抬升 2.52 m。青草沙水库的龙口流速

受涨潮流控制，由图可见，该设计潮型第一涨

峰两小时内从 0.38 m 涨到 3.78 m，而第二涨

峰一小时内从 0.89 m 涨到 3.41 m，很明显第

二峰的涨率大于第一峰。龙口流速计算结果表

明，尽管第一峰的潮差大于第二峰，但龙口最

大流速出现在第二涨峰上，第一峰的最大流速出

现在 8 时左右，此时潮位在 2.02 m 左右，第二

峰的最大流速出现在 20 时与 21 时之间，此时

潮位也在 2 m 左右。在青草沙北堤副龙口规模

3 0 0 m /

-1.5 m 东堤主龙口规模 800 m/-3.0 m 的条

件下，东堤主龙口第一峰的最大涨潮流速为

6.45 m/s，第二峰的最大涨潮流速为 7.81 m/s

（表 1），可见潮差的差别不大，但由于潮位的

涨率不同，流速的差别比较大。因此，在潮差差

别不大的情况下，对于特别重要的龙口，应该选

用涨率较大的潮型作为设计潮型。也就是在选

定频率的设计潮差条件下，允许潮差在一定的

范围内变化，选用涨率较大的潮型计算龙口水

力参数。仅仅选用潮差大的潮型可能会给龙口

的安全保护带来不利影响。

图 3 青草沙水库保护期龙口计算潮型

表 1 潮型和糙率对东堤龙口流速的影响

潮型 龙口规模 糙率 涨急最大流速

（m/s）

由于糙率增加

流速减小%

非汛期

10 年一

遇潮型

东堤

800m/-3.0m

北堤

300m/-1.5m

库区和龙口段

均为 0.020

第一涨峰 6.45

第二涨峰 7.81

库区 0.020,

龙口段 0.025

第一涨峰 6.00

第二涨峰 7.60

第一涨峰 7.0%

第二涨峰 2.7%

12 月份

10 年一

东堤

500m/-1.0m

库区和龙口段

均为 0.020 7.56

遇潮型 北堤副龙口

已封堵

库区 0.020,

龙口段 0.025 7.09 6.2%

4 糙率的影响

糙率对龙口流速的影响分析采用了两种潮

型，一是非汛期 10 年一遇潮型（图 3），二是 12

月份 10 年一遇潮型（图 4）。表 1 为潮型和糙

率对东堤龙口流速影响的计算结果统计。由表

1 可见，糙率的增加，龙口的计算流速相应减

小；不同的潮型和不同的龙口规模，减小的幅

度也有所不同；在计算的潮型和不同的龙口规

模中，龙口流速的减小幅度在 2.7%～7.0%。不

同的潮型和不同的糙率计算结果对比可见，设

计潮型涨率的影响明显大于糙率的影响。因

此，在龙口计算过程中要对设计潮型的涨率予

以应有的重视。

图 4 青草沙水库收缩期龙口计算潮型

5 建筑物概化的影响

表 2 为建筑物概化对龙口流速影响的计算

成果表。由表 2 可见，建筑物概化对龙口流速

的变化也会产生较大的影响，影响最大的是建

筑物概化有差别的北堤副龙口。北堤副龙口在

现状地形下涨急最大流速为 1.92 m/s，当存

在建筑物时，相关地形发生了变化，涨急最大流

速为 2.53 m/s，但当建筑物概化较窄时，涨急

最大流速为 1.89 m/s，这是由于模型计算是

设置网格的，对于不同的程序，水深布置点是有

所不同的，如果网格较粗或建筑物概化不正确，

会造成模型计算中水深处理的不同，从而造成

龙口水力计算参数的变化。因此龙口处的地形

和封堵的断面应该尽可能细化，尽量正确地模

拟封堵的建筑物断面和采取的封堵措施，否则

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 17 —

模拟计算的龙口水力参数将会失真。

表 2 建筑物概化对龙口流速的影响

潮型

北堤副龙口 东堤主龙口

龙口规模 涨急最大流速

（m/s）

落急最大流速

（m/s） 龙口规模 涨急最大流速（m/s）

落急最大流速

（m/s）

12 月份

10 年一

遇

北堤 300m/现状地形 1.92 1.60 50 m/0 m+800

m/

-4.0 m+50 m/

0 m；截流堤处型

钢笼未安放；两侧

抛石网兜-2.6 m

库内侧抛石网兜 4.68/型钢笼安放

处 3.49/库内侧抛石网兜 4.26 2.15

北堤 300m/+1.0m

（宽 60m） 2.53 2.44

库内侧抛石网兜 4.89/型钢笼安放

处 3.67/库内侧抛石网兜 4.43 2.25

北堤 300m/+1.0m

（宽 10m） 1.89 1.58

库内侧抛石网兜 4.85/型钢笼安放

处 3.59/库内侧抛石网兜 4.38 2.25

6 结语

本文通过青草沙圈围工程分析了在龙口水

力模拟计算中几个经常遇见的问题，并对相关

问题进行了模拟分析研究。研究结果表明，在

龙口模型的设计中，应该关注模型的范围，要明

确潮型设计中的潮位站是龙口计算的设计代表

站还是龙口计算的验证站，对于沿潮波运动方

向存在两个及多个龙口的情况，大模型能够反

映潮波在运动过程中的变形，此时一个设计潮

型不能真正代表各个龙口的状况；但对于选定

的单龙口方案或沿潮波运动方向距离较近的多

龙口方案，应该选用范围较小的模型，避免由于

计算范围大而造成设计潮型的坦化。设计潮型

的涨率明显影响龙口的水力参数，在潮差差不

多的情况下，对于特别重要的龙口，应该选用涨

率较大的潮型作为设计潮型，也就是在选定频

率的设计潮差条件下，允许潮差在一定的范围

内变化，选用涨率较大的潮型计算龙口水力参

数，仅仅选用潮差大的潮型可能不一定保证安

全。糙率的增加，龙口的计算流速相应减小，龙

口流速的减小幅度远小于糙率增加的幅度，但

设计潮型涨率的影响明显大于糙率的影响。建

筑物概化对龙口流速的变化也会产生较大的影

响，因此龙口处的地形和封堵的断面应该尽可

能细化，尽量正确地模拟封堵的建筑物断面和

采取的封堵措施，否则模拟计算的龙口水力参

数将会失真。

参考文献：

[1] Delft Hydraulics. Delft3D-Flow user manual[M].

Published and pr inted by WL| Delf t Hydraul ics.2008.

[2] 上海勘测设计研究院，等 .青草沙水库龙口方案专题研

究报告 [R] .2007.

[3] D B 4 4 / T 1 8 2— 2 0 0 4 广 东 省 海 堤 工 程 设 计 导 则 (试

行 ) .

[4] SL435— 2008 海堤工程设计规范 [S] .

·简讯·

引江济太上海市青松片调水试验课题通过专家验收

4 月 2 日，由市水利管理处承担引江济太上海市青松片调水试验课题通过了水利部太湖流域管理局组织的总结验收。验

收专家一致认为，课题承担单位在确保防洪、除涝、航运、供水、设施安全的前提下，采用不同水闸控制组合方式对青松片进行

了调水试验，开展了水量水质同步监测，取得大量实测资料，验证了相关区域河道水量水质模型，全面分析了各引排水闸的水

量交换状况以及主要河段和重要区域的水质改善程度，为进一步做好青松片水资源调度和水利控制片的规划积累了经验，同

时也为建立流域调水与水利片调水相结合的综合调度模式进行了有益尝试。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 2 —

（摘自《上海水务网》2010-04-07）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 18 —

青草沙水库取水泵闸工程供配电系统设计

陈岳定 施 斌 黄仁伦

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 概况

青草沙水库及取输水泵闸工程位于长兴岛

西北侧的中央沙、青草沙区域的沙体上，是上

海市新的水源地工程。水库为蓄淡避咸型水库，

取水采用泵闸联合运行的方式，在非咸潮期通

过上游取水闸自流引水入库，而泵的功能主要

是在咸潮初期提水预蓄满库避咸和咸潮期抢

水，满足在咸潮期最长连续 68 d 不宜取水的条

件下，保证原水出库供水的要求。原水的供给

以输水闸自流供水方式为主。

水库工程主要建筑物有环库大堤、取水泵

站、上游取水闸、下游水闸、输水泵闸及调度中

心等。水库环库大堤总长约 48.91 km。

取水泵站、上游取水闸组成取水泵闸，位于

青草沙水库西北侧，临长江口的北港侧，取水泵

站规模为 200 m3/s，上游取水闸闸孔总净宽

70 m。下游水闸设在青草沙水库库尾，闸孔总净

宽 20 m，主要是通过水闸的开启，起到加速水

库内水流的流动。输水泵闸由岛域输水闸井的

输水闸和长兴输水支线的输水泵站组成，位于

水库东南侧岸边，靠长兴岛侧。输水闸供水规

模为 708 万 m3 /d，输水泵站供水规模为 23 万

m3/d。

青草沙水库及取输水泵闸工程供配电系统

设计主要包括整个水库、取水泵闸、下游水闸、

输水泵闸等建筑物的供配电系统设计，涉及的

内容包括供电电源、用电负荷、电气主接线及电

气设备布置、防雷接地、电缆敷设、建筑物照明、

水库堤坝照明等方面的方案设计。

2 电源和负荷等级

2.1 长兴岛电网介绍

长兴岛电网供电范围包括长兴乡和横沙

乡，供电区域面积约 138 km2，是一个相对较

小的电网。供电电压有 110 kV、35 kV、10 kV

三个电压等级，现有 1 座 110 kV 长兴变电站（设

计规模为 220 kV 等级，目前采用 110 kV 电压

等级运行）、5 座 35 kV 变电站，各变电站的变

电容量见表 1。

表 1 长兴岛电网变电站容量

序号 变电站名称 装置容量 备注

1 110kV 长兴变电站 2×120 MVA，110/35kV 远期升压为 220 kV

变电站，位于长兴乡

2 35kV 创建变电站 1×10 MVA， 35/10.5

kV 位于长兴乡

3 35kV 马家港变电站 2×10 MVA， 35/10.5

kV 位于长兴乡

4 35kV 先进变电站 2×16 MVA， 35/10.5

kV 位于长兴乡

5 35kV 红星变电站 1×10 MVA， 35/10.5

kV 位于横沙乡

6 35kV 新民变电站 1×6.3 MVA， 35/10.5

kV 位于横沙乡

长兴岛电网现有以下 3 个电源点：

1）来自崇明电网 220 kV 中双港变电站，

引 2 回 110 kV 线路，采用过江电缆，接入 110

kV 长兴变电站。每回最大输送容量约为 90

MW。

2）来自崇明电网 110 kV 汲浜变电站，引

1 回 35 kV 线路，采用过江电缆接入 35 kV 先

进变电站。该线路目前作为备用线路使用。

3）长兴岛第二发电厂，发电装机容量为 2

摘 要 青草沙水库是上海市新的水源地工程，水库工程主要建筑物有环库大堤、取水泵站、上游取水闸、下游

水闸、输水泵闸及调度中心等。取水泵闸为市政原水泵站，主要负荷为 6 台 3 150 kW 同步电动机和 5 孔闸门液

压启闭机，按二级用电负荷进行设计。结合长兴岛电网的电源情况、取水泵闸的用电负荷重要性，该文介绍了

取水泵闸供电电源设置、35kV 变电站接线特点，并简单介绍了配电设备选择及其布置方式。

关键词 青草沙水库 取水泵闸 供配电系统 设计特点

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 19 —

×12 MW。

长兴岛电网 2006 年夏季最高用电负荷为

52 MW，一般时段用电负荷为 40 MW。随着负

荷的持续增长，电网规划将采取有效措施（新增

崇明岛至长兴岛第 3 回 110kV 线路或在本岛新

增 2 台 135 MW 机组，同时待沪崇苏大通道桥

隧工程完成，加紧建设崇明长兴的 2 回 220

kV 供电线路）。这些措施进一步提升长兴岛电

网的受电能力，与外部电网的联系也会更加紧

密。长兴岛电网的供电可靠性及容量可以满足

本工程用电负荷需要。

2.2 用电负荷

本工程中水库工程范围很大，但主要建筑

物布置在相对集中的几块区域。取水泵闸在水

库头部，靠长江口北港侧；输水泵闸及下游水闸

都在水库尾部，输水泵闸靠长兴岛侧，下游水闸

与输水泵闸距离（沿水库大堤）约 6.5 km，水

库调度中心设在输水泵闸管理区内。所以，工

程用电负荷相对集中在取水泵闸及输水泵闸两

处，但两处相距约 22 km，为此，整个水库工

程设取水泵闸及输水泵闸二个供电点，取水泵

闸包括给上游取水闸供电，输水泵闸（含输水

闸井）包括给下游水闸及水库调度中心供电。

青草沙水库为蓄淡避咸型水库，采用泵闸

联合运行的取水方式，在非咸潮期（每年的 4

月~11 月）通过上游取水闸自流引水入库，期

间用电负荷较轻；而在每年的 11 月~次年 4 月

咸潮期间，主要靠取水泵组在咸潮初期提水预

蓄满库避咸、维持水库高水位进行补水、预报短

期咸潮来临前抢水、在咸潮的两个盐峰间期抢

水。期间泵组满负荷运行机会较多。

咸潮期取水泵闸用电负荷主要为 6 台

3 150 kW 同步电动机和合计设备容量约为

20 000 kW；非咸潮期主要用电负荷为 5 孔

闸门液压启闭机，容量较小。

2.3 负荷重要性及负荷等级分析

取水泵闸为市政原水泵站，属大型工程，根

据其建设规模及工程性质，属于有重大政治和

经济影响的用电单位，用电负荷重要性高，要求

有可靠的供电电源；根据取水泵闸规模分析论

证，水库预蓄水是根据咸潮入侵预报提前取水

入库，咸潮短期预报时间仅为 5~7 d；两个盐峰

间期可抢水的时间约为 4 d。若在此期间断电，

会影响水库预蓄水及两个盐峰间期抢水，影响

水库的预蓄水量，也就不能满足在下一个紧接

着出现的可能长达 68 d 的咸潮期间保证向上

海市的供水。因此，取水泵闸用电负荷按二级

负荷进行设计。

2.4 供电电源及供电方式

为满足用电负荷可靠性的要求，取水泵闸

均采用二回电源供电。取水泵闸总装置容量约

20 000 kVA，供电电源引自 110 kV 长兴变电

站，采用二回 35 kV 电缆线路供电

两个 35 kV 进线电源相互独立的，同时供

电，互为备用。在取水泵闸设 1 座站变合一的

35 kV 变电站。

根据长兴岛电网及城市发展的规划，取水

泵闸 35 kV 电源采用电缆线路，路径沿着水库

新建的北大堤上的电缆沟敷设，与水库工程的

电缆共沟。每回电缆线路长约 25 km。

3 电气主接线

3.1 35 kV 接线

根据取水泵闸负荷等级及供电电源情况，

取水泵闸 35 kV 配电系统采用单母线分段接

线，不设分段开关。供电电源引自 110 kV 长兴

变电站 35 kV 侧两段母线。

供电方式采用 2 回 35 kV 电缆，沿新建大堤

电缆沟敷设。35 kV 母线配 2 台 20 MVA 主变

和 2 台 1 000 kVA 站用变压器，分别用于泵站主

泵电机负荷和泵站站用负荷。后根据电力公司

要求，又增加 2 台 80 kVA 干式变压器，用于泵

站 35 kV 变电站负荷，最终形成 35 kV 出线共

6 回。此接线方式可保证任 1 回 35 kV 电源线

路故障或检修，都不影响泵站运行，任何 1 台主

变故障或检修，也都不影响泵站运行，满足取水

泵闸的供电可靠性要求。

3.2 6 kV 侧接线

泵站 6kV 母线为电动机母线，采用单母线

分段接线，设分段开关 。此接线运行方式灵

活，每段母线分别接 3 台主泵电机及 1 台 6 站

用变。6 kV 站用变压器为 6 kV 同步电动机的

励磁电源。

3.3 0.4 kV 侧接线

泵站 0.4 kV 母线采用单母线分段接线，设

分段开关 。此段母线的设置主要考虑保证取

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 20 —

水闸、泵站辅机、控制设备、照明等系统的用电

可靠性及运行方式的要求。

4 变压器选择

取水泵闸主变负荷为 6台 3 150 kW主泵电

机及电机励磁负荷，主变计算容量根据 GB/T

50265—97《泵站设计规范》的规定进行选择，

单台主变容量为 20 000 kVA。

站用变压器在非咸潮期主要承担取水闸启闭

机、泵房渗漏水泵、消防水泵、门机、检修电源、照

明动力等负荷，在咸潮期还要承担泵站辅机设备

等负荷，根据 GB/T50265—97《泵站设计规范》

的规定进行选择，单台站变容量为 1 000 kVA。

5 高低压配电设备

35 kV 及 6 kV 开关设备可采用普通金属铠

装成套柜或金属封闭充气式开关柜 C-GIS。考

虑取水泵闸位于长江口入海处江面中，环境条

件差，空气潮湿、凝露，普通金属铠装成套柜

受潮湿、盐雾等环境条件影响。而金属封闭充气

式开关柜 C GIS 能满足恶劣环境条件下使用

要求，设备可靠性高、安全性能好，且能满足用

户对开关设备小型化、免维护、智能化的要求，

为自动化运行创造条件。保证工程对供电系统

的可靠性要求。

虽然充气式开关柜价格高于金属铠装成套

柜，但从工程运行要求、环境条件要求、设备工

作性能等因素考虑，取水泵闸 35 kV 及 6 kV 开

关柜均选用金属封闭充气式开关柜 C-GIS。由

于 C-GIS 柜采用免维护产品结构，还可以大大

降低维修工作，减少了维修的费用。

6 电气设备布置

取水泵闸的主泵房、副厂房（控制楼）、

35 kV 开关站紧挨着布置。主泵房内布置 6 台

主泵电机，起动柜、励磁变及励磁控制柜、主

泵 PLC 柜布置在主泵电机旁的独立间隔内。

副厂房（控制楼）为两层布置，底层布置 6

kV 和 0.4 kV 开关设备以及站用变压器。层走道

可以通向主泵房的安装场。2 层布置泵闸中控

室、继保室、交接班室、值班室、电气试验室、

会议室等房间。

取水泵闸设站变合一的 35 kV 开关站，采

用户内型布置，开关站设在副厂房的端头，为 2

层建筑。1 层布置有 35 kV 开关室和主变室。2

层设有变电站继保室。

泵闸电缆通道利用主泵房副楼及 35kV 开

关站下方的空箱结构，安装有电缆桥架，作为通

向主泵房的电缆通道。

7 结论

青草沙水库取水泵闸工程所处环境恶劣，

地理位置特殊，结合本工程的重要性及用电负

荷的高可靠性要求，在长兴岛电网现有供电条

件下，取水泵闸工程供电电源的选用完全满足

二级负荷的供电要求；所选用的电气设备能满

足恶劣环境条件下运行要求，能确保工程在咸

潮期及盐峰间期从长江取水、抢水的运行要求，

从电气设计方面为青草沙水库蓄水安全运行提

供了可靠的保障，从而使青草沙水库蓄水满足

上海市的供水需求。

·简讯·

上海西干线改造工程主体工程完工

近日，被列入上海第四轮环保行动计划重点工程——西干线改造工程主体工程完工，为整个工程年底全面完成打下关键

一役。

新蕴藻浜泵站污水泵站是上海市西干线改造工程中的主体工程，新蕴藻浜泵站位于蕴藻浜南侧、规划富长路东侧绿化带

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 2 —

控制线外，占地面积约 81 978 m2，泵站设计流量为 4.04 m3/s，新建泵站包括调蓄处理池 1 座，是目前上海市正在建设的基

坑开挖面积最大的调蓄池工程。

截至目前，已完成主泵房、调蓄池下部及上部的沉淀池、管理用房、加药间土建及设备、进出水井、紧急排放口，泵房的上

格栅房及设备安装，道路工程已完成 50%，该工程总投资约 4 870 万，预计 3 月底全部完成。

（摘自《中国水利网站》2010-02-25）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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长江口北港上口近期河势演变初探

吴 焱 黄国玲 关许为

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 概述

长江口南支以下河段近年来演变迅速，而

其中尤其以南北港分流口的演变最为剧烈。历

史上随着北港进口上下迁移的变化，南支河段

及南北港分流口会相应产生较大的河势调整。

所以说北港上口的演变是南支下段及南北港分

流口演变的重要影响因素。近年来，虽然南支

河段一系列工程的实施对南支河段的演变产生

了一定影响，但由于上游水流条件是其演变的

主要动因，同时本河段河势尚未得到有效控制，

故其历史上的自然演变规律仍在，并对南支下

段的河势演变起着重要作用。

北港上口河段位于南北港分流口附近，历

史上其分流通道在七丫口~堡镇港段上下变

迁，其近期河势变化见图 1。

图 1 北港上口近期河势图

2 北港上口历史演变规律

南北港分流口是长江口的第二级分叉口，

它上承南支下段，下接南、北港河段。南北港分

流口河段暗沙罗列，变动频繁，特别是新浏河

沙、中央沙、扁担沙的互动分合，对南、北港河势

产生较大影响，分流口显示出周期性的冲淤进

退与上下摆动规律。

南、北港分流口的位置及分流通道的演变

是不稳定的。历史上 1861 年至 2000 年，南、

北港分流口各经历了三次上提、下移的变迁，

其上下摆动范围基本发生在浏河口至石头沙附

近。由于水流切滩产生新的通北港分流通道有

四次，见表 1，通北港分流通道分别为老崇明

水道、中央沙北水道、南门通道、新桥通道。

表 1 北港分流通道变化表

通道 通道名称 产生时间

（年）

消亡时间

（年）

存在时间

（年） 备 注

北港

通道

老崇明水道 1861 年 1926 年 66 年

中央沙北水道 1920~1921

年 1981 年 61 年

南门通道 1976 年 1982 年 7 年

新桥通道 1982 年 目前继续在演变

新新桥通道 2001 年 目前已经开始萎缩

北港分流通道历史上总的演变规律是：由

于南支下段暗沙不断冲刷下移，通往北港的分

流通道上口逐渐下移，分流通道逐步偏转、扭

曲、泄流不畅，当北港分流通道上口位置距石头

沙钢标距离小于 6.0 km 左右时，分流通道开始

萎缩，直至消亡，最终通过切滩在上游浏河口附

近形成新的分流通道取代老通道，然后进入新

一轮的循环演变。在每一次循环演变过程中，

由于上游河段来水来沙的变化，以及河段地形情

摘 要 近年来，由于长江口南、北港分流口河段相关河势控制工程的实施，北港上口河势的演变规律产生了一

定的变化。尤其是近期，北港上口河势正处于调整之中，其演变不仅关系着青草沙水库工程的安全及效益的发

挥，更对长江口大河势的演变起着重要作用。

关键词 北港上口 河势 演变规律

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 22 —

况的不同，各次循环演变过程的周期有所不同。

3 北港上口近期演变分析

3.1 新桥通道及新新桥通道平面变化

随着南门通道的萎缩，在南沙头通道形成的

同时，下扁担沙上沿-5 m 线贯通形成新桥通道。

不久， -10 m 等深线伸入该通道，1982 年，

中央沙北水道消亡，新桥通道发展成通北港的主

要通道。新桥通道在 1998 年以前发展较快，其

后新桥通道处于相对稳定期。2001 年，新桥通

道又出现新的演变特征，中央沙咀下移至距石头

沙钢标 11.9 km 时，扁担沙南缘-10 m 线切开，

形成新南沙头和新新桥通道，新新桥通道形成之

初发展迅速，相应新桥通道则出现衰退迹象。

为进一步分析新桥通道和新新桥通道的变

化情况，统计了两通道 -5 m、-10 m 槽容积变

化，见表 2。从表中可以看出：2001~2005

年，新新桥通道自形成以来发展较快， -5

m、-10 m 槽容积均大幅增长，而新桥通道-5 m

槽容积相对稳定，但-10 m 槽容积有所减少，

说明新桥通道有一定萎缩。2005 年以后，新桥

通道和新新桥通道的演变出现了新的变化，尽

管 2007 年 2 月新桥通道下口出现-10 m 槽局部

中断的现象，且通北港的新南门通道出现下移，

但新桥通道的 -5 m、 -10 m 槽容积均开始增

长，而新新桥通道则出现衰退迹象，说明新桥通

道仍具有生命力。

表 2 新新桥通道、新桥通道 -5 m 与 -10 m 槽

以下容积（单位：万 m3）

年份 新新桥通道 新桥通道

-5m -10m -5m -10m

2001 150 0 9025 2274

2002 1149 29 8808 2322

2003 1761 61 8507 1800

2005 1974 127 9079 1944

2007 1682 73 9809 2031

注：容积计算范围：120°28′～120°34′，高程为理论基面。

近年来，由于下扁担沙南侧上冲、下淤，并

不断向下游延伸，新新桥通道上口进流不畅，新

新桥通道开始不断萎缩，并呈顺时针方向偏转，

目前 -5 m 槽已中断，并逐渐演变成单一的涨

潮沟，由于新新桥通道过流的减少、新浏河沙头

部潜堤工程以及南沙头通道限流工程的实施，

新桥通道相应过流增加，所以新桥通道有所发

展，但由于南侧青草沙北堤护底工程的保护及

北侧新南沙头的南逼，新桥通道主要向纵深发

展，深槽有所南逼。

图 2～图 4 分别为北港上口段 2006～2009

年 -2 m、 -5 m、 -10 m 等深线变化图。由图

可以看出，新南沙头 2006～2009 年有较大幅

度的下移，其中沙体-2 m 等深线下移约 2.6 km，

-5 m 等深线下移约 2.9 km。随着下扁担沙尾

部南侧的不断淤涨下延，新新桥通道进一步萎

缩，加上南沙头通道限流工程的实施，使得新桥

通道过流相应增加，新桥通道上口近年有所发

展，进口北侧-5 m 等深线有所冲刷，-10 m 槽

断面有所展宽，并向逆时针方向偏转；新桥通

道中段由于南侧青草沙北堤上段护底工程的保

护，深槽南移的趋势有所减缓，但南侧岸坡不断

陡化，同时新南沙头顺着水流流向与青草沙北

堤平行向下移动，使新桥通道下段有所缩窄。

由于新桥通道过流的进一步增加，通道水动力

条件增强，对新南沙头南压的趋势有所抑制；但

南侧岸滩不断冲刷后退，2009 年新桥通道下段

-10 m 槽再次贯通，深槽向窄深方向发展。

图 2 北港上口近年 -2.0 m 等深线变化图

3.2 新桥通道断面变化分析

自 2001 年新新桥通道形成并迅速发展，相

应新桥通道则出现衰退迹象；但 2005 年以后，

随着下扁担沙尾部南侧、新南沙头、新浏河沙以

及中央沙头部等相互之间新的调整，新桥通道

又有所发展，尤其是近两年来，随着新浏河沙头

部潜堤工程和南沙头通道限流工程的实施、新

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 23 —

新桥通道的萎缩，新桥通道过流能力得到进一

图 3 北港上口近年 -5.0 m 等深线变化图

图 4 北港上口近年 -10.0 m 等深线变化图

步加强，进入北港的南沙头通道~新桥通道平

面轴线将得到进一步稳定，所以新桥通道与新

新桥通道的演变是相对复杂的，下面进一步从

断面变化来分析其近期演变。

为了对新桥通道近期 2007年 12月至 2009

年 9 月断面变化作进一步分析，对新桥通道取

了 I~IV 四个代表断面，其位置见图 5。由 I~

IV 代表断面变化图可以看出，新桥通道上段北

岸原来不断淤涨南压新南沙头，近年来随着南

岸的相对固定，2008 年以后新桥通道上段北侧

岸坡有所冲刷，南侧岸坡继续陡化，见图 6 中

I、II 断面；新桥通道中下段 III~IV 断面深槽继

续南逼，南侧岸坡不断陡化，相应的北侧随着新

南

图 5 代表断面位置示意图

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 24 —

图 6 新桥通道代表断面近年变化图

沙头的下移不断淤涨，河道断面向纵深发展。

4 结论

（1）北港分流通道历史上经历了自形成后

迅速发展，下口基本稳定在堡镇港一带，上口逐

渐下移，而后分流通道逐步偏转、扭曲、泄流不

畅，当北港分流通道上口位置下移至距石头沙

钢标距离小于 6.0 km 时，分流通道开始萎缩，

直至消亡，最终通过切滩在浏河口附近形成新

的通北港分流通道取代老通道，然后进入新一

轮的循环演变。

（2） 近期由于下扁担沙南缘向下游淤涨延

伸，新新桥通道逐步萎缩，新桥通道水动力有所

增强，通道保持畅通，并向纵深发展；同时，由于

新浏河沙头部潜堤工程、南沙头通道限流工程、

青草沙北堤护底工程的实施，以及新南沙头的

南逼下移，新桥通道近期有所偏转扭曲，其进一

步发展受到限制。

（3） 现状北港分流通道上口附近近期正处

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 25 —

于变化之中，由于受上游河段水流条件的影响，

同时上游河段河势控制工程尚未实施，北港分

流通道原来的周期性演变规律仍然比较明显，

目前的工程措施还不足以完全改变历史上自然

状态下的演变规律，所以近期北港分流通道的

演变仍然是以历史演变规律为主，周边控制工

程对其有一定程度的影响。

参考文献：

[1] 上海勘测设计研究院，上海市水利工程设计研究院 .

青草沙水库保滩工程规划 [R ] .上海：上海勘测设计

研究院， 2010.

[2] 上海青草沙原水工程有限公司，上海勘测设计研究

院，上海市水利工程设计研究院 .青草沙水库工程河

势影响综合分析报告 [R ] .上海：上海勘测设计研究

院， 2007 .

[3] 上海勘测设计研究院，上海市水利工程设计研究院 .

青草沙水库围堤施工阶段局部地形动态变化分析报

告（ 2007 年 12～ 2009 年 4 月） [R ] .上海：上海勘

测设计研究院， 2009.

·简讯·

让河道成为世博流动风景

波光粼粼，蒹葭苍苍，市民悠然垂钓，稚童欢快嬉戏。这是在上海浦东世博区域见到的富有诗意的优美水景。原先“脏、

乱、臭、塞”的春塘河、同汾泾等河道，如今碧波荡漾，鱼儿游弋。通过着力挖掘河道的生态、文化、游憩“潜质”，上海浦东新区世博

区域内的众多河道已成为亮丽的“流动风景”。

自 2008 年起，世博会中心区的浦东新区三林世博功能区域内的 17 条骨干河道、69 条中心河道先后实施了“底泥疏浚、护

岸建设、绿化种植、截污纳管”四管齐下的综合整治。为重现人水和谐之景，设计和建设者们颇费心思：每一条景观河道都以香

樟、垂柳为基调，再布置樱花、海棠、合欢等特色树种，实现一河一品、四季有景；两岸种植的近 80%都是乡土树种，野茭白等

水生植物重现水乡风情……

“流水不腐”，黑臭河道变景观首先要打通水系，增加水动力。上海水务部门运筹帷幄，凭借“黄浦江引水—川杨河调水—白

莲泾排水”的优势，使治理后的 80 条河道“血脉相连”，流淌“新鲜血液”。三林北港—西新港—杨思港—川杨河形成一个“小循环”；

三林塘港—中汾泾—川杨河—白莲泾是个“大循环”，整个水系由此“盘活”。 这些景观河道不仅“中看”，还成为市民休闲的好去

处。紧邻世博家园的中汾泾，承担着该地区防汛排涝、水资源调度和美化自然环境的重任，由川杨河至三林港地段，全长 2.3 km。

这里过去河道淤积，水体黑臭，严重影响了周边的生态环境和防汛排涝功能。为此，政府投资 1.2 亿元用于疏浚河道，新建护

岸，截污纳管，沿岸绿化等。如今，新设计的生态岛上绿树葱茏，鸟语花香，居住在附近明丰花园的居民每天都来散步、休闲。

地处三林的春塘河，如今草木葱茏，水鸟飞翔。为改善水环境，政府部门投入资金予以整治，全长 800 m 的河道，疏浚土方

1.9 万m3，两岸绿化 5 700 m2，块石护岸 1 600 m，并拆除了违章建筑物。整治后，还在岸边引入活水，兴建了一个以湿地植

物为主，充满野趣的大型公共绿地。东西横贯世博家园、全长 4.2 km 长的三林塘港，早在宋代郏亶的《水利书》中就有记载。

水环境整治为三林老街的重建夯实了基础，三林镇老街风貌不久也将恢复，老街古韵将与世博新意相融。

（摘自《中国水利网站》2009-12-30）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 25 —

关于电厂建设项目水土保持监测工作的体会和探讨

陈 琴

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 前言

近年来，随着经济的飞速发展，电力供应日

益紧张，为满足电力、电量日益增长的需要，全

国各地火力发电厂如雨后春笋不断涌现。我国

的基本国情、现阶段的突出水情和水土流失的

严峻形势，决定了加强水土保持、防治水土流

失，已成为一项重大而紧迫的战略任务。根据

《水土保持生态环境监测网络管理办法》（水利

部 2000 年第 12 号令）和 GB/T22490—2008

开发建设项目水土保持设施验收技术规程的规

定，开发建设项目在开工建设过程中必须依据

审批的水土保持方案报告书开展水土保持监测

工作，落实水土保持方案中主体工程设计和方

案新增水土保持措施实施情况，完善水土保持

设施，治理因工程建设可能引起的水土流失。

本文结合火力发电厂水土保持监测实践谈谈个

人体会，并对水土保持监测过程中发现的问题

进行初步探讨。

2 水土保持监测的必要性

水土保持监测是水土保持预防、监督和治

理工作的基础，也是类似工程实施的重要依据。

工程兴建过程中土石方开挖、填筑及堆放调运

等均会形成对地表的扰动和原生态环境的破

坏，产生大量裸露的开挖面，改变原有土地的利

用性质，损坏部分水土保持设施，降低水土涵养

能力，为适时监控施工过程中的水土流失，及时

掌握水土流失的动态变化情况，以便采取切实

有效的水土流失防治措施，防止水土流失对周

围环境的影响，因而工程建设过程中同步进行

水土保持监测尤为必要。

国家从“十五”开始就加大了水土保持工作力

度，要求开发建设项目建设单位严格执行水土

保持“三同时”制度，开展水土保持工作。近几年，

政府部门高度重视水土保持工作，已将水土保持

列入工程专项验收。

3 电厂建设项目水土保持监测

工程建设过程中，水土保持措施的技术、经

济合理性、可行性和可操作性以及建设单位和

施工单位增强水土保持意识是避免工程中水土

流失的决定性因素。水土保持监测首先须根据

SL277—2002 水土保持监测技术规程要求确定

工程水土保持监测内容，了解水土保持监测重

点，布设水土保持监测点，运用水土保持监测方

法开展监测和调查工作，并对监测与调查数据

进行采集整编、汇总、统计和总结分析，对不足

之处提出水土保持整改意见函，针对存在的问

题提出整改建议。

3.1 水土保持监测内容

电厂水土保持监测工作必须先了解工程建

设过程中诱发增加的水土流失因子、对周围环

境可能产生的影响、新增的水土流失类型及增

加的区域，才能明确水土保持监测的内容。电

厂水土保持监测内容主要包括以下 4 个方面：

（1）水土流失及其防治因子：主要包括降

雨、地形地貌、地面组成物质及其结构、植被类

型及其覆盖度、施工工艺及方法、水土保持设施

和质量等。

（2）水土流失状况：包括土壤侵蚀类型、水

土流失强度、面积、分布、程度及流失量等。其

中临时堆土场、弃土弃渣场和取土场需重点监

测，包括堆（弃）土、堆（弃）渣量、土渣类型、堆

摘 要 结合近几年火力发电厂水土保持监测工作实践，谈谈对电厂水土保持监测过程中的一点体会，并对水土

保持监测过程中发现的一些问题进行初探。

关键词 火力发电厂 水土保持 监测 体会 探讨

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 26 —

放情况（面积、高度、坡长、坡度等）。

（3）水土流失危害：包括对土地利用及其

土壤植被影响，下游河道泥沙、洪涝灾害、植被

及生态环境变化、项目区及周边地区社会、经济

发展的影响。

（4）水土保持工程措施及效果：包括实施

的工程措施和植物措施等各类防治工程的类

型、分布、数量、质量和效果，水土保持工程自身

的稳定性、完好性、运行情况，土地整治、耕地恢

复效果、植被恢复情况以及临时防护措施等控

制水土流失、改善生态环境的作用。

3.2 水土保持监测重点

着手水土保持监测应先了解项目区水土流

失类型，明确工程水土保持监测重点地段。如

南方地区，一般为降水面蚀、地表径流冲刷引起

的水力侵蚀及人类开发活动造成的水土流失，

因而施工开挖面、施工期间弃土（渣）场、取土

（石）场、临时堆土（渣）场、运行初期贮灰场以

及对周围水土流失敏感区、重要水体等的影响，

应作为发电厂水土保持监测重点。

3.3 水土保持监测点布设

水土保持监测点布设应具有针对性、代表

性、长期性及系统性，应根据工程各地段土壤侵

蚀类型、施工特点、水土流失类型、强度、危险程

度等因素来确定监测点，监测点应满足工程长

期观测的要求，布设的方式与密度应根据工程

监测任务的需要来确定。

3.4 水土保持监测方法

开发建设项目水土保持监测常采用定位监

测、实地调查和现场巡查抽样调查相结合的方

法，大型建设项目还可以采用遥感监测方法。

火力发电厂属于点面工程，监测方法大多以地

面定位监测为主，实地调查为辅，近几年水土保

持监测工作中，电厂主要采用的定位监测法有

控制站观测法、坡面小区观测法和简易水土流

失观测场法。

3.4.1 定位监测法

（1）控制站观测法

此方法适用于扰动面积大、弃土弃渣比较

集中的开发建设项目。水土保持监测期间，一

方面利用电厂已有的临时排水系统及沉淀系统

进行监测，通过对雨水泵站或集水井等外排口

出水水体定期进行含沙量监测，同时结合收集

的雨水资料和汇水面积计算整个工程的土壤流

失量及流失强度，了解工程建设过程中对外界

环境水土流失的影响情况；另一方面通过收集、

调查定期清理路边排水沟及各沉淀池淤积泥沙

的次数、淤泥厚度、淤泥量等资料和定期采样分

析相应区域泥沙的容重，计算整个工程区的水

土流失拦截效果。

（2）坡面小区观测法

除砾岩堆积物外，坡面小区观测法适用于

各种类型的开发建设项目。水土保持监测过程

中，应根据工程实际情况分别设置原地貌和扰

动地貌径流小区，以便比较分析，原地貌小区设

置时应尽可能保留原状自然条件，若能获取较

为可靠土壤流失背景调查资料，可以不设原状

土径流小区。

布设的坡面小区应具有代表性、可比性、可

操作性、便利性、长期性等特点，以确保监测

数据的准确性和可靠性。坡面侵蚀小区规格一般

为整个坡长长度×宽(2.5 m)，小区边界可用木

板、水泥板、铁皮或其他防湿材料围成矩形，

边墙高出地面 10 cm，埋入地下 20 cm，小区

底端做收集槽、导流槽、沉沙池，定期观测沉沙

池内泥沙淤积量，采样、分析泥沙含量，计算土

壤流失强度。侵蚀小区剖面见图 1。

图 1 侵蚀小区剖面见图

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 27 —

（3）简易水土流失观测场法

简易水土流失观测场法又名测钎小区法，

此方法适用于暂不受干扰或干扰比较少的弃土

弃渣场水土流失的监测，主要用于观测降雨量

与降雨强度对水土流失的影响，测钎小区选址

时应尽量避开弃土场外围来水的影响，而且布

设小区最佳时期应选择在汛期之前。

测钎小区规格为将φ0.5~1 cm、长 50~

100 cm 类似钉子形状的钢钎按一定距离（视坡

面面积而定，在监测过程中我们一般设上下、左

右间距分别为 1.5m）分上中下、左中右纵横各

3 排沿坡面铅垂方向打入坡面，钢钎钉帽与坡

面齐平，并在钢钎钉帽上涂上红漆，编号登记

入册，并设置 3 根沉降对照钢钎，观测土体沉

降情况见图 2。每次大暴雨后、汛期终了及时

段末，观测钉帽距地面高度，计算土壤侵蚀深

度和土壤侵蚀量。同一区域可以同时采用坡面

侵蚀小区和测钎小区进行平行监测，以保证监

测数据的准确性。

图 2 钢钎布置示意图

3.4.2 实地调查法

电厂水土保持监测过程中，实地调查内容

主要包括以下几点：

（1）通过当地气象站收集获得项目区降雨

量及气象动态资料，特别是短历时暴雨情况。

（2）调查、记录各施工单元在施工过程中

的地形地貌变化、水系调整、土地利用变化、扰

动土地面积、损坏水土保持设施数量、水土流失

面积等因子的变化情况。

（3）调查和实地丈量施工过程中土石方开

挖与回填量、弃土弃渣量。

（4）调查各项水土保持防治措施的面积、

数量、质量，工程措施的稳定性、完好性和运行

情况。

（5）汛期开始和每次暴雨过后，对工程区

域重力侵蚀情况进行巡查，查清发生重力侵蚀

的地点、类型、原因和面积。

（6）调查整个场地林草措施的成活率、保

存率、覆盖度、密度等生长情况及植物措施面积

变化情况，每年春、秋季着重调查树高、胸径、地

径、郁闭度及密度等植被生长发育状况。

（7）调查施工期间水土流失对周围敏感

区、重要水体等产生的影响。

3.5 水土保持监测频次

电厂工程属于生产类项目，监测范围一般

等同于工程水土流失防治责任范围，监测时段

分为施工准备期、工程建设期和生产运行期。

具体监测频次如下：

（1）定位观测频率

地面定位观测每年 4~10 月（汛期）为主监

测期，每月观测 1 次，11 月至翌年 3 月（非汛

期）为辅观测期，汛前、汛后各观测 1 次，监测

时段一般在雨后监测，降雨大于 50 mm/d 加测。

（2）调查监测频率

调查监测频率每年 1～2 次，并进行不定期

巡查，发现异常情况及时提出整改意见，并督促

施工单位采取对策措施。

3.6 水土保持监测数据的处理

水土保持监测成果作为水行政主管部门的

水土保持监测管理和水土保持专项验收技术依

据，同时也为同类工程水土流失防治措施的科

学设计提供技术基础，因此作为水土保持监测

人员有责任提供客观、准确的监测成果。

监测结果可以结合美国通用土壤流失方程

（USLE）A=R·L·S·K·C·P 进行区域之间的类比

和推算。式中：A——土壤侵蚀强度；R——

降雨侵蚀因子；L——坡长因子；S——坡度因

子；K——土壤可蚀性因子；C——植被覆盖因

子；P——措施控制因子。不同性质的土壤，

侵蚀效果差异很大。影响通用方程水土流失的

因素主要包括：土壤的物质组成、容重、颗粒结

构粒径、坡度、坡高、面积、土壤有机质含量、

土壤渗透性、降雨侵蚀力、植被覆盖因子等，搞

清不同区域相同因子之间的可比度，结合监测

点的监测数据推算整个工程区域土壤侵蚀强

度。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 28 —

4 水土保持监测过程中发现的问题及对策

4.1 发现的问题

监测过程中发现，多数火力发电厂在贯彻

落实水土保持“三同时”方面，取得了骄人的成

绩，施工期间根据工程需要均采取一定的临时

防护措施和临时排水措施，工程中的水土流失

得到有效控制。但是工程施工过程中并非尽善

尽美，在水土保持监测过程中发现仍存在一些

问题。具体表现在以下几个方面：

（1）建设单位接受和认可全面开展水土保

持监测工作的必要性、重要性还有待进一步加

强。

（2）水土保持监测工作的开展往往滞后于

项目主体工程建设，有的甚至是在建设工程完

工后才实施，大大削弱了水土保持监测工作应

该达到的效果和意义。

（3）水土保持监测工作制度和技术标准尚

不健全，尚未形成高效运作的工作机制和统一

协调的技术体系。

（4）项目建设过程中，对临时弃土弃渣场

“先拦后弃”的原则执行情况不到位。

（5）施工前期未按照水土保持方案报告书

要求剥离表层土，留存作为后期绿化覆土和土

地整治土源，到工程后期实施植物措施时，只

能商购绿化覆土，造成土地资源的破坏和浪费。

（6）部分工程虽建有临时排水系统和沉淀

系统，但由于管理不善，部分排水沟损坏，沉沙

池堆满杂物，导致整个电厂施工场区排水系统

无法贯通，部分路面和场地积水。

(7) 临时弃土弃渣场和临时施工设施区的

后期土地整治和植被恢复工作滞后，该措施大

多是在水土保持监测单位和技术评估单位多次

向建设单位提出整改意见函以及工程即将进行

水土保持专项验收的急迫情形下，建设单位才

落实相关措施。

4.2 对策

本人认为要从根本上解决以上问题，除应

坚持水土保持“三同时”制度和各项法律法规之

外，还可以从以下几个方面着手解决：

（1）从项目立项开始适时追踪，使建设单

位的水土保持执行力和监测单位行为受控。

（2）加强水行政主管部门的监督检查，不

仅可以促进水土保持方案的落实，还可以提高

建设单位的水土保持意识和重视程度。

（3）加强社会舆论监督作用，使项目执行

“三同时”制度的各个环节都围绕水土保持生态建

设的理念，按法律法规的相关要求开展工作。

5 结语

随着水土保持专项验收工作的积极开展，

结合本人近几年的水土保持监测实践，深深感

到水土保持监测工作的程序化和规范化，还需

要全社会的参与和共同努力，水土保持监测工

作任重而道远。

（上接第 63 页）

接地产品的种类很多，各自特点和优势也

不一样，设计时应根据不同情况合理采用合适

的接地产品，以达到最好的接地效果。

参考文献：

[1] DL / T 6 2 1— 1 9 9 7 交流电气装置的接地 [ S ] .北京：

中国电力出版社， 1997.

[2] DL /T 620— 1997 交流电气装置的过电压保护和绝

缘配合 [S] .北京：中国电力出版社， 1997.

[3] G B 5 0 0 5 7— 9 4 建 筑 物 防 雷 设 计 规 范 [ S ] .北 京 ： 中

国

计 划 出版社， 2000.

[4] 防雷规范标准汇编 .中国气象学会雷电防护委员会，

2005.

[5] 苏邦礼、朱文坚 .建筑物避雷与接地 .华南理工大学

出版社， 1988.

[6] 熊礼俭 .风力发电新技术与发电工程设计、运行、维护

及 标 准 规 范 实 用 手 册 [ M ] .中 国 科 技 文 化 出 版 社 ，

2 0 0 6 .

[7] 李 景 禄 、 胡 毅 、 刘 春 生 .实 用 电 力 接 地 技 术 [ M ] .北

京：中国电力出版社， 2004.

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 29 —

浅谈水库建设项目初期蓄水期间水环境保护措施

方 宁 郑磊夫 史云鹏

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 总论

人类社会出于生存和发展的需要，都试图

控制水资源。根据历年水资源利用的经验来

看，从供水、引水灌溉，到建设水电站，水库的建

设起了至关重要的作用。而环境影响评价在水

利水电行业日趋成熟，水环境问题的关注点越

来越全面，从水环境影响分析到水环境保护措

施的落实逐渐完善，但是水库的初期蓄水期很

容易被忽略，虽然只是短短几个月，若不采取

有效的保护措施，水库周边乃至整个区域的环

境将遭到破坏。本文将结合典型的水库建设项

目，以江西峡江水库为例，对水库初期蓄水期

间的水环境保护措施进行初步探讨。

2 典型水库建设项目概述

江西峡江水利枢纽工程位于赣江中游下

端，是一座以防洪、发电、航运为主，兼有灌溉等

综合利用功能的水利枢纽工程。峡江水库属于

河道型水库，主要作用为蓄水削峰，降低洪水

位，提高赣江中下游沿江两岸保护区的防洪标

准等。水库正常蓄水位 46 m，总库容 11.87×

108 m3。水库淹没面积较大，工程设计初期蓄

水时间为汛期，初定为 8 月份。水利枢纽上游

有赣江吉安饮用水源区、吉水上饮用水源区、吉

水下饮用水源区和乌江吉水饮用水源区，库区

内有多个水厂的取水口；下游有赣江峡江、新干

和樟树 3 个饮用水源区，另有鲥鱼繁殖保护区

等环境敏感目标。峡江水库蓄水时间较短，涉

及的敏感目标较多且均为重点保护目标，情况

较复杂。水库初期蓄水对水库水质、下游河道

水质、库周及下游人群健康和生态环境产生短

期的不利影响较突出，因此采取有效的初期蓄

水期环境保护措施非常必要。

3 初期蓄水对环境影响分析

3.1 库底污染物对库区水质的影响

由于水库蓄水初期淹没大面积的土地、房

屋、农田、植被和一些可能释放污染物质的场所

如畜厩、厕所、墓地等，为营养盐、有机污染物

及其他易溶解于水的污染物质提供了释放条件，

并在水库水体中积累、分解、扩散，同时消耗水

中的溶解氧，增加水库蓄水初期的有机污染负

荷和营养物质负荷。同时，库区搬迁残留物如

生活垃圾、粪便污水、家禽牲畜废弃物等有机污

染物及营养物质以及自然环境中生物尸体分解

后的腐败物质、细菌、寄生虫等被水库截留。受

上述因素影响，初期蓄水期间，库区内水中悬浮

物、耗氧量、营养盐、细菌等有机污染类物质将

增高，出现短期的“水质浑浊现象”，水库水质相

对较差。相关资料表明，“水库在蓄水后的前三

年，细菌总数及其生物量增长 1.5～20 倍，异

养细菌增长 3～10 倍，但以后将逐渐降低”。上

述影响可通过水库蓄水前的库底清理予以减

缓。

3.2 对下游水量的影响

水库初期蓄水期间，下泄流量与历年同期

相比有所减少。下泄水量减少，下游取水及河

道生态需水量将受到影响。此外，下泄水量的

减少将直接引起下游水环境容量的减少。

3.3 对下游取水水质的影响

水库初期蓄水期间下泄流量减少，在区域

摘 要 水库初期蓄水期间对水库周边乃至整个区域的水环境将产生的短期影响不可忽视，但目前环评工作中大

多只注意到库区土壤有机物的释放对水库的营养状态产生的威胁，而并未重视其对下游水环境产生的影响。文章

结合江西峡江水库建设项目，对水库初期蓄水期间的水环境保护措施进行初步探讨。

关键词 水库 初期蓄水 环境影响评价 水环境保护措施

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 30 —

排污总量不变的情况下，可能导致下游排污段

水质变差，从而影响到下游取水口水质，给下游

赣江河段水厂的取水水量及水质条件、农业灌

溉以及生态需水等产生一定的不利影响。

4 初期蓄水期水质保护措施

4.1 加强初期蓄水前的库盆清理

水库蓄水前，应针对淹没区卫生现状及可

能对水库水质带来的不良影响，按照水库库底

清理的要求进行卫生清理。对库区淹没范围内

营养物质含量较高的耕植土进行剥离，剥离的

营养丰富的表土可用于库区周边抬田，既保护

了宝贵的农业耕作土壤资源，又可避免残留有

机质浸出污染水质。库底清理后，应通过验收

合格后，方可下闸蓄水。

4.2 合理制定初期蓄水计划

（1）应结合下游生产生活及农业灌溉用水

需要，合理制定蓄水时间，选择下游用水低峰时

段蓄水。同时在满足工程建设要求的前提下，

尽可能延长初期蓄水的时间，以增加坝下流量，

减缓因初期蓄水导致坝下流量大幅度减小对下

游赣江河段水厂取水水质水量、农业灌溉以及

生态需水的影响。

（2）根据环评生态分析计算结果，丰水期

在下泄流量达到 473.32 m3/s 时，才能满足下

游河道生态状态在“良好”状态。工程设计初期蓄

水时间初定为 8 月份，根据河道天然流量及生

态水量计算结果，初期蓄水期间，下泄水量控

制在 475m3/s，可以维持下游河道水生态系统

处于在“良好”状态。

（3）2013 年 7 月底第一台机组具备发电

条件，发电机组满负荷运行时下泄流量为

526.5 m3/s，能满足下泄流量控制要求。当下

泄流量为 475 m3/s 时，发电机组负荷为 90％。

因此当发电机组负荷低于 90％时，需通过泄水

闸补足下泄流量至 475 m3/s。

4.3 严格控制初期蓄水期间区域水污染物排

放

（1）初期蓄水期间下泄流量减少，在区域

排污总量不变的情况下，可能导致下游排污段

水质变差，从而影响到下游取水口水质。因此

在水库初期蓄水期间，应严格控制下游排污企

事业单位的排放，尤其应禁止未经处理的污水

超标排放。

（2）加强对沿岸排污口的监管，依靠各级

政府和环保机构加强对坝址上下游沿岸河段各

排污口的监管，严禁向赣江非法排污，对坝址下

游赣江沿岸的零星排污企业及面源污染也要严

加管理。

4.4 加强水库初期蓄水期间河道渔政管理

由于水库蓄水坝下流量减少较多，鱼类的

生存环境变劣。为了保证下游河段的鱼类生存

条件，并在数量上不受到明显损失，在初期蓄水

期间实行全河段禁捕。

4.5 严格施工期炸药的使用管理

工程爆破施工禁止使用 TNT 炸药，而采用

乳化炸药，以免炸药残留物随着蓄水浸出污染

水质。

4.6 加强下游水厂的保护措施

初期蓄水期间，应加强对坝址下游的水质

监测，及时发布水情（水质、水量）预警预报，使

下游水厂提前做好防范准备。一旦发现水质变

差，应及时采取应急处理措施，可采取延长沉淀

时间，加大絮凝剂的投加量等措施。同时在水

厂取水口设置围栏设施，防止污染物进入取水

口。

5 结语

水库初期蓄水期对环境的影响主要为库区

土壤有机物的释放、下泄的水量和水质 3 个方

面，进而对库区及水库下游的水环境产生影响。

由于水库初期蓄水期一般较为短暂，因此目前

环评工作中大多只注意到库区土壤有机物的释

放对水库的营养状态产生的威胁，而并未重视

其对下游水环境产生的影响。经过峡江水库这

一典型案例初期蓄水期间水环境保护措施的初

探，对以后的环评和工程水环境保护工作具有

指导及经验累积的意义。

参考文献：

[1] 上海勘测设计研究院 .江西峡江水利枢纽工程环境影

响报告书 [R] .上海：上海勘测设计研究院， 2009.

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 31 —

太湖流域航运航道规划综述

俞 琨

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 前言

太湖流域地处长江三角洲南翼，水资源丰

富、河网密布，是我国内河航运最有优势和最具

发展潜力的地区之一，在全国内河航运体系和

区域经济发展中具有重要地位。内河航运具有

运量大、能耗少、成本低等特点，利于节约土地

资源，保护生态环境，同时内河航运建设促进了

沿河产业带的形成和城镇化进程，为区域内主

要港口提供了便捷的集疏运条件，缓解了陆路

交通运输压力，已成为促进区域经济发展的重

要支撑，在综合运输体系中发挥着不可替代的

重要作用。目前，交通部门正逐步规划实施流域

内高等级航道网的建设，提高航道等级。《长江

三角洲地区高等级航道网规划》、《江苏省干线航

道网规划》、《浙江省内河航运发展规划》、《上海

市内河航运发展规划》、《苏州市航道网规划》、

《无锡市航道网规划》、《常州市航道网规划》等

报告已编制完成且部分通过了有关部门审批，丹

金溧漕河等航道的整治工作已开始实施。

2 流域内航道等级现状

1995 年，全国内河航运工作会议确定了以“两

横一纵两网”为重点的建设，“九五”以来，京杭运河江

南段样板航道建成，苏申外港线、苏申内港线、长

湖申线浙江段、杭申线、乍嘉苏线、六平申线等主

要航道相继得到整治。目前，包括太湖流域在内

的长江三角洲地区内河航道里程 3.3 万多 km，

占全国内河航道里程的 28％，其中四级及以上航

道 1 770 km，占区内航道里程的 5.3％，五级航

道 1 600 km，六级航道 4 200 多 km，七级航道近

4 200 km，等外级航道 21 000 多 km。共有码头生

产性泊位 16 000 多个，其中公用泊位 5 600多个，完

成货物吞吐量 4.45 亿 t。杭州、嘉兴、湖州、无锡、

苏州等内河港口已开始经营内河集装箱运输业

务。流域主要航道及现状等级见图 1 及表 1。

图 1 太湖流域航运现状

表 1 流域主要航道及现状等级表编

编

号 航道名称 现状等级

编

号 航道名称 现状等级

编

号 航道名称 现状等级

1 京杭运河 4～5 13 丹金溧漕河 6 25 苏申内港线 3～6

2 长湖申线 4～6 14 德胜河 6 26 杨林塘 7

3 杭申线 4～5 15 芜太运河 6～7 27 外环线 2

4 湖嘉申线 4～6 16 锡溧漕河 6 28 白茆塘 7

5 乍嘉苏线 5 17 锡澄运河 5 29 苏虞线 5

6 杭平申线 5～等外 18 北塘河 等外 30 大浦线、赵家沟 7

7 东宗线 4～7 19 玉祁线 等外 31 大芦线 4

8 杭湖锡线 4～6 20 杭湖锡线 等外 32 川杨河 6

9 梅湖线 4～6 21 锡十一圩线 6 33 油墩港 5～6

10 东苕溪 5～6 22 苏张线 等外 34 黄浦江 3

11 卢墟塘 5 23 申张线 6 35 金汇港、龙泉港 5

12 嘉于线 5～6 24 苏申外港线 4

摘 要 太湖流域水资源丰富、河网密布，是我国内河航运最有优势和最具发展潜力的地区之一，在全国内河航

运体系和区域经济发展中具有重要地位。近年来随着长三角地区经济的发展，对区域航运的要求也越来越高，

航道规模等级不断提升。该文根据近期太湖流域周边省市对航运的规划，收集大量资料，对该区域现有航运规

划进行整理，供今后规划设计参考。

关键词 太湖流域 航运 航道等级 规划

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 32 —

3 流域内航道规划

根据《长江三角洲地区高等级航道网规

划》、《江苏省干线航道网规划》、《浙江省内河

航运发展规划》、《上海市内河航运发展规划》、

《苏州市航道网规划》、《无锡市航道网规划》、

《常州市航道网规划》等报告，目前在太湖流域

内主要航道的规划见图 2 及表 2。

表 2 流域主要航道及现状等级表

编

号 航道名称 现状等级

编

号 航道名称 现状等级

编

号 航道名称 现状等级

1 京杭运河 3 13 丹金溧漕河 3 25 苏申内港线 3

2 长湖申线 3 14 德胜河 3 26 杨林塘 3

3 杭申线 3 15 芜太运河 3 27 外环线 2 4

4 湖嘉申线 3 16 锡溧漕河 3 28 白茆塘 4

5 乍嘉苏线 4 17 锡澄运河 3 29 苏虞线 4

6 杭平申线 4 18 北塘河 4 30 大浦线、赵家沟 3

7 东宗线 4 19 玉祁线 5 31 大芦线 3

8 杭湖锡线 4 20 杭湖锡线 4 32 川杨河 4

9 梅湖线 4 21 锡十一圩线 4 33 油墩港 4

10 东苕溪 4 22 苏张线 4 34 黄浦江 2

11 卢墟塘 4 23 申张线 3 35 金汇港、龙泉港 4

12 嘉于线 4 24 苏申外港线 3

4 航道等级提升对河道规模的影响

根据 GB50139—2004 内河通航标准，结

合有关规划，3 级航道尺度的最低标准为水深

3.2 m，底宽 45 m；4 级航道尺度的最低标准

为水深 2.5 m，底宽 40 m；5 级航道尺度的最低标

准为

图 2 太湖流域航运规划

水深 2.5 m，底宽 35 m；6 级航道尺度的最低

标准为水深 2.0 m，底宽 20 m。弯曲半径不

作硬性规定。具体见表 3。

表 3 航道最低尺寸要求

航道标准 尺寸要求

底宽（m） 水深（m）

3 级 45 3.2

4 级 40 2.5

5 级 35 2.5

6 级 20 2.0

7 级 16 1.5

航道网规划实施后，与现状相比，湖西区、

武澄锡虞区、阳澄淀泖区的河道规模扩大比较

明显，杭嘉湖区河道的局部河段进行了拓宽，其

他区域河道规模总体变化不大，见表 4。

表 4 规划航道规模

区域 航道名称 相关河道 现状河道规模 规划航道规模

底宽（m） 底高（m） 底宽（m） 底高（m）

京杭运河 京杭运河 京杭运河 40 -1~0 45 -0.5

杭嘉湖区、

浙西区

长湖申线 頔塘、太浦河 45~134 -5~0 45 -0.5

杭申线 京杭运河、红旗塘 40~118 -2~0 45 -0.5

湖嘉申线 双林塘、京杭运河 30~49 0~0.5 45 -0.5

乍嘉苏线 京杭运河、平湖塘 40~50 -1~0 40 0

杭平申线 长山河、六里塘 15~80 -1~0.5 40 0

东宗线 白米塘 12~40 0~1 40 0

杭湖锡线 太湖航线、东苕河 45 -1 40 0

梅湖线（西苕溪） 西苕溪 50~80 -4.8~-1.5 40 0

东苕溪 东苕溪 23~69 -3.5~-2.5 40 0

卢墟塘 芦墟塘 28 -0.6 40 0

嘉于线 海盐塘 15 -1 40 0

湖西区

丹金溧漕河 丹金溧漕河 20 0 45 -0.5

德胜河 德胜河 15 0 45 -0.5

芜申线（芜太运河） 芜太运河、太湖航线、太浦河 15~134 -5~0.5 45 -0.5

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 33 —

锡溧漕河 锡溧漕河 15～30 0～0.5 45 -0.5

续表

区域 航道名称 相关河道 现状河道规模 规划航道规模

底宽（m） 底高（m） 底宽（m） 底高（m）

武澄锡虞区

锡澄运河 锡澄运河 20～30 0 45 -0.5

北塘河 北塘河 8～10 0.5 40 0

玉祁线（五牧河） 五牧河 30～35 0 40 0

杭湖锡线（直湖港） 直湖港 20～30 0.5 40 0

锡十一圩线 十一圩港、东青河 20~39 0~1.3 40 0

苏张线 张家港 20 0.5 40 0

申张线（张家港） 张家港、吴淞江、蕴藻浜 30~60 0~1.2 45 -0.5

阳澄淀泖区

苏申外港线 澄湖、淀山湖、拦路港、泖河斜塘 22~130 -5~-0.5 45 -0.5

苏申内港线 吴淞江、蕴藻浜 40~150 -3~-0.2 45 -0.5

杨林塘 杨林塘 10~11 -0.5~0.5 45 -0.5

外环线 2 15~20 0~0.5 40 0

白茆塘 白茆塘 24~32 -0.5~0.2 40 0

苏虞线 20~60 -0.4~0.5 40 0

浦东浦西区

大浦线赵家沟 浦东运河 10~20 -1~-0.5 45 -0.5

大芦线 大治河 64 -2 45 -0.5

川杨河 川杨河 20~30 -1.6 40 0

油墩港 油墩港 30~50 -1 40 0

黄浦江 黄浦江 74~580 -18~-5 70

金汇港 金汇港 44 -2 40 0

龙泉港 龙泉港 12~44 -0.7~-0.5 40 0

5 结语

本文根据《长江三角洲地区高等级航道网

规划》、《江苏省干线航道网规划》、《浙江省内

河航运发展规划》等一些航运规划，比较全面的

对属于太湖流域内的航道进行整理综述，以图

表形式对流域内航道现状布局、规划布局、现状

等级、规划等级、航道河道规模等整理使得航道

的规划更加直观，同时对航道所在河道也进行了

相关的整理，丰富了流域内关于航道规划上的资

料，为今后流域内防洪、水资源分配、水环境治理

等规划水利工程实施时提供工作上的便捷。

参考文献：

[1] 上海勘测设计研究院 .太湖流域综合规划－涉水行业

协调意见 [R] .2009.

[2] 交通部长江水系航运规划办公室 .长江三角洲地区高

等级航道网规划 [R] .2004.8.

[3] 江苏省交通厅 .江苏省干线航道网规划 [R] .2005.8.

[4] 浙江省交通规划设计研究院 .浙江省内河航运发展规

划 [R] .2005.11.

[5] 无锡市交通局 .无锡市航道网规划 .2006.7.

[6] 常州市交通局 .常州市航道网规划 [R] .2008.2.

[7] 上 海 市 港 口 管 理 局 .上 海 市 内 河 航 运 发 展 规 划 [R].

2004.4.

[8] 苏州市交通局 .苏州市航道网规划 [R] .2006.

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 34 —

芦潮引河出海闸工程地基处理及连接堤设计

巩绪威 成卫忠 钟小香 陈 平

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 工程概况

海港新城是上海市城市总体规划确定的 11

个新城之一，地处上海市南汇区东南部，位于长

江口与杭州湾交汇处。五尺沟位于南汇境域东

南部，北起中港河，南入团芦港，长约 17.9 km，

枯水期航道水深 2.0~2.2 m，可通行 5~10 吨

级小船，受益农田 3 300 余公顷。芦潮引河是

沿沪芦高速公路开挖的一条连通五尺沟和杭州

湾的引河，长约 7.5 km，河道底宽 30 m，河底

高程-1.0 m，边坡 1∶3，河口宽 60 m。芦潮引

河出海闸的主要功能是挡潮和排涝，布置在

海塘（即世纪塘）内侧，闸室中心线距离海塘

堤顶中心线约 235 m，交通桥布置在闸室的

内河侧，交通桥宽为 8 m，桥面高程 8.60 m，

通过连接堤与海塘（世纪塘）大堤相连贯通，

外海侧河底高程 -1.00 m，宽 30 m，两岸连接

堤长分别为 305 m 和 255 m。出海闸闸室采用

3 孔，单孔净宽 8 m，等跨布置，设计流量为

240 m3/s，落平潮开闸排涝时通过控制闸门开

度控制过闸流量。外海侧连接堤设计标准为 200

年一遇高潮位加 12 级风浪正面袭击，与海塘大

堤一致；闸室、外海侧建筑物及连接堤为 1 级

建筑物。工程于 2005 年 2 月正式开工，2005

年 12 月通水，2006 年 9 月初步验收，同年 12

月竣工，目前运行情况良好。

2 工程地质条件及结构布置设计

工程场地属潮坪地带地貌类型，场地浅部

分布的①层冲填土，土性差，土质不均匀，不宜

作为天然地基的基础持力层；工程力学性质较

好的②1、②2 层灰褐、灰色砂质粉土，是天然

地基良好的基础持力层，②1 层为轻微液化土

层，应采取必要的抗液化措施；②1、②2 层的

渗透性较好，在基坑开挖时，在动水条件下易

产生管涌、流砂现象，需采取必要的支护、防渗、

降水与排水措施；③、④层为高压缩性的淤泥质

粘土，是天然地基的主要压缩层；⑤层灰色粘土

（埋深 20.00~19.00 m），厚度较薄，工程力

学性质一般；硬塑～可塑状的⑥层暗绿～草黄

色粉质粘土，及⑦ 1 层砂质粉土、粉砂层（埋

深 2 1 . 4 0 ~

35.00 m），可作为桩基持力层。

出海闸闸室净孔总宽为 24 m，采用 3 孔。

中孔工作闸门采用升卧门、液压启闭机；边孔闸

门采用潜孔直升门、卷扬式启闭机，3 孔均各

自备有一扇应急闸门。闸室结构采用钢筋混凝

土坞式结构，闸室顺水流向长 27 m，垂直水流

向宽 29.6 m。闸室底槛高程 -1.0 m，闸底板

采用平底板，厚度 1.6 m，闸室墩墙顶高程

为 9.80 m。外海侧消力池净宽由闸室孔口端部

的 27.2 m 渐变至 32 m，长 16 m，深 1.0 m，

底板厚度 1.2 m，下接河道中心线与海塘大堤

中心线交角 70.9°，河底高程 -1.00 m，宽 30

m；河道边坡以 1:3 坡至 5.5 m 高程，设宽 5 m

的平台，而后再以 1:3 的边坡至堤顶 8.40 m

高程，堤顶宽 9.50 m，在堤顶的临海侧设防

浪墙，防浪墙墙顶高程 9.60 m，两岸连接堤

摘 要 芦潮引河出海闸位于上海市南汇区海塘第一线，基础为粉砂～砂质粉土，且厚度较大，为轻微液化土层，

基础采用双轴水泥搅拌桩加固，应用密排三轴水泥搅拌桩（SMW 工法施工）防渗。防渗效果良好，沉降稳定，

闸室基坑开挖两侧采用三轴 SMW 工法桩进行维护，与传统钻孔灌注桩排桩相比整体性强、防渗性能好、工期短、

造价低。外海侧连接堤堤身采用吹填砂土筑堤，外坡采用钢筋混凝土栅栏板消浪护面，堤顶采用椭圆形反浪墙

降低了堤顶高程，节省了工程投资。

关键词 出海闸 地基处理 连接堤 SMW 工法桩 椭圆形反浪墙 栅栏板

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 35 —

长分别为 305 m 和 255 m。

3 地基处理及基坑围护

闸基位于②层砂质粉土，该层土较深厚，不

考虑原状土埋深对地基承载力的影响，经计算，

该层地基土承载力设计值为 140 kPa，地基土

承载能力满足要求，而沉降量不满足规范的要

求，同时考虑到工程位于南汇刚围垦成陆的地

区，地基构成以砂性土为主，深层泥沙尚未完

全稳定，需对地基土层作工程处理。初步设计

阶段采用 D700 双轴水泥搅拌桩进行基础处理，

同时，为了防止地基的渗流破坏，限制水流的

平均渗透坡降，在闸室底板下设置一道 7.5 m

长的板桩，四周封闭，闸基开挖前先打板桩以

利于基坑围护和减少②1、②2 层受扰动而产生

流砂。在施工图设计阶段，根据附近同类工程

经验，②层砂质粉土中板桩施工极为困难，改

用三轴双排 D850 水泥搅拌桩（SMW 工法施工）

形成防渗墙的方案，桩长 14 m，四周封闭；两

岸侧各设一排 SMW 工法桩进行基坑围护。为

防止两岸基础绕渗，防渗墙向两侧延伸各 9 m，

上部连接堤身采用压密注浆处理。闸底板下仍

采用 D700 双轴水泥搅拌桩加固地基，置换率

为 0.3，深 14 m 左右。

SMW 工法是以多轴型钻掘搅拌机在现场

向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥

系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工

单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土

混合体未结硬前插入 H 型钢或钢板作为其应力

补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度

和

刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。

本工程三轴水泥搅拌桩（SMW 工法）防渗

墙，为双排 D850，间排距 600 mm，成墙厚

度 1 200 mm，深 14 m，设计控制标准：墙体

28 d 无侧限抗压强度大于 1.2 MPa，渗透系数

小于 10-6 cm/s，允许渗透比降大于 60。桩顶设

钢筋混凝土压顶厚 0.25 m，宽 1.75 m。采用三

轴型钻掘搅拌机、“二搅二喷”施工工艺，掺料采

用新鲜普通硅酸盐水泥，标号#425，水灰比 1.50

~1.60，水泥掺量 20%。工法桩工序大致为：

导沟开挖 -设置导轨 -设定施工标志 -钻进搅拌 -

挖除余土（并外运）。施工顺序由内至外，以

免因挤土对已施工桩产生不利影响。桩中心偏

位不得超过 10 mm，桩身垂直度不得超过

1/150。桩头挖除浮浆段不得小于 1 000 mm，若

桩体质量不达要求则继续挖除不符合要求部

分。经检测，墙体 28 d 试块强度大于 1.8 MPa，

渗透系数小于 10-7 cm/s。

两岸侧基坑维护工法桩，单排 D850，间距

600 mm，成墙厚度 600 mm，深 14 m，桩顶

设置钢筋混凝土顶圈梁，断面尺寸为 0.8 m×0.4

m

(宽×高 )。工法桩最大挡土高度 3.2 m，H 型

钢采用 Q235 钢，规格 H500 mm×300 mm×

11 mm×18 mm，每孔插入一根，插入深度 11

m，外露 0.5 m，要确保平整度和垂直度，不允

许有扭曲现象，H 型钢如有对接，接头须位于开

挖面以下 2 m，H 型钢插入前，表面需涂减摩剂，

以便主体结构完成后拔出回收，H 型钢采用液压

千斤顶顶拔除，并采用边拔型钢边进行注浆填

实。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 1 —

图 1 闸室基础处理剖面图

4 外海侧连接堤设计

外海侧河道中心线与海塘大堤中心线相交

70.9°，连接堤按 200 年一遇高潮位（6.00 m）

加 12 级风下限（32.7 m/s）的设计标准与原海

塘相接，按 1 级海堤设计。消力池下游河道底

宽 30 m，高程为 -1.00 m，河道底面采用

厚 0.45 m 的灌砌石护底，为确保出海闸外河

侧海塘大堤以外的导流保滩，尽量减小出海闸

闸下淤积，在原海塘（世纪塘）外设置长 100 m

的抛石丁坝两条，丁坝顶高程为 4.00 m，以边坡

1:3 至原滩面高程，同时在一定范围内将原滩面

抛石厚 0.6 m 理平防冲。

关于连接堤的断面结构形式，斜坡式土石

坝结构比较适应上海地区的滩涂圈围，且从以

下几点考虑：

（1）能较好地适应滩地的软土地基条件；

（2）消浪效果好，能有效地吸收波能，对强

风浪区具有较强的适应性；

（3）筑堤材料比较容易解决，可以就地取

材，降低工程造价；

（4）工程施工工艺不复杂，而且已积累了

较丰富的设计、施工经验；

（5）在静水位上、下半个波高范围内设置

消浪平台，兼作施工期间临时交通路面以及竣

工后工程维修养护通道。

根据上海及其他沿海地区类似工程的实践

经验，充泥管袋斜坡式围堤结构型式具有因地

制宜、就地取材、施工工艺成熟简单、施工速度

快、工期短、节省工程投资等优势，并且对软

土地基产生的变形和沉降适应性强，能够较好

地满足连接堤对地基稳定和变形的要求；同时

为充分利用开挖土方、减少差异沉降以及绕岸

渗漏，闸室边墩两侧约 50 m 范围堤身采用回填

土，以外沿堤线各长约 200 m 的连接段堤身采

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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用吹填土。吹泥管袋的含泥量要小于 5%，吹

填土的含泥量要小于 10%。吹泥管袋每层吹

填需待下层袋排水固结后，再铺设上层砂袋充

砂，上下层交错排列。砂袋每层充砂厚度一般

控制在 40~50 cm，同一层砂袋厚度基本一致。

堤身回填土采用开挖土料，要求干重度不得小

于 14.5 kN/m，压实度不小于 0.94。

对连接堤的护坡形式，目前上海地区海塘

有砌石、螺母块体、栅栏板、编织布模袋混凝土、

人工护面块体等多种护坡形式，针对本工程特

点，一般砌石厚度难以满足设计要求，且波浪爬

高大，不宜直接作为一级围堤外坡护面；螺母块

体单重轻，大风浪时易损坏，模袋混凝土一般用

于内河或风浪很小的坡面，且适应堤身沉降稳

定的能力差，因此本工程采用栅拦板护坡结构，

外坡坡比为 1∶3，从外向内依次为钢筋混凝土

栅栏板厚 350 mm，灌砌块石护坡块石厚

350 mm，碎石垫层 150 mm，250 g/m2 机织土

工布一层，断面采用复式断面结构，在 5.5 m

高程增设 5 m 宽的外平台，平台自内向外形成

2%斜坡，避免平台积水。对与原海堤连接的圆

弧段，在消浪平台及其以下坡面上分别定点规

则安放 1.0 t 和 1.5 t 单重的扭王块体，以利消

浪。

为减小堤防断面尺寸，降低工程投资，在堤

顶的临水侧设置防浪墙，堤顶路面高程与防浪

墙顶净高取 1.2 m。对风浪较大的海堤，防浪

墙临水侧宜做成反浪曲面，上海地区目前常用

的这类防浪墙形式有浅弧式、深弧式和引导式

反浪墙，一般堤顶高程可降低 0.3~0.5 m

以上。为进一步节省投资且从景观上与相临工

程一致，在施工阶段，将原设计采用的圆弧形浅

弧式反浪墙，反弧曲面线起点高程 7.95 m，调

整为采用椭圆形深弧式曲面线型反浪墙，反弧

曲面线起点高程 7.47 m，墙顶高程由 9.80 m

调整为 9.60 m，相应堤顶高程由 8.60 m 调整

为

图 2 外海侧连接堤典型剖面图

8.40 m。闸室工作桥两侧连接段堤顶按 1∶20 坡

比相接。连接堤堤顶宽度 9.5 m，设沥青混凝

土路面，内坡坡比 1∶2.5，浆砌块石拱形草皮护

坡，连接堤稳定及沉降经计算满足规范要求。

5 结语

芦潮引河出海闸闸室采用 3 孔，单孔净宽

8 m 等跨布置，闸底板采用双轴水泥搅拌桩基

础加固+三轴水泥搅拌桩（SMW 工法）防渗作

为闸室地基处理方案，翼墙基础采用 PHC 预应

力钢筋混凝土管桩，闸室基坑开挖两侧采用

SMW 工法桩围护以减少开挖量缩短工期，外海

侧连接大堤堤身采用吹填砂土筑堤，外坡采用

钢筋混凝土栅栏板消浪护面，堤顶采用椭圆形

深弧

式反浪墙，降低堤顶高程，节约工程投资。工程

截止 2006 年 7 月 17 日，闸室底板累计沉降量

仅为 3.6 cm，到目前为止总沉降量满足规范要

求。

外海侧连接堤运行情况良好，仅 2006 年

12 月初发现外海抛石护底侧以外原状土局部冲

刷，为避免水流继续淘刷影响抛石护底及两侧

导堤（丁坝）的安全，对冲坑采取坡面抛石填补

和护底的措施，同时在工程运行管理时注意闸

门开放调度的最佳方式，避免大开度一次到顶

造成水流过于集中，尤其是下游水位很低时的

开闸出流情况。经过三年多的运行实践证明，

工程闸室地基处理及连接堤设计是成功的。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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·简讯·

古老咸塘港展新颜

新年伊始，在上海浦东新区北蔡、康桥、周浦镇交界处的咸塘港河道上，挖土机、运输机机声轰鸣，疏浚、削坡、护岸建设

齐头并进，一派热火朝天的治水景象。这是咸塘港整治的最后“攻坚战”——原南汇段 4.9 km 和浦东段 2.8 km 咸塘港对接整治。

咸塘港是纵贯浦东腹部的一条骨干河道，古时曾以水秀闻名。著名的“下沙八景”之一——“咸塘晚棹”指的就是咸塘港美景。

咸塘港南连大治河，北接川杨河，流经北蔡、康桥、周浦、航头镇，全长 19.6 km。沿线人口密集，工业发达。据鹤鸣村周老伯

回忆，40 多年前的咸塘港还是一条有鱼虾的清流。自上世纪 70 年代以后，由于工业废水、生活污水任意排入河内，导致咸塘

港失去了清澈。80 年代后，咸塘港河水变黑臭，且发出阵阵难闻的异味，被称为“小苏州河”。沿河居民一直盼望早日治理，让

咸塘港变清。

2004 年，咸塘港治理工程正式启动。至 2008 年，综合整治工程采取标本兼治、逐段推进的方法，完成了四期，共 11.9 km，

采取疏浚、截污，清除了黑臭的底泥，将河道断面从 20 m 拓宽至 30 多米，并在沿河种植树木花草和具有净水功能的植物。

南汇划入浦东，加快了咸塘港治理速度。目前，全长 7.7 km 对接整治即将全部告捷，已完成主体结构工程，咸塘港即将实

现全线贯通，告别几十年的“梗阻”。

据悉，整治咸塘港共投入资金 7.36 亿元，建造护岸 24.64 km，疏浚土方 52.05 万m3，绿化 12.39 万m2，防汛通道 4.74 万

m2。黑臭的“小苏州河”逐渐从人们的视线里抹去，取而代之的是水质大为改善的河道新面貌。南北贯通后，不仅能沟通水系、

促进内河航运，更能提升防汛排涝功能。

如今，古老的咸塘港以崭新的容颜展现在人们面前。河道宽畅了，河水清洁了，而且沿河有了亲水平台、鹅卵石休闲通

道、仿木栏杆与绿色草坪，构成了一幅美景画卷，成了附近居民休闲散步的好去处。咸塘港的这场“翻身仗”，既为浦东生态文明

建设增光添彩，让人们看到了可持续发展的新希望。

（摘自《中国水利网站》2010-01-05）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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多头小直径搅拌桩技术在山湖水库

除险加固工程中的应用

刘占巍

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 工程概况

山湖水库始建于 1958 年，位于南京市六合

区北部低山丘陵区，滁河支流皂河东支八里河上

游。集水面积 30.8 km2，总库容 2 488.0 万 m3。

水库为Ⅲ等工程，主要建筑物为 3 级，是一座以

防洪灌溉为主，结合供水、水产养殖等综合效益

的中型水库。

水库枢纽由土坝、新老溢洪闸、输水涵洞等

组成，海拔平均高程在 23.0 m。大坝为均质土

坝，坝顶长度 1 115.0 m，坝顶高程 29.80 m，

坝顶宽度 6.8 m，最大坝高 15.0 m，上下游坝

坡均为 1∶3，坝顶防浪墙高程 30.50 m。水库运

行多年，上游砌石护坡多处损坏，坝体渗漏严重，

溢洪道亦不满足泄洪要求，防洪防浪能力很低。

2006 年 9 月南京市六合区水利局委托水利部

南京水利科学研究院编制了山湖水库安全鉴

定现场检测报告和大坝安全评价报告。同年

11 月由南京市水利局、六合区水利局组织有关

专家对大坝进行安全鉴定，鉴定结果为水库大

坝为“三类坝”，需进行除险加固。

坝体渗水是与地质条件密切相关的，根据

地勘报告可知，地层自上而下依次分为 3 层：

①素填土（坝体土）Q4。分布普遍，灰黄色、黄

褐色，湿～饱和，主要由硬塑状、局部可塑状粉质粘

土组成，土质不均匀，浅部夹含腐质物根茎，层厚 2～

12.0 m，坝体填筑质量较差，局部地段渗漏。

②粘土 Qal3 。黄褐色、褐黄色，饱和硬塑，中

偏低压缩性。含较多铁质浸染斑点，局部为粉

质粘土，该层分布稳定，层厚 3~9.0 m。微

透水，防渗能力相对较好。

③粉质粘土混卵砾石 Qal3 。灰黄色 ，饱和，

粉质粘土呈可～硬塑状，卵砾石呈中密，卵砾石

空间分布不均匀。砾石含量 30％～40％，砾径

一般为 4~6 cm。

根据当地实际情况，经过多次论证确定：

在原坝顶防浪墙后 1.2 m 位置布置水泥搅拌桩

防渗墙。桩号坝 0+000.0 m~桩号坝 1+118.6 m

之间，墙体最小厚度为 0.35 m，最大深度 14.9

m，防渗墙总面积 12 915.78 m2，墙体需穿透

坝体与坝基接触带，并深入相对不透水层 1.0

m。②层粘土层微透水，防渗能力相对较好，

认为其为相对不透水层。

2 成墙技术原理

多头小直径搅拌桩技术是在单头和双头基

础上发展起来的一项搅拌桩防渗墙技术。该方

法是用双动力多头深层搅拌桩机，通过主机的

双驱动力装置，带动主机上的多个并列的钻杆

转动，并以一定的推动力使钻杆的钻头向土层

推进到设计深度，然后提升搅拌至孔口。在上

述下钻提升过程中，通过水泥浆泵将水泥浆由

高压输浆管输进钻杆，经钻头喷入土体中。在

钻进和提升的同时，水泥浆和原土充分拌和发

生一系列物理化学反应，使浆液与原位土体形

成一定直径具有良好整体性、稳定性、不透水性

并具有一定强度的水泥土圆柱形桩体，桩间相

互切割，并形成一道连续的水泥土防渗墙。多

摘 要 在山湖水库大坝防渗工程中, 应用了多头小直径搅拌桩技术。文中介绍了该技术的工艺流程和适用条件,提出

了多头小直径搅拌桩技术的施工质量保证措施,探讨了该技术在病险水库防渗工程中的应用, 具有重要的推广价值。

关键词 多头小直径搅拌桩 除险加固 相对不透水层 渗透系数

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 39 —

头小直径搅拌桩机器简图如图 1 所示。

图 1 多头小直径搅拌桩机

经试验研究土体中喷入水泥浆再经搅拌拌

和后，水泥浆和土的固化过程有以下物理化学

反应：①水泥的水解和水化反应；②离子交换

与团粒化反应； ③硬凝反应；④碳酸化反应。

水化反应减少了软土中的含水量，增加颗粒之

间的粘结力；离子交换与团粒化作用可形成坚

固的联合体； 硬塑反应又能增加水泥土的强度

和足够的水稳定性；碳酸化反应还能进一步提

高水泥土的强度。

3 适用条件

多头小直径搅拌桩是以水泥土为防渗材料

的防渗墙，其工法决定了它的适用条件及范围。

其适用土层范围较广：粘土、砂土、粉土、粉质粘

土、含砾直径小于 0. 05 m 的砂砾层、淤泥及

含有粒径 200 mm 以下的孤石，碳化土及松散

的填土也有一定的固化效果，对砂性土效果则

更佳，不适用于大砂砾石层及含砾量较高和地

基承载力标准值大于 140 kPa 的粘性土等土

层。无论是三头还是五头桩机，以上各种土质

均可施工，且施工期不影响水库的蓄水，因此

多头小直径搅拌桩技术适用范围很广。

4 防渗墙设计

4.1 墙体厚度估算

t≥H/[J]

式中 H——防渗墙上最大作用水头（m），取

10.2 m；

J——防渗材料允许的水力比降，水泥土

搅拌桩取 80。

一般情况，根据防渗墙抗渗及耐久性要求，

结合搅拌桩机的钻头直径和成墙厚度，山湖水

库防渗墙厚度为 0.35 m，满足一般平原水库的

水头要求。

防渗墙布置在原坝顶防浪墙后 1.2 m位置，

防渗墙顶高程为大坝校核洪水位以上 0.76 m，

墙底高程伸入坝基相对不透水层 1.0 m。

4.2 技术参数要求

多头小直径搅拌桩防渗墙墙体质量技术参

数要求如下：

1）防渗墙体渗透系数 K≤A×10 - 6 cm/s

（1≤A≤9）；

2）无侧限抗压强度 R28≥1.0 MPa ；

3）允许渗透破坏比降 J≥80；

4）垂直度不大于 1/200；

5）水泥采用 42.5 级普通硅酸盐水泥（P.O

42.5），水泥掺入比不小于 15％，浆液水灰比

0.5~1.0，水泥掺入量和水灰比具体参数据现场

试验确定。

5 施工机械及工艺流程

5.1 施工机械

多头小直径搅拌桩防渗墙施工的主要设备

有搅桩机、制浆搅拌机、输浆泵、压浆泵。搅桩

机、压浆泵摆放在平行于防渗墙施工轴线上，且

压浆泵靠近搅桩机的前面，制浆搅拌机、输浆泵

摆置在制浆站。

目前，用于搅拌桩施工的设备类型较多，在

山湖水库大坝搅拌桩防渗墙施工中使用的搅桩

机型号是：MSMTW-53230，5 轴，钻杆中心有孔，

可注浆或注气，中心距 320 mm，钻头直径 353~

460 mm 可调，本工程选用 440 mm，有效厚度

350 mm，套接厚度 440 mm，单幅成墙长度 1

280 mm。

5.2 施工工艺流程

山湖水库大坝搅拌桩防渗墙施工工艺为

“两搅两喷 ,一次成墙”施工工艺。搅拌桩固化剂

采用南京“海螺”牌 P.O 42.5 水泥，据现场试验确

定水泥掺入量(占天然土重的百分比)为 15%，

水 灰 比 为 0 . 5 。 下 沉 钻 进 速 度 0 . 6 ～

1.0 m/min，提升速度为钻进速度的 1.5 倍；搅

拌钻杆(轴) 转速约 60 r/min ；喷浆压力控制在

1.0 ～1.4 MPa，喷浆量控制在 30 L/min，搅拌

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 40 —

次数为 2 ；搅浆时间＞3 min ；深度误差不允许超

过±10 cm ，桩径偏差＜4%，孔位偏差＜5 cm。

成墙工艺流程如下：

1）按设计图纸测量定线，用小木桩定好桩

位标志，然后桩机按标志就位。

2）对将要施工的防渗墙段开挖导流沟，导

流沟宽 0.8 m ，深 1.2 m。在挖导流沟的过

程中，遇到地下障碍物需及时清除。

3）确定机械行走作业路面的承载力，然后

作出相应的处理。

4）钻孔按第一条中的标志定位。并用平

面几何方法确定每次移位桩机底盘的平面位

置。

5）移动主机至设计钻孔位置，并把桩机调

正、水平，对准孔位。

6）搅拌站喷浆，钻头触地，开动钻机，钻进

过程中要保证孔口有翻滚的水泥浆。

7）钻头到达桩底高程后提钻搅拌，也必须

保证孔口有翻滚的水泥浆。

8）桩机横移就位调平，然后重复上述过

程，造孔成墙示意图如图 2 示。

图 2 造孔成墙示意图

6 工程质量保证措施及检查

1）保证成墙垂直。多头搅拌桩机在施工

前必须用经纬仪校正机身的水平和塔架的垂

直，使塔架垂直度控制在 1.0‰内。为了确保

钻进过程中塔架和钻杆的垂直度，桩机设有偏

斜自动报警系统。钻机在调平及施钻过程中如

果偏斜超过 2.0‰，则报警系统自动报警，施工

人员可以及时调整。

2）制浆前先检查水泥品种、标号、质量符

合要求后按设计水灰比规定向制浆桶内注水

(桶内设水标尺 )，然后再放入水泥，搅拌时间

大于 3.0 min 钟后，用比重计检测浆液比重，

合格后再输入储浆桶。对储浆桶的浆液比重实

行不定时的自测和监理抽测。

3）搅拌机准确定位后，启动搅拌机电机，

放松起重机，搅拌机即开始切土搅拌下沉。同

时开启灰浆泵，使水泥浆自动连续喷入地层中。

提升和下沉过程中，不断喷入新浆，提升至设计

桩顶高程 0.5 m 以上，停止提升，继续搅拌数

秒，使浆液完全到达桩顶，孔口有轻微返浆。如

发现孔口不返浆，可减缓钻机提升高度或停止

提升，采取静压回灌或加大水泥浆泵排量的办

法解决。注浆量及下沉和提升高度均采用微处

理器芯片的多功能自动监测计量仪，在施工中

有关资料的数据采集、运算及存储显示均由芯

片中的程序自动进行，使用者对最终结果无法

进行修改，保证了记录的真实性。

4）建立三检制，严格控制工序质量。每班

配备专职质检员，负责对本班工序质量的全面

检查和控制。检查项目主要包括桩位、钻杆垂

直度、钻头直径、钻孔深度、水泥掺入量等等。

5）在施工中，常会遇到停电、机械设备故

障等原因造成施工中断。遇此情况应及时准确

记录施工中断的桩位和桩深，其接头处理方法：

若施工中断后，能在 24 h 内恢复施工的，则采

用将桩机下沉至中断处以下 0.5 m 复搅的方式

处理；若施工中断时间超过 24 h ，则错位做 1

单元墙与原墙体相切搭接；墙体水泥土具有一

定强度后于接头处钻一个Φ150 mm 钻孔 , 再

向孔内灌水泥砂浆的方法处理。

6）防渗墙厚度不小于设计值，质检人员定

期检查钻头直径，及时更换或补焊满足墙体厚度

要求的直径的钻头，保证钻头直径为 440 mm，

偏差不大于 4%。

7）围井开挖验证。随机选取桩 0+900、坝

0+910 位置，采取人工墙体两侧开挖，沿墙体

侧壁开挖一个长 3～5 m、深 2.5～4.0 m、宽

1.0 m 的坑槽，检测搅拌桩墙体外观较整齐、水

泥与土体搅拌均匀，且胶结良好，墙体厚度不小

于 35cm。桩体连续、搭接良好，无开叉。并在

墙体一侧注满水，3 d 后另一侧无洇潮现象。墙

体如图 3 示。

8）钻孔取样检验。由江苏省兴水工程质

量检测有限公司进行检测，随机选取搅拌桩体

进行钻孔取样和压水试验。其项目有：防渗墙

深度、厚度、连续性、渗透系数、无侧限抗压

强度。

9）调查防渗效果。大坝下游的鱼塘在每年

排水捕鱼之后，由于大坝渗水，鱼塘里面都有

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 41 —

水，经调查当地渔民，自从打过搅拌桩后，鱼塘

图 3 成墙开挖图

里面明显没有水了。

10）沿大坝轴线坝 0+859.30、0+609.30、

坝 309.30 的横断面上埋设有振弦式渗压计，坝

坡脚排水沟装设有量水三角堰板等监测设备，

在以后水库的运行中来检测坝体的渗流及渗

透压力，从而更进一步检验搅拌桩防渗墙

的作用。

7 结语

通过南京市山湖水库坝体防渗墙施工及试

验可知 , 用多头小直径桩机生产的水泥土防渗

墙单元墙之间搭接良好、厚度均匀 , 最小厚度

＞35 cm, 水泥土截渗墙的主要指标渗透系数

K=2.5×10 -6cm/s，满足设计要求。无侧限抗

压强度 R28=1.39 MPa＞1.0 MPa。防渗墙工

程完工后 , 水库下游鱼塘水位明显降低 , 达到

了显著的截渗效果。工程实践表明，山湖水库

防渗措施的方案设计和施工都是非常成功的。

多头小直径搅拌桩防渗墙技术具有成墙质

量可靠、防渗效果良好、施工成本低、速度快、且

振动小、无噪音、无污染等优点，因此在水库堤

坝的除险加固工程中有着良好的应用前景。

参考文献：

[1] 南京市山湖水库除险加固工程地质勘察报告（初步设

计阶段） [R] .南京：南京市水利规划设计院有限责任

公司， 2007.

[2] 南京市六合区山湖水库除险加固工程初步设计报告

[R] .上海：上海勘测设计研究院， 2007.

[3] 曾 国 熙 ,卢 肇 钧 ,蒋 国 澄 ,等 .地 基 处 理 手 册 [ M ] .北

京 :中 国建筑工业出版社， 1988.

[4] JGJ— 2002 建筑地基处理技术规范 [S] .

（上接第 76 页）

浆地基加固效果评价取得了较好的成果，可以

在压密注浆或类似工程地基加固效果评价中进

一步实践和推广。

（2）瞬态瑞雷面波勘探用于压密注浆地基

加固效果评价能够进行普查，尤其对加固效果

进行综合评价是文中所提到的其他检测方法在

时间和经济成本上无法进行比拟的；而静力触

探等检测方法相对较直观、易判，建议在工程中

与其他方法一起使用，做到“面—点”结合，通过

对比分析，达到综合评价的目的。

（3）本次试验工作仅得出了地基加固前后

的波速对比成果，并未得出其与强度、承载力或

Ps 值的相关关系，此外，试验所用的采集方式

和检波器频率未必是最合理的，这些问题值得

相关同行继续实践和深入研究。

参考文献：

[1] 季沧江 ,王敏华，等 .瑞雷波检测在上海地基处理中的

应用 [J ] .建筑技术， 2001， 32（ 3） .

[2] 吴世明 .岩土工程波动勘测技术 [ M ] .北京 :水利电力

出版社， 1992.

[3] 杨成林 .瑞雷波勘探 [M].北京 :地质出版社， 1993.

[4] 王振东 .浅层地震勘探应用技术 [ M ] .北京 :地质出版

社， 1994.

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 42 —

慈溪市陆中湾跨区调水泵站进水池设计

张 艳

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 工程概况

慈溪市陆中湾跨区调水泵站工程位于杭州

湾南岸，是为了有效而灵活调节西河区与西北

河区的水位、确保曹娥江向慈溪市年供优质水

2.4 亿 m3，而在八塘横江与陆中湾交叉的八塘

横江上水系节制闸旁增设的 20 m3/s 流量的单

向

泵站，该位置也是西河区与西北河区的分界处。

慈溪市陆中湾跨区调水泵站进水池为 U

型结构，进水池底高程变化幅度大，底高程从

-0.37 m~-3.3 m，采用 1∶5 斜坡，顶高程为

4.23 m。进水池仅混凝土侧墙 1 一侧填土，

填土高程为 4.23 m，回填土严禁采用含建筑垃

圾的杂土，宜采用粘性土。回填土必须分层夯

实 ，

摘 要 慈溪市陆中湾跨区调水泵站位于杭州湾南岸，泵型采用斜轴泵，进水池底板高程为-0.37 m~-3.30 m，

进水池侧墙根据底板高程变化而变化。根据进水池实际情况，对进水池结构做合理设计，并根据结构断面对不

同部位采取不同的配筋以节约进水池工程造价。

关键词 进水池 变高度 底板配筋（弯矩包络图）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 2 —

图 1 泵站平面、横剖面布置图

分层厚度不大于 25 cm，回填土的干重度不小

于 14.5 KN/m3。填土指标采用相似工程经验

值，详见表 1，混凝土侧墙 2 两侧均临水。泵

站平面、横剖面布置见图 1。

设计时考虑到本工程进水池侧墙高度变化

大，由 4.6m~7.53m。由于进水池仅侧墙 1 一

侧挡土，填土高程为 4.23 m，受力极不平衡，

若按常规取墙高最大的断面进行设计，势必会

增加进水池工程量，不经济，故设计时首先要分

析工程的特点，然后进行结构计算。

根据本工程实际分析确定，进水池侧墙挡

土高度随底板高程变化而变化，进水池侧墙壁

厚可以随高度的减小而减少，进水池侧墙壁厚

底部顺水流方向为 0.8 m~1.70 m，顶部墙厚

为 0.4 m~1.70 m，进水池结构图详见图 2。

进水池的结构配筋选取两个截面进行配筋

计算，根据弯矩包络图 4 每个截面选取 3 个危

险部位，对不同截面的相同部位分别进行配筋

计算，根据优化的原则确定最终配筋量，即对结

构配筋进行优化。

图 2 泵站进水池平面图、立面图

2 结构计算及分析

根据进水池结构图 2，进行进水池内力计

算。选取两个不同部位具有代表性的截面——

截面一与截面二，对不同部位不同受力情况分

别进行计算，再将计算结果进行对比，对比结果

见表 1。

表 1 基本资料项目摩擦角

项目 摩擦角

φ（度）

土的重度

γ（kN/m³）

朗肯主动土

压力系数 Ka

水上 28 18.3 0.361

水下 25 8.3 0.406

2.1 计算简图

计算简图见图 3。

图 3 荷载计算简图

2.2 基本资料

进水池仅混凝土侧墙 1 一侧填土，填土面

高程为 4.23 m，填土指标采用相似工程经验

值，其中 Ka =tg2（45°-φ/2），详见表 1。按照

以往工程经验分析，选取完建期及极端运行期

作为控制工况，完建期墙后地下水位为底板以

上 2.0 m，极端运行期考虑地下水位为地面以

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 44 —

下 0.5 m，对结构进行计算，计算工况见表 2。

图 4 组合荷载作用下弯矩图（●—完建工况；▲—极端运行工况，下同）

表 2 计算工况

计算工况 墙前水位 墙后地下水位 墙后堆载

完建期 截面一 无水 -1.30m

10kPa 截面二 无水 0.165m

极端运行期 截面一 1.40m 3.73m

5 kPa 截面二 1.40m 3.73m

2.3 内力计算

底板跨中弯矩采用水利水电设计计算程序

集 G-3 弹性地基梁内力计算。计算原理：链杆

法原理，假定地基为半无限弹性体。

2.4 计算成果分析

根据上述计算结果，取各种荷载作用分别

进行计算，然后分析最不利情况进行荷载组合。

2.4.1 截面计算成果

（1）截面一

经计算得到，完建期及极端运行期的扬压

力<底板自重+水重，根据程序要求计算时不

考虑底板自重及水重的影响，分析各种荷载单

独作用下的弯矩，将计算结果绘成图形，如图 4

~9 所示。

图 5 堆载单独作用下弯矩图

由于侧墙 2 两侧均档水，且水位变化基本

图 6 边荷载单独作用下

图 7 墙后土压力单独作用下弯矩图

一致，即侧墙 2 不计水平力作用。根据图 4，

最大值出现在底板跨中及侧墙一根部，即 D 点

及 C 点（位置详见图 3）。

则对截面一底板跨中 D 点求最大弯矩：

由图 4 曲线可知，组合荷载作用下跨中最

大弯矩出现在完建工况（●—完建工况），根据

图 5~9 中完建工况的曲线走势可知，堆载、土

压力、水压力均为有利作用，边荷载及墙重为不

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 45 —

利，且对于跨中，完建填土期的 M 边荷载＜M

堆载，即有利影响大一些，故与完建填土期比

图 8 水压力单独作用下弯矩图

较，完建但还未填土时期更为不利，即跨中弯矩

计算不计边荷载、堆载、水压力及土压力，只有

侧墙自重。D 点弯矩如图 9 所示。在施工中确

实会出现完建未填土的情况，且此种情况往往

会持续一段时间，若计算中忽略此情况，则计算

与实际将会脱节。目前，本工程已进入最后调

试阶段，根据目前工程进展情况，证明本次设计

的进水池结构运行良好。

对截面一底板底部 C 点求最大弯矩；

由图 4 可知，组合荷载作用下边跨最大弯

矩出现在极端运行期工况，根据图 5~9 中极端

运行期工况的曲线走势可知，堆载、土压力、水

压力均为不利作用，边荷载及墙重为有利作用，

则将各最不利荷载最大值进行叠加。C 点弯矩

如图 4 所示：

故对截面一： D 点最大弯矩出现在完建未

填土期，而 C 点最大弯矩出现在极端运行期。

（2）截面二（计算方法同截面一）

对于完建期，因为扬压力〈底板自重+水

重，故计算时不考虑底板自重及水重的影响，分

析各种荷载单独作用下的弯矩；对于极端运行

期，因为扬压力〉底板自重+水重，故计算时要

考虑底板自重及水重的影响，分析各种荷载单

独作用下的弯矩。根据截面二计算成果（成果

未列）可知，D 点最大弯矩出现在完建未填土

期，而 C 点最大弯矩出现在极端运行期。

2.4.2 成果分析

根据 2.4.1 节计算成果及 B 点计算成果（成

果未列：对侧墙 1B 点（位置见图 3）位

置采用悬臂梁计算方法，选取最不利工况），

将截面一与截面二相同部位的弯矩值做比较，

见表 3。

表 3 截面一、截面二计算成果汇总

截面位置

（位置见图 3）

M 标准值(kN·m) 备注

截面一 截面二

B 754.08 426.55 极端运行工况（计堆载及边荷载）

C 550.00 366.00 极端运行工况（计堆载及边荷载）

D -871.58 -435.97 完建期工况（墙后无填土、无堆载）

根据表中数据，不同截面的相同部位弯矩

值是不同的，结构配筋若按最大截面的结果进

行选取，则钢筋含量对于截面二来说稍偏大，应

根据不同的弯矩值，在截面一与截面二的相同

部位配置符合计算要求的钢筋，以达到结构配

筋的优化。

2.4.3 结构配筋优化成果

根据内力计算结果，在满足强度要求时尽

量优化结构配筋。对每个截面均计算三个部

位，即 A—B（B 点）、A—C（C 点）及 D—E

（D 点）（截面位置详见图 3），计算结果见表 4。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 1 —

图 9 侧墙自重单独作用下弯矩图

表 4 各截面裂缝验算

项目

断面

截面一 截面二

A—B A—C D—E A—B A—C D—E

Ms（KN·m) 754.08 550.00 871.58 426.55 366.00 435.97

As（mm2) 2940.00 2440.00 3740.00 2100.00 2480.00 2950.00

实际取用值 φ20@100 φ20@100 φ22@100 φ20@100 φ20@100 φ20@100

对于 A—B、A—C 部位（截面位置详见

图 3，下同）。

由表 4 计算结果可知，截面一及截面二均需

配置φ20@100，但对侧墙 1 中部进行试算发现

在底部 2 m 以上部位配置φ20@200 即可，根据

侧墙 1 受力情况，将底板底部钢筋φ20@200 延

伸至侧墙 2 m 以上，再根据构造要求截断。根

据组合荷载弯矩图 4，侧墙钢筋φ20@200 延伸

至底板底层 3 m 以上，再按构造要求截断，这样，

侧墙根部的 A — B 、 A — C 部位均变成 φ

20@200+

φ20@200，截面面积满足φ20@100，这样就既

可以满足强度的要求又节约了钢筋用量。

对于 D—E 部位：

由表 4 计算结果可知，截面一及截面二需

配置的钢筋强度不同，若按常规做法，按截面一

配置，则对于截面二存在很大浪费，且可能会出

现超筋现象，为避免出现这种现象，对于 D—E

部位配筋做合理配置。在底板顶面 -0.37 m

高程至底板中心线位置配置φ20@200+φ20

@200，根据组合荷载弯矩图 4，其中一根φ20

@200 为插筋，长度满足图 4 强度要求即可，

不用通长布置以节约用量。在底板中心线位置

至底板顶面 -3.30 m 高程处配置φ22@200+

φ22@200，其中一根φ22@200 为插筋，长度

满足强度要求即可以节约用量。这样布置，既

满足了计算结果，又优化了结构配筋。截面配

筋见图 10。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 10 截面配筋简图

3 结语

在实际工程中，按不同控制工况、不同荷载

组合计算出的弯矩包络图进行进水池底板配筋

是较合理的，可以节省钢筋用量。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 47 —

姚岭水库硬壳坝三维有限元分析

苏礼邦

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 工程概况

姚岭水库始建于 1973 年 6 月，位于寺前王

水库上游 2.1 km 处，属于余姚市丈亭镇。上游

集水面积 5.30 km2，水库正常蓄水位 54.98 m

（1985 国家高程基准，下同），相应库容 146.10

万 m3。设计洪水位 55.95 m（P=2%），校核洪

水位 56.31 m（P=0.2%），总库容 166.61 万

m3，是一座以灌溉为主，结合发电、防洪、养鱼

的综合性的小（1）型水库。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水隧洞

和电站组成。水库大坝为圬工硬壳坝，坝长 161.5

m，其中溢流段长 34.5 m，非溢流段为 127.0

m。溢流坝段位于大坝中部，无闸门，进口堰顶

高程 54.98 m，堰顶宽 34.50 m。型式为开敞

式。溢流堰为实用堰。迎水面坡度 1∶0.78，堰

面坡度为 1∶0.8。溢流坝内设了两道纵隔墙，

间距 8 m，五道横隔墙。中间填料为砂砾石。

下泄水流经挑流鼻坎以挑流形式消能，挑流鼻

坎反弧半径为 8.0 m，挑射角为 15°。溢流坝段

结构如图 1、图 2 所示。

2 计算目的

姚岭水库溢流坝段是设置纵、横隔墙，中

间填以砂砾石的的圬工硬壳坝，几何形状复杂，筑

坝材料多样。溢流坝段由上游防渗体、硬壳、下

游硬壳、消能结构等组成，是复杂的三维结构。

采用传统的材料力学计算方法不能反应坝体的

受力状态，为了全面了解坝体的应力、应变状

态，评价坝体的安全性能，为坝体的加固设计提

图 1 溢流坝段断面结构图

图 2 溢流坝段 A—A 断面结构图

图 3 溢流坝段纵、横隔墙系统图

摘 要 姚岭水库溢流坝段是设置纵、横隔墙的圬工硬壳坝，几何形状复杂，筑坝材料多样，是由上游防渗体、上、

下游硬壳、消能结构等组成的复杂三维结构，其内力分布较其它型式的坝体复杂。采用传统的材料力学计算方法

不能反应坝体的受力状态，为全面了解溢流坝段的应力、应变状态，对坝体进行了三维有限元分析，评价了坝体的

安全性能，为坝体的加固设计提供了依据。

关键词 硬壳坝 非溢流坝段 三维有限元

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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供依据，采用三维有限元计算是十分必要的。

3 分析方法

计算采用静力有限元法。静力问题有限元

基本公式为：

KU＝F

式中 K——总体刚度矩阵；

U——节点位移向量；

F——节点力向量。

4 计算模型的建立

4.1 计算范围及单元剖分

取整个溢流坝段建立三维有限元模型，地

基向上、下游和底部分别延伸一倍的坝高。

为提高计算精度，单元划分绝大部分采用 8

节点 6 面体实体单元，少数部位用楔形单元过

渡，坝体网格尺寸不大于 1.5 m。有限元模型

节点和单元总数分别为 349 966 个和 31 352

个。有限元模型见图 4。

图 4 溢流坝有限元模型图

有限元模型应用的坐标系为：水流方向为

X 轴方向，向下游为正；沿高度方向为 Y 轴方

向，向上为正；垂直水流方向为 Z 轴方向，向右

岸为正。整体坐标系原点取在坝踵。模型约束

情况为：地基底面为三向约束，上、下游面和侧

面均为法向约束。

4.2 材料物理力学参数

计算中坝体填筑砂砾石采用 Drucker-Prager

模型，Drucker-Prager 模型是在考虑静水压力

的 Drucker-Prager 屈服准则的基础上建立起来

的理想弹塑性模型，对于岩土，砂砾石等材料应

考虑静水压力、材料粘性及内摩擦角的影响。

Druck-

er-Prager 本构模型的材料特性有 4 个参数：K、

G、a、k。K、G 为弹性常数，可由弹性模量 E

和泊松比μ换算出来。塑性参数 a、k 由 Mohr-

Coulomb 准则的材料参数粘聚力 c 和内摩擦角

换算出来。假定坝体其它材料及地基为均质、

各向同性的连续线弹性材料。

溢流坝段有限元模型采用的材料物理力学

参数指标见表 1。

表 1 有限元计算材料参数

序号 材料名称 弹性模量

MPa 泊松比

容重

kN/m3

粘聚力

MPa

摩擦角

0

膨胀角

0

1 混凝土 2×104 0.167 24

2 浆砌石 7×103 0.24 23.5

3 干砌石 7×102 0.26 22

4 砂砾石 1×102 0.3 22 0.01 25.5 25.5

5 基岩 1×104 0.2 15(浮容重)

4.3 计算荷载及组合

计算分正常蓄水、设计和校核 3 个工况，计

算荷载为坝基初始应力、自重和相应工况下的

上、下游水压力荷载。

5 计算结果分析

计算附图给出了正常蓄水工况下溢流坝段

部分的位移、应力云图，见图 5~图 8。

图 5 正常蓄水工况下 X 向位移云图

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 6 正常蓄水工况下 Y 向位移云图

图 7 正常蓄水工况下 X 向应力云图

图 8 正常蓄水工况下 Y 向应力云图

由 3 个工况的计算结果可以看出，由于纵、

横隔墙的作用，溢流坝段的变形较小，顺水流

向最大位移（X 向）发生在校核工况，其值为 2.77

mm，发生在上游坝面中间；竖向最大位移（Y

向）发生在校核工况，其值为 3.76～3.85 mm，

发生在上游坝面靠近坝顶处。

3 个计算工况下，顺水流向（X 向）正应力

最大值发生在正常蓄水位工况，其值为 0.30

MPa，发生在反弧段顶面，最小值为 -0.97～

-0.91 MPa，发生在下游坝面靠近反弧段处；竖

向（Y 向）正应力最大值发生在校核工况，其值

为 0.12 MPa，发生在坝顶溢流面，最小值为

-1.50～-1.51 MPa，发生在上游坝面底部；垂

直水流向（Z 向）正应力最大值 3 个计算工况

基本相同，其值为 0.2 MPa 左右，发生在下游

侧横隔墙与砂砾石交接面，最小值为 0.69 MPa

左右，发生在上游坝面中部。

从以上计算结果分析，3 个方向的位移和

应力均较小，最大拉应力小于材料的抗拉强度，

坝体结构是安全的。

6 结语

（1）对该硬壳坝的三维有限元分析表明，

由于硬壳坝纵、横隔墙的作用，坝体有足够的刚

度，位移和应力均较小，坝体结构是安全的，溢

流坝段的加固设计主要是坝段上游面板的防渗

加固设计；

（2）从 3 个计算工况的应力分布来看，上

游面板和趾脚的连接部位出现了应力集中，拉

应力相对较大，应注意此处的连接，防止形成渗

漏通道，威胁大坝安全；

（3）应用大型通用有限元软件无疑会大大

提高设计人员对复杂水工建筑物结构计算的能

力，简化有限元计算的建模及计算过程，提高计

算精度，计算结果更直观、全面。

参考文献：

[1] 朱伯芳，高季章，陈祖煜 ,等 .拱坝设计与研究 [M].北

京：中国水利水电出版社 ,2002.

[2] 钱家欢，殷宗泽 .土工原理与计算 [M].2 版 .北京：中国

水利水电出版社 ,1996.

[3] 顾淦臣，束一鸣，沈长松 .土石坝工程经验与创新 [M].

北京：中国电力出版社 ,2004.

[4] 常伟玲，焦红波，李振东 .某土石坝静力非线性有限元

分析 [J ] .山西建筑 ,2009（ 05） .

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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南水北调工程价差有关问题探讨

曲新华

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

南水北调工程总体规划确定东线、中线和

西线 3 条调水线路，通过 3 条调水线路与长江、

黄河、淮河和海河四大江河水系的联系，构成了

以“四横三纵”为主体的总体布局，以利于实现我

国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。

如此浩大的工程从总体可行性研究报告批复到

各单位工程的初步设计、招标设计、施工图设计

以及工程实施及竣工验收要历经很长时间，因

此南水北调工程建设实施阶段投资的动态管

理，要建立科学合理的工程价差计算机制。依

据《南水北调工程投资静态控制和动态管理规

定》，国务院南水北调工程建设委员会办公室下

发了《南水北调工程价差报告编制办法》（征求

意见稿），根据此办法编制南水北调工程价差报

告，从而合理确定南水北调工程价差。按此规

定对南水北调工程中的丹江口大坝加高工程、

中线穿黄工程、济平干渠工程、宝应站枢纽工程

及三阳河潼河河道工程进行了价差报告编制，

经对其价差报告分析，“价差编制办法”中以下几

个方面有待完善。

1 有关价差计算基期

根据目前南水北调项目的实际情况，有些

项目已在 2004 年以前初步设计就已批准，并已

开工建设，而有些项目至今初步设计尚未批准。

从目前价差报告编制试点的《南水北调工程丹

江口大坝加高工程价差报告》、《中线穿黄工程

价差报告》、《济平干渠工程价差报告》、《宝应

站枢纽工程及三阳河潼河河道价差报告》中有

的工程是 2002 年已批复初步设计并开始实施，

也有的是 2004 年初步设计批准开始实施的。

而到目前还有一些项目初步设计尚未批复，“价

差报告编制办法”中要求按 2004 年（总体可行

性研究报告编制年）作为价差计算基期，将导

致所有的南水北调项目都需要按照同一个基期

2004 年进行初步设计的概算编制工作，才能满

足项目管理预算及价差报告的编制要求。初步

设计概算总投资应完整的反映编制时建设项目

的实际投资，而此编制方法将使初步设计概算

不能按照初步设计概算编制规程的要求的按初

步设计编制年项目所在地价格水平编制；同时

也使得价差调整基准年至工程实施年的时间过

长，增加价差调整工作的工作难度以及工作量。

因此，价差计算应采用批复的初步设计概算价

格水平年作为计算基期。

2 有关价差计算的工程分类

“价差报告编制办法”的总则中要求根据项目

管理预算分析确定的分类工程项目和价格因子

权数，采用公式法作为南水北调工程价差计算

的主要方法。但在价差计算的工程分类中又以

各年完成并可计算建筑或安装工程价差投资额

来确定分类，由此导致分类工程项目的权重要

分年度重新计算，项目管理预算中的分类工程

项目和价格因子权数没有实际意义。同时由于

施工年度的不同，前期临时工程导流、围堰等工

程中土方量相对较大，导致工程分类工程中前

期土方工程项目的权重较大。按“价差报告编制

办法”对建筑及安装工程价差计算的工程分类要

求，选择的分类工程项目，有具体名称的建筑或

安装分类工程其所完成可计算价差的投资之和

一般不小于各年完成并可计算建筑或安装工程

摘 要 南水北调工程，点多面广线长，跨流域，情况复杂，根据《南水北调工程价差报告编制办法》（征求意见稿）

编制的 4 个试点项目价差报告反应的问题，文章对南水北调工程价差有关问题进行了深入的分析、归纳、对比和整

理，在价差报告编制基期、人工费价格指数、建筑安装工程的分类原则等方面提出了建议。

关键词 南水北调工程 价差 分析

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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价差投资之和的 75%。其他项目统一归并称

为其他建筑工程或其他设备安装工程，其投资

额度一般应小于建筑或安装工程投资额度的

25%。试点工程丹江口大坝价差报告中其他

投资额度有的高于建筑或安装工程投资额度

要求的 25%，其他建筑工程有的高达 93.87%，

其他安装工程有的高达 78.15%。

为便于计算应统一按总则中的要求根据项

目管理预算分析确定的分类工程项目和价格因

子权数计算，以便减少由于各价差调整年分类

权数变幅较大的问题。

3 有关建筑安装中人工费价格指数

编制办法中对生产工人工资（基本工资与

辅助工资之和）按工程所在省、市城市居民消费

价格指数计算（替代指数法）；附加费按国家或

地方颁布的费率进行调整。价差编制报告试点

工程中丹江口大坝加高工程对生产工人工资

（基本工资与辅助工资之和）按工程所在地湖

北省居民消费价格指数计算；附加费中的医疗

保险费和住房公积金按湖北省颁布的费率进行

了调整（其他省有增加女职工生育保险费），价

差编制报告试点工程中线穿黄工程、济平干渠

工程仅对生产工人基本工资按工程所在省、市

城市居民消费价格指数计算。而根据水总

[2002]116 号文中人工费的计算办法，其工长及

中级工的工资附加费费率与高级工相同，按

人工价格指数计算办法所计数的价格指数也与

高级工是相同的，但对于初级工其工资附加费

费率是不同的（基本是工长的 50%），因此仅计

算高级工的价格指数作为人工费价格指数是不

合理的。但如按不同的人工费进行指数调整将

使得价差调整计算中不同的人工价格指数不

同，价格指数计算时增加人工类别。因此应对

生产工人工资价格指数按消费指数进行计算更

合理可行。

4 有关主要材料价格指数

“价差报告编制”办法中明确了主要材料原

价的价差指数计算方法，而没有明确有关运输

费及装卸费等的价格指数计算方法。有的编制

单位没有计取运输费及装卸费等的价格指数，

有的只计取运输费的价格指数，没有计装卸费

价格指数，或只计陆运价格指数，没有计水运

价格指数。由于运输费及装卸费在材料价格中占

的比例不大，影响较小，为便于操作仅对主要材

料的原价进行年度价格指数计算。

5 有关机械维修费价格指数

“价差报告编制办法”中要求根据价差计算年

度建筑及安装工程的人工、材料及费用价格指数

综合分析计算年度机械维修费价格指数，所占比

例没有明确，如按此法计算导致价差计算烦琐。

根据经验，其机械维修费按人工费占 25%、材

料费占 45%、其他费用占 30%进行计算。

6 有关其他直接费、现场经费、间接费和企业利润价格指数

“价差报告编制办法”中对其他直接费、现场

经费、间接费、企业利润价格指数规定按 2007

年以前各年环比指数取 1.0，以 2007 年为分界

点，2007 年以后分别采用编制办法中规定的计

算办法进行计算。由于项目初步设计审批的时间、

开工时间等差异应按基期进行价格指数计算。

7 有关工程勘测设计费、工程科学研究试验费价格指数

“价差报告编制办法”中要求根据设计、科研

合同约定的价差方法计算工程勘测设计费、工

程科学研究试验费价格指数。勘测设计费宜采

用价格指数按人员费占 60％，其他费占 40％计

算，人员费采用国家统计局发布国有单位在岗

职工平均货币工资指数，其他费采用国家统计

局年度固有资产其他费用价格指数。

8 项目管理人员价格指数计算

“价差报告编制办法”中对管理人员工资和

工资附加费两部分分别按国有单位职工平均货

币工资指数和工资附加费中各项内容的费率和

标准计算。管理人员价格指数宜按工程所在

省、市国有职工平均货币工资指数进行计算。

9 其他

根据《南水北调工程投资静态控制和动态

管理规定》，“价差报告编制办法”应明确按实际

发生数额据实计列建设期贷款利息并纳入年度

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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价差报告。

按批准建设工期已完工项目在待运行期间

发生的贷款利息及管理维护费用以及因重大设

计变更等因素引起投资超出国家批准的静态投

资，其超出部分应纳入年度价差报告。

综上所述，南水北调工程由于单位工程多，

点多面广线长，跨流域，情况复杂，为做好南水北

调工程价差的编制工作，切实做到南水北调工程

投资静态控制和动态管理，严格控制工程成本，

提高投资效益，价差计算应做到严谨合理。

·简讯·

上海的河

苏州河，在上海人民心中，当是一条无出其右的母亲河。她就像静安寺那旷远悠长的天赖地音，传唱着那些柄蔚华瞻的

神话，抚慰着那些浮躁不安的灵魂；她又像一位姿容绝世的东方奇女，顽皮地挥了挥那御风舒展的衣袖，就在上海人民的心灵

中，架起了一座万古不朽的彩虹……

十多年前，以学水治水为业的我初到上海，有幸参与苏州河六支流建闸工程建设，就对苏州河情有独钟，挥笔写下《母亲

河，祝你生日快乐》的拙文，成就了我对上海河的第一次深情拥抱。随后参与更多的治水工程建设，则更多“上海的河”以靓丽的身

姿和多彩的故事呈现在我的面前。因为以水为业，我对“上海的河”更是一往情深，与每一条河流的每一次相遇，我都特别珍惜，

都会细心地记住她的名字，考证她们的故事。每年亲友和同学来沪，我总会借机介绍很多关于“上海的河”，有时还带着他们去看

看“上海的河”。

上海的河共有 2.38 万条，河网密度为每平方公里 6~7 km，平均每隔 200 m就有一条河，可谓“十里一横塘、五里一纵浦”。从

上海上空俯瞰，河网纵横交错、密如蛛网，如同根根银线把片片农田编织成绿色的锦缎，在阳光照耀下晶莹闪光，一派江南水乡的秀

丽风光，令人神往。远古时代的太湖有三条浅水河道：松江、娄江和东江，前两条即为吴淞江和浏河的前身，东江为黄浦江前身。历

史上第一次出现黄浦的名称是在南宋乾道七年（1171），那时只是称为“黄浦塘”。至南宋淳祐十年（1250），在西林积善寺碑记中，

才正式有“黄浦”之名。到了元代，因河道渐宽，因而有“大黄浦”之称。明初，吴淞江下游淤塞严重，户部尚书夏元吉奏请疏浚改造

大黄浦，凿宽近旁范家浜，从此，大黄浦水势日盛，江面开阔，终使黄浦江渐从吴淞江的一条小支流变成主干流。17 世纪以后，

黄浦江经过疏浚成为良港，港内“舳舻相衔、帆比栉”，上海由此获得“江海之通津，东南之都会”的美誉。传说战国时楚国春申君黄

歇曾开凿疏浚东江，故得名春申江、申江、黄浦江，纯属后人附会，但上海别称“申”，却沿用至今。

上海最大的河流要算黄浦江，为长江最末一条支流。全长 113.4 km，于淀山湖的淀峰，上溯连通太湖，贯穿上海市区，

在吴淞江汇入长江。在吴淞口外，因长江水、浦江水、东海水的水色不同，形成清晰可见的水线，出现“三夹水”奇观。今年，

曾带亲友游吴淞口森林公园，登一制高点，看三江交汇，为这大自然的神奇和大美而惊叹不已。

溯黄浦江而上，宽阔的江面向西作扇形展开。这里有大泖港、圆泄泾、大蒸港、斜塘、拦路港，以及许多有名和无名的

支流，联系着杭嘉湖平原，太湖水系，江的尽头是那如一面明镜镶嵌在西部原野上的淀山湖。

苏州河原名吴淞江，应算上海第二大河流，和黄浦江都是上海的母亲河，但她们之间却有着戏剧性的传奇。苏州河，历

史上曾是上海地区最大的河。早在唐宋时期，上海最早的港口青龙港就位于吴淞江畔，即今青浦区白鹤附近。吴淞江当年水

量充足，江南开阔，曾有“深广可敌千浦”的煊赫历史，黄浦江曾一度是吴淞江的支流。现在黄浦江汇入长江之处，至今人们

仍习惯称为吴淞口，就可以想像当年吴淞江雄姿。苏州河河道曲折，自古就有“五汇二十四湾”之说，长年累月，终因水弯床

浅，壅遏难疏，江面日趋狭窄。据《上海县志》记载：“唐时阔二十里，宋时阔九里，后渐减至五里、三里、一里”。到明朝时，

苏州河反成为黄浦江的支流。由此，你不得不惊叹大自然的鬼斧神工，不得不惊叹大自然的威严和神秘，眼前仿佛又出现了

晚唐诗人皮日休与好友陆龟蒙正驭一叶扁舟，在吴淞江上一边诗词唱和，一边作经济调查……

解放后，在党和政府的领导下，上海境内开挖了许多人工河道，如长达 50 多 km 的淀浦河，沟通了淀山湖和黄浦江，

既可通航，又能在青浦、松江低洼地区起到排涝作用。开挖了浦东的大治河和川杨河，连接黄浦江和东海，起着重要的航运

和引排作用，这些新河为上海经济发展作出了重要贡献。改革开放以来，上海治水呈现跨时代的变化，先后历经苏州河综合

整治、市、郊区县骨干河道攻坚战、配合社会主义新农村建设的万河整治等重大治河战役，使上海的河重新焕发出勃勃生机，

逐步恢复了整洁、自然、生态、健康的河道新面貌。

宋朝梅尧臣在上海古镇青龙镇观潮诗云“无情之水谁可凭？将作寻常自轻入。何时更看弄潮儿，头戴火盆来就湿。”在我心

中，上海的河，是历史的河，文化的河，不老的河，更是心灵的河。岁月偷换，经年载月，展望新世纪，上海的河必将伟大

而永恒的存在，必将朝朝暮暮陶养着这片土地，以及在这片土地上幸福生活的人们。

（摘自《上海水务网》2009-08-26）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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无锡大渲河泵站 20 kV 变电所设计

陈庆华 陈岳定

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 概述

随着经济的发展，用电负荷迅速增加，

10 kV 配电网的种种弊端如输送容量小、电网

损耗大、配电距离短、土地占用量大、环保性能

差等日益明显。如果采用 20 kV 电压等级供电，

可以提高供电能力、减少土地占用量、减少建设

投资、降低损耗和提高电压质量。

2007 年国家电网公司下达了“关于推广

20 kV 电压等级的通知”。2008 年江苏省总结

研究了苏州工业园区 20 kV 配电运行的实际经

验，率先在无锡、苏州等 13 个城市推广 20 kV

电压等级试点供电项目。目前江苏电网 20 kV

电压供电和 10 kV 配电系统的升压改造工程正

在抓紧进行，35 kV 和 10 kV 电压等级正在向

20 kV 电压等级过渡，新建工程一般均要求

采用 20 kV 供电。

2 主接线方案及布置

无锡大渲河泵站工程是无锡市梅梁湖调水

泵站检修时的备用泵站，其主要作用为防洪、排

涝、航运、调水引流和改善城市水环境等。工程

由一座设计流量 30 m3 /s 的泵站和一座净

宽 8 m 的节制闸组成。泵站共装设三台竖井贯

流泵，单泵设计流量 10 m3/s，配套 10 kV 高压

异步电机，额定功率 355 kW/台。

根据无锡市供电公司《关于无锡市重点水

利工程建设管理处供电方案的通知》，大渲河泵

站供电电源：由 20 kV 线路供电，目前暂降压

运行：主供由 10 kV 荣巷线渲村支线 13 号杆供

电；备供电源由 10 kV 横山线水养支线 15 号支

接供电……。即无锡电网目前向大渲河泵站提

供的电源仍是 10 kV 电压等级，必须等系统具

备 20 kV 电源供电条件后，才会切换至 20 kV

电压等级供电。因此，在泵站主接线方案的设

计上要充分考虑近远期由不同电压等级供电的

特点，不仅要满足近期 10 kV 电源供电的要求，

而且要考虑到当无锡市电网具备 20 kV 电压供

电条件后，泵站变配电系统改造的经济性和便

捷性。就泵站供电特殊性，对两种主接线方案

进行了比较。

主接线方案一：综合考虑系统电网目前为

10 kV 电压等级供电，将来升级至 20 kV 电压

等级供电的特殊情况，考虑本工程采用 20 kV

供电，双电源供电，两路电源一用一备，备用

率 100%。近期 20 kV 配电设备暂降压至 10

kV 运行，系统 10 kV 电源直接引至泵站变电

所 20 kV 进线开关柜，10 kV 母线电源直接由

20 kV 母线引接，预留 20/10 kV 主变压器场地。

待系统电网具备 20 kV 电源供电条件后，20 kV

配电设备恢复 20 kV 运行，增设一台 20/10 kV

主变压器，20 kV 电源经主变降压后向 10 kV

母线供电。20 kV 母线和 10 kV 母线均采用单

母线接线方式。0.4 kV 低压用电负荷由一台

站用变供电，站用变挂接在 20 kV 母线上，采

用双抽头变压器，变比 20/10/0.4 kV。另外设

置一台柴油发电机组作为低压备用电源，电缆

方式引入低压进线柜电源切换处，见图 1。

主接线方案二：不考虑近远期由不同电压等

级供电的特点，泵站采用 10 kV 供电方式，由两

路 10 kV 电源供电，两路电源一用一备，备用率

100%。10 kV 电源引入变电所 10 kV 进线开关

柜，10 kV 母线采用单母线接线方式。0.4 kV

低压用电负荷由一台干式变压器供电，电源引

摘 要 该文针对江苏无锡地区电网系统正处于 10 kV 供电向 20 kV 供电转换的实际情况，近期由 10 kV供电，

远期由 20 kV 供电，对大渲河泵站变电所主接线方案进行比较，以确定主接线方案和电气设备。

关键词 泵站 变电所 主接线 20 kV 电压等级

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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自

图 1 主接线方案一

10 kV 母线，并设置一台柴油发电机组作为低

压备用电源。远期待系统电网具备 20 kV 电源

供电条件后，再对泵站变配电系统进行改造，增

设 20 kV 开关柜和主变压器设备。泵站仍旧采

用双电源供电，20 kV 电源引至 20 kV 进线开

关柜，20 kV 母线采用单母线分段接线方式，

经 20/10 kV 主变压器降压后分别引入原 10 kV

进线开关柜，见图 2。

图 2 主接线方案二

结合近远期，综合比较两个主接线方案，从

技术角度来说，方案一接线简单，设备数量较

少，变电所占地面积小，改造方便，供电可靠性

近期与方案二一致，但是远期要略低于方案二。

从投资角度考虑，近期方案一的投资要大于方

案二，但考虑以后升压改造费用，经测算方案一

总投资较方案二要节省一百余万元，约三分之

一，效果显著。最后，与方案二比较，当远期泵

站由 20 kV 电源供电后，由于方案一站用变直

接挂接在 20 kV 母线上，在泵站主水泵停运时，

可将主变压器退出运行，从而降低变压器运行

损耗，减少运行费用，见表 1。

表 1 主接线方案比较表

序号 项目 主接线方案一 主接线方案二

1 接线 简单 复杂

2 可靠性 较高 高

3 主要电气设备

a 20kV高压开关柜 9台 10台

b 主变 1台 2台

c 10kV高压开关柜 7台 13台

d 10kV无功补偿柜 4台 4台

e 站用变 1台 1台

4 变电所面积 小 大

5 改造难度 方便 困难

6 投资 小 大

经方案比较，决定选用方案一的接线方式。

同时，就方案一的接线方式、运行方案、改造方

式，征询了无锡市供电公司的意见，并得到了供

电公司的认可。

泵站新设独立变电所，布置于下游出水池

附近。变电所共分 2 层。一层布置 20 kV 配电

室、10 kV 配电室、10 kV 无功补偿室、柴油发

电机房，分别布置主变压器、20 kV 开关柜、

10 kV 开关柜、10 kV 无功补偿柜、柴油发电

机等设备；二层设置 0.4 kV 配电室，工具间、

值班室等，分别布置站用变压器、0.4 kV 开关

柜、直流电源等。

3 电气设备选择

3.1 主变压器

根据《泵站设计规范》的变压器容量计算方

法，主变容量确定为 1600 kVA，选用 SCB10

型环氧浇注干式变压器。由于泵站近期由 10 kV

电源供电，远期由 20 kV 电源供电，因此近期

主变暂不安装，仅预留安装位置。

3.2 站用变压器

由于泵站近远期供电电压不一致，因此对

站变电压等级和变比的选择进行方案比较。

3.2.1 站用变压器方案一

考虑近远期供电电压等级不同的特点，站

用变采用双抽头变压器，变压器型号 SCB-315/

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20，变比 20/10/0.4 kV。近期变压器高压侧接

入 10 kV 电源，待系统电网具备 20 kV 电源供

电条件后，改为接入 20 kV 电源。这种变压器

高压侧由两个同线径、同匝数、同绕向的线圈

组成，通过专门的三功能分接开关的转换操作，

可灵活方便的完成 10 kV 和 20 kV 之间的电压转

换，而变压器的容量、阻抗、损耗等指标均基本

保持不变。

3.2.2 站用变压器方案二

近期选择一台 SCB10 315/10 的干式变

压器，变比为 10/0.4 kV。待系统具备 20 kV 电

源供电条件后，更换原有站用变，新变压器型

号 SCB 315/20，变比为 20/0.4 kV。

3.2.3 方案比较

两种方案从技术上来说都是可行的，方案

一初期投资较大，经向厂家咨询，双抽头变压器

的造价比普通变压器约高 20%～30%，但是不存

在远期改造费用；而且改造工作量很小，只需

对分接开关进行操作即可完成切换工作。方案

二的优点是初期投资小，缺点是远期切换时，需

重新购置变压器，改造费用高，因此总投资要大

于方案一；而且改造工作量也比较大。综合比

较两种方案，最终决定采用方案一。

根据计算，站变容量确定为 315 kVA，同样

选用 SCB10 型环氧浇注干式变压器。

3.3 高、低压开关柜

3.3.1 高压开关柜

20 kV 开关柜和 10 kV 开关柜均选用中置

式高压开关柜，开关柜内配真空开关。由于近

期 20 kV 设备需降压至 10 kV 运行，待电网具

备 20 kV 供电条件后再切换至 20 kV 运行。因

此，在 20 kV 开关柜的设计和元器件选型上，

采用了如下措施。

(1) 柜体

按 20 kV 电压等级的绝缘和防护要求进行

设计和制造。

(2) 柜内元器件

电压互感器、电流互感器和过电压保护装

置按 10 kV 电压等级进行选型，其余如隔离手

车、真空断路器、接地开关等则仍旧采用 20 kV

电压等级进行选型，但是在确定断路器额定电

流和开断电流时，需按 10 kV 电压等级选用。

远期当系统电网具备 20 kV 电源供电条件时，

对 20 kV 开关柜进行改造，更换电压互感器、电

流互感器和过电压保护装置，即可满足 20 kV

电源供电要求。

3.3.2 低压开关柜

低压开关柜选用抽屉式开关柜，开关柜内

配低压框架断路器及塑壳断路器。

3.4 无功补偿方式

对于泵站，无功补偿对象主要为主水泵异

步电机，补偿方式通常采用集中补偿或就地补

偿。集中补偿在电动机母线上并联多组电容

器，根据运行的电机台数和无功功率投入不同

组电容器。这种补偿方式运行灵活，维护方便，

设备利用率高，能提高母线侧侧功率因数，实现

无功的就地平衡，但需要增加母线出线开关、电

容器进线开关以及电容器组保护装置等设备，

另外还需单独设置电容器室，投资较大。就地

补偿则在每台电机设备端并联一台电容器组，

通过控制、保护装置与电机同时投切。这种补

偿方式以补电机励磁无功为主，可有效限制电

机设备的无功消耗，改善电机的起动和运行条

件，但就地补偿存在保护整定不便、电容器故障

将引起电机断路器跳闸、机组停机时电容器会

对电机绕组放电等不利因素。考虑泵站运行管

理单位的运行习惯及对两种补偿方式的认知程

度，大渲河泵站无功补偿方式采用集中补偿方

式，补偿容量 450 kvar。

4 实施情况

大渲河泵站从 2008 年 12 月 15 日开工

建设。2009 年 5 月 20 日，泵站变电所通过了

江苏省供电公司无锡分公司的验收，正式受电。

由于无锡电网尚未全部完成 10 kV 电压等级向

20 kV 电压等级的切换工作，因此工程暂由

10 kV 电源供电。5 月 24 日，泵站主水泵投入运

行。经过一个夏天三个多月的运行，变电所变

配电设备运行正常，未发生异常情况。

5 结束语

在电网由 10 kV 供电向 20 kV 供电切换的

过程中，用户变电所按 20 kV 设计、暂降压为

10 kV 运行的过渡方案是可行的，这种过渡方

案既满足了当前的运行要求，又兼顾了远期升

压改造问题，不仅可以降低改造难度，减少改造

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费用，还节省了不可再生资源和施工时间，可创

造巨大的社会效益。

参考文献：

[1] GB/T50265— 1997 泵站设计规范 [S] .

[ 2 ] 中国航空工业规划设计研究院主编 .工业与民用配电

设计手册 [M].3 版 .北京：中国电力出版社 .

[3] 机械工业部第二设计研究院主编 .GB50052— 1995 供

配电系统设计规范 [S] .北京：中国计划出版社 .

[4] 江苏省电网公司主编 .DGJ32/J14— 2007 35 kV 及以下

客户端变电所建设标准 [S].北京：中国建筑工业出版社 .

·简讯·

哲学里的水

有了物质肉体，有了生命流程，但还是不够的，还是不能构成一个完整的生命实体。人是有精神的，精神是一种无形的东

西，可以通过物质肉体从不同阶段不同空间被散发出来。有了物质，再有了精神，才可以构成完整的生命。人的精神生命，与

自然中气态的水是相似的，抓不住，摸不着，但是可以被散发，可以被感觉，可以被利用。气态的水反反复复，不断循环，又构成

固态水和液态水，反过来又滋养着人的生命。

记得古代的一位哲人说，人从水里来！细细体悟这句话，回想着流淌如水的生命，恍惚间，感觉到水就像一位睿智的哲

人，在无声无息间，指导着一种人生哲学。忽然间，思想的欲望非常冲动，急得想走进哲学的海洋中，细细探索一下哲学里的水

究竟代表着什么。关于水，我觉得它的存在和人的存在阐释着共同的生命哲学。

水有三态，固态、液态、气态。固态的水代表着人的物质肉体，液态的水代表着人的生命流程，气态的水则代表着人的

精神范畴。人的物质肉体是要靠水来滋养的，水首先是一种物质能源，为构成人的物质生命而奉献着。液态的水进入人的肉

体，就参与构成物质生命的活动，因此也可以说人的物质肉体在某种意义上就是固态的水。水在流动，奔流不息，一直向东。

这与人的生命旅途是相似的。一个物质肉体是单调的，不足以构成完整的生命。所以一个完整的生命不仅具有空间的范畴，

更具有时间的范畴，因此他必须是流动的。所以人生是一个流动的过程，从婴孩到老年，是一个过程，从出生到死亡，也是一

个时间转换的过程。在流程的行进中，就展现了人生各个阶段的风景和意义。这和大自然中水的行程是一样的，从小溪到大

海，是一个不断向前的过程。因此从这个角度来看，人的生命流程宛若液态的水。

由此可以悟出，水和人是相通的，水性其实代表着人性，在大千世界里读水，其实我们就是在读自己的人生，我们破解出

的关于水的秘密和规律，其实就是生命的规律和意义。

我国古代的哲人老子说：上善若水，水利万物而不争。孔子对水也是有着深深的感悟：水有五德，因它常流不息，能普及

一切生物，好像有德；流必向下，不逆成形，或方或长，必循理，好像有义；浩大无尽，好像有道。流几百丈山间而不惧，好像有

勇；安放没有高低之平，好像守法；量见多少，不用削刮，好像正直；无孔不入，好像明察；发源必自西，好像立志；取出取入，

万物就此洗涤洁净，又好像善于变化。水有这些好德处，所以君子遇水必观。这些飞扬着智慧的语丝，则是古代哲人站在哲学的

领域里深深地感悟着水，思考着生命，体悟着这个永恒世界的规律和宇宙间自然万物的一种奥秘。

大千世界，流淌着千姿百态的水，也跃动着无数生命的翅膀。生命与水，是互相对应的，也是互相渗透的。哲学世界里的

水，是水的万千形体通过与自然万物的相互融合和渗透，由人们的精神赋予它丰富的智慧和自然奥妙，它是水的另一面存在

价值。这些像气体一样飞扬的水的思想和存在价值，只有我们的灵魂进行深刻的感悟后才会发现，才会获得，才会有所启迪。

其实它本来就是存在的，同它物质的形体一样，在世界上存在，滋润着万物，造就着生命，构成着物质与精神的统一体。就因

为这样，对水的思考多了，便觉得浩浩天地间，水的存在便代表着很多意义，也产生着很多文化，文学、美学、哲学、社会学、自然

学等等，均从方方面面禅释着水的存在价值。浩浩宇宙，茫茫人生，人生如水，水养万物。栖居在这个世界，任水的流体漫过生

命的河床，一波一波，在岁月的歌声中荡漾，掀起朵朵智慧的浪花，将美丽深厚的思想洒满历史的河床……

若干年后，我们沿着老子和孔子的足迹，踱着方步，一路低吟，将厚重的生命抽成轻轻的丝，在一路流淌的水中，飘逸而去。

（摘自《上海水务网》2009-12-28）

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大型升卧式平面钢闸门设计

邵春芬 窦维娥 时 勇

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 前言

升卧式平面钢闸门是平面钢闸门的一种，

简称升卧门，闸门关闭时直立挡水，闸门开启

时，由于其自重和钢丝绳拉力形成的力矩使闸

门在上升中沿轨道自动地逐步向上游（下游）

翻转，直至平卧在孔口上方，详见图 1。

图 1 升卧式平面钢闸门

这种升卧门综合了直升门和弧门的优点，

既保留了直升门的闸墩短而薄的、受力情况好

等优点，又降低了排架高度，且由于其水封不设

置在门槽内，门槽深度比直升门小，闸墩厚度也

可以变薄，从而减少工程量。升卧门目前在一

些水闸上的应用非常广泛，技术也比较成熟，是

水闸设计的主要门型之一。

2 设计要点

升卧门的运行特点是平面闸门做翻转运

动，由于其自身的特点，常规升卧门跨度都不

大。在无锡利民桥水利枢纽工程、无锡北兴塘

水利枢纽工程和苏州澹台湖水利枢纽工程中，

均采用了升卧门这种门型，其中北兴塘水利枢

纽工程节制闸工作闸门的孔口尺寸达到了 16

m×6.4 m（宽×高），该闸门是目前国内已建成

的最大跨度的升卧门之一，下面就该闸门的设

计做详细介绍。

2.1 门叶结构

升卧式平面钢闸门的门叶结构与普通平面

定轮门的受力传力模式基本一样，都是通过面

板将水压力依次传给次粱、纵梁、主横粱，再由

主横梁传给边梁，最后由边梁传给 4 个悬臂轮，

悬臂轮再将力传到混凝土结构。唯一不同的就

是门叶宽度必须要小于孔口宽度，每侧宜各留

20～40 mm 空隙，侧水封必须布置在门槽外，

且必须要控制侧水封安装精度，以保证侧水封

与轨道上侧水封座之间有一定的预压缩量。

北兴塘水利枢纽工程节制闸工作闸门孔口尺

寸为 16 m×6.4 m（宽×高），底槛高程-0.50 m，

门顶高程 5.90 m，总水压力 1 920 kN。闸门结

构为面板梁系结构，梁系同层布置，设置实腹式

双主横梁 , 双主横梁等荷载布置，主横梁为焊

接工字形截面，梁高 1 600 mm。大跨度升卧式

平面钢闸门由于其跨度大，主梁梁高通常都是

摘 要 升卧式平面钢闸门是平面钢闸门的一种，简称升卧门，闸门关闭时直立挡水，闸门开启时，由于其自重

和钢丝绳拉力形成的力矩使闸门在上升中沿轨道自动地逐步向上游（下游）翻转，直至平卧在孔口上方。升卧

门的运行特点是平面闸门做翻转运动，由于其自身的特点，升卧门跨度不宜过大。

关键词 升卧门 设计 创新

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刚度控制，为了合理减轻闸门的重量，根据主梁

弯矩分布，将主梁设计为变截面，即中间截面梁

高大，端部截面梁高小。闸门结构材料采用常

规结构钢。

闸门设置 4 只悬臂式主轮作为支承，轮径φ

700 mm。门叶尺寸为 15.94 m×6.4 m（宽×高），

每侧各留了 30 mm 的空隙。闸门面板设置在

外河侧，外河侧设置止水，侧止水为双 P 型橡胶

水封，可以双向挡水，底止水为平板型橡胶水封，

为保证侧水封的安装精度以满足预压缩量，侧

水封座板上开腰圆孔，可根据实际情况对侧水封

进行微调。启闭机采用固定卷扬式弧形门启闭

机，启门力为 2×320 kN，扬程 11 m，启闭机用

电功率 22 kW。

北兴塘水利枢纽工程节制闸工作闸门总图

详见图 2。

图 2 节制闸工作闸门总图

2.2 吊耳

升卧式平面钢闸门与普通平面定轮门最大

的差异在于吊耳的位置。普通平面定轮门的吊

点中心线跟闸门的重心重合，闸门的吊耳通常

布置在门顶，而升卧式平面钢闸门的吊耳则需

要布置在闸门下主横梁附近，使得钢丝绳作用

在吊耳上的力和闸门自重形成力矩，从而保证

闸门在进入弧段轨道和斜坡轨道时可以完成翻

转，另外吊耳轴中心至面板外缘距离，应能容纳

启闭机的动滑轮组或吊头，并应留有 20～50

mm 的裕度。

北兴塘水利枢纽工程节制闸工作闸门操作

设备采用固定卷扬式弧形门启闭机，采用吊头

通过钢丝绳与闸门吊耳相连，其吊头尺寸较小，

故吊耳尺寸也小，弧形门启闭机自重较大；若是

采用固定卷扬式启闭机，则是动滑轮组通过钢

丝绳与闸门吊耳相连，动滑轮组的尺寸较大，吊

耳尺寸应随之变大，且动滑轮组长期浸泡在水

中，易锈蚀，减短使用寿命。

2.3 埋件

与直升门不同的是，升卧门设计的另一关

键是门槽埋件的设计，升卧门门槽埋件设计是

否合理，关系到闸门能否顺利运行。升卧门门

槽埋件下部主轨为直线段，到中间一段渐变为

弧段，再往上是斜坡段，与弧段相切；反轨为直

线段；侧轨则分为两部分，一部分为直线段，另

一部分与主轨相同，分弧段和斜坡段。

在升卧门门槽埋件设计中需增加一个最主

要的概念是：起弧点。起弧点，顾名思义，就是

弧段轨道起始点。起弧点高程的确定，又取决

于几个因素，即水深 H、局部开启开度 L（若有

局开要求）以及闸门向下游还是向上游翻转。

同时起弧点高程还需结合主轨弧段角度、通航

时门底最低高程（若有通航要求）、门高等来确

定。通常主轨弧段角度取 60°～70°。

北兴塘水利枢纽工程节制闸工作闸门为向

下游翻转，有通航要求，通航时门底最低高程为

9.50 m，主轨弧段角度取 60°，起弧点高程

7.80 m。

2.4 相关水工结构

在升卧门设计中，布置不当会容易遇到闸

门、启闭机与水工结构相干涉的问题，主要有 4

点需要特别注意：

(1) 闸门在启闭过程中，闸门顶部不能与

启闭机排架粱底缘相碰。可以选取若干个闸门

半开状态下闸门顶点的位置及闸门全开状态下

闸门顶点的位置，然后连接这些顶点（即图解

法），作出闸门顶部的运动轨迹线，布置启闭机

排架粱时，保证该轨迹线与启闭机排架粱互不

干扰，且最好留有一定富余。

(2) 卷扬式启闭机通过钢丝绳将动滑轮组

或吊头与闸门吊耳相连，吊耳位置随闸门开启

开度不同而不断变化，钢丝绳的位置也随之变

化，应避免钢丝绳与混凝土结构或门叶结构相

碰。也可以用图解法作出钢丝绳的运动范围，

在布置水工结构的时候避免水工结构进入该范

围，并留有一定富余即可。

(3) 闸门滚轮需脱离搁门器后方可下门，

因此还需将闸门吊耳向上提升一段距离，故启

闭机平台到闸门平卧状态下吊耳中心的距离应

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大于启闭机的极限位置，同理，启闭机实际行程

需大于闸门挡水状态下吊耳中心到闸门平卧状

态下吊耳中心的距离。

(4) 闸墩外另有水工结构的需避开检修孔

位置。根据以往工程设计经验，有些工程在闸

墩外还另有水工结构，例如泵房等，若泵房内楼

梯正好布置在检修孔处，则工作人员无法进入

检修。

3 创新与突破

3.1 闸门运行过程当中水封橡皮磨损问题的

解决

升卧式平面闸门最大的特点是平面闸门做

翻转运动，在闸门翻转的过程当中，闸门尾部的

水封橡皮会扫到两侧混凝土闸墩，而混凝土浇

注时容易跑模，混凝土闸墩尺寸不好控制，精度

较低，闸门安装完毕运行过程中，有可能出现水

封橡皮直接与粗糙的混凝土表面摩擦的情况，

这样一来橡皮容易磨损，且摩擦力大，启闭力也

会增加，同时也大大降低了橡皮的使用寿命，增

加了水封橡皮的更换频率，从而也增加了后期

维护成本。为了解决这个问题，经与建设单位

协调后，决定在水封橡皮能扫到的混凝土区域

内，将两侧混凝土少浇 10 mm（详见图 3），这

样就能很好地避免这个问题，而事实也证明，这

种做法是完全可行的，目前闸门运行良好。

图 3 浇筑混凝土剖面示意图

3.2 检修孔盖板的改进

升卧门靠悬臂式滚轮支承，考虑到滚轮需

要检修，在闸墩上开检修孔，设检修孔盖板，利

用螺栓固定，不需要检修时，可当侧轨使用，当

需要检修的时候先将检修孔盖板拆卸下来，然

后再检修滚轮。为方便拆卸和搬运，检修孔盖

板不宜过重，而大型升卧门往往需要较大的悬

臂轮，相应的也需要更大的检修孔盖板，以前

的常规做法是在闸墩外侧预埋锚栓固定盖板，这

样一来，检修孔盖板就需要贯穿整个检修孔，体

积大，整体重量也大。

此次在利民桥水利枢纽和北兴塘水利枢纽

的升卧门设计中，对上述缺陷做了创新。在闸

墩内侧四周预埋埋件，然后利用埋件上的螺栓

固定检修孔盖板（即导轨），如此，导轨重量大

大降低，拆卸方便，搬运轻松，也可大大提高工

人的劳动效率。

改进前后检修孔盖板详见图 4。

图 4 检修孔盖板改进前后详图

4 可优化设计

关于升卧门的设计与研究，前人已经做了

很多工作，技术也已经相当成熟，通过几个工程

的设计，借鉴了很多成熟经验，解决了大型升卧

门设计上的一些难题，同时也发现了一些不足，

这些不足其实是可以弥补的，可以进行优化设

计，主要有下面几个方面。

4.1 上主轮检修孔位置选择

在北兴塘水利枢纽工程中，上主轮检修孔

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位置我们设置在竖直段轨道上部，虽合理，但是

闸门在检修过程中需要用启闭机吊起闸门呈半

开状态，如果将上主轮检修孔设置在闸门平卧

位上主轮对应的位置，则可以依靠搁门器锁锭

闸门，但与此同时，就需要在闸门平卧位下方两

侧增设牛腿，用于检修上主轮时搁置临时设备

（可选千斤顶）支承闸门。该优化措施在广州

南沙开发区的几个项目中都有运用，工程目前

正在施工中。

4.2 闸门门叶结构材质选择

升卧门平卧在孔口上方时是依靠搁门器锁

锭的，闸门体积越大，重量越大，作用在搁门器

上的力也就越大，对搁门器的设计要求也越高，

所以在保证闸门强度与刚度的前提下，可以使

用合适的材质，以减轻闸门自身重量，降低搁门

器设计要求的同时，也可以减少工程量，降低启

闭机容量。

5 结束语

升卧门结构简单，运行可靠，便于操作，易

于维护保养，造价较低，也可满足双向挡水和动

水局部开启控制流量的要求，其操作设备通常

选用卷扬式启闭机，造价也较低，是一种常规门

型，在水闸中的应用极其广泛。随着经济的迅

速发展，水利枢纽中大孔口闸门的需求越来越

多，升卧门也在逐步向大型闸门发展，这是种大

趋势，也是促使我们不断汲取知识，完善作品的

源动力。

·简讯·

上海浦东河道整治不忘生态 重塑江南水乡风光

上海浦东推行“生态治水”，在河道整治中大量采用新型材料，混凝土上长出绿油油的小草，生态护岸上鱼虾筑巢安家。

“那就是绿化混凝土！”在上海浦东六灶镇五灶港，只见河坡上铺的混凝土里长出了绿油油的小草，十分茂盛。据水利科技人

员介绍，这种名为“绿化混凝土”的新型材料现在已大量用于的生态河道建设。

浦东的土质属于冲积沙性土壤，土质比较松软。通航河道由于船行其间会形成船形波，击打到两岸上，久而久之就会使河

岸护坡坍塌。为防止水流、河岸坍塌，以往水利人员只能在河岸上建设石驳岸来保护。河道坚固了，但却“死气沉沉，寸草不生”。

久而久之，河道的生态环境改变了，水质变差了，河里的鱼、虾及其他微生物的生长也受到影响。如果仅仅使用混凝土修砌两

岸的护坡，尽管在防汛抗汛上有很大的功效，在生态绿化上就比普通土质差很多了。

采用新型绿化混凝土材料，不仅能发挥防汛护岸的功能，在绿化上也一点不差。绿化混凝土上面有大量孔隙可供植物生长

并吸取水分，亲水性、透水性强，不仅能够保护河岸，而且对水草生长十分有利，固土能力较强。在绿化混凝土平台种上千屈

菜、水葱、黄菖蒲、水生美人蕉等吸污、去污能力强的水生植物，大大改善了河道的生态环境。目前，这一技术已在浦东河道

整治中大量运用，帮助护坡与改善环境。

“那是生态石笼，那一种叫舒布洛克，那是木桩护岸……”走进浦东新区曹路镇启明村，只见一条条村沟宅河正在施工整治，

有趣的是建成的护岸结构各不相同。一谈起生态治水，曹路排灌站长张羿滔滔不绝地介绍起来。“生态石笼”是用网塑结构框将石

块固定在河岸上，优点是石块与石块之间有许多缝隙；“舒布洛克”是一种水泥预制结构，同样是留有许多空穴，优点是施工比较

方便；用一根根五六米长的木桩打在河边的是木桩护岸。

“传统修筑护岸采用的浆砌块石方法，等于给河道穿上了一层混凝土‘盔甲’。堤岸坚固了，但一定程度破坏了水生、两栖动物

栖息繁衍环境。生态型护岸能够与土壤交流，破解浆砌石驳岸”呼吸“不畅的毛病，也给鱼虾筑巢安家创造了条件。”

近年来，水务部门探索推行“生态治水”，因地制宜建设生态河道，从设计、施工、管理等每个环节都渗透了“环保”理念，采

用生态型护岸、水流多样化、两岸植树林、河坡种草木、水边栽植物等措施，逐渐修复水生态系统。水清岸绿的生态河道不仅

为水生动植物生长提供条件，也为重塑江南水乡风光注入了新的生机和活力，成为生态文明建设中的新亮点。

（摘自《中国水利网站》2009-12-18）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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非金属材料接地模块在风力发电机组接地中的应用

糜 膺

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 工程概述

为了充分开发利用内蒙古自治区丰富的风

力资源，大唐国际发电股份有限公司内蒙古分

公司在内蒙古乌兰察布市察哈尔右翼后旗区域

投资兴建红牧风力发电场，终期建设规模为

200 MW，分四期开发建设，一期建设规模

48 MW，共安装单机容量为 2 MW 的风力发电

机组 24 台。

红牧风电场处于内蒙古中部阴山北麓，乌

兰察布市后山地区，属于已规划的辉腾锡勒 2

号风场的部分区域。内蒙古大唐国际红牧风电

场一期工程场址位于石窑沟乡～二道河村，红

牧风电场 220kV 升压站位于二道河村附近，场

址内海拔高程 1 650～1 850 m。

2 各种接地材料简介

电气设备在投入运行之前，接地电阻必

须满足要求，否则无法保证其正常、可靠运

行。

电气设备一般采用传统的接地材料，如钢

材和铜材等，以网状布置并埋设于电气设备周

围土壤中，作为其接地装置。用传统接地材料

作为接地装置受季节、温度、腐蚀、外力影响较

大，接地电阻不够稳定，接地网使用寿命相对

较短，在土壤电阻率特别高、土壤条件较差的条件

下难以达到设计要求。

近年来，出现了很多新型的接地产品，如降

阻剂、接地模块、离子接地极等，其性能及实用

性等各有优缺点,见下表 1。

表 1 各种接地产品优缺点对照表

项目

接地产品 价格 实际效果 施工量 使用时限

钢材 最低 差 大 短

铜包钢 较贵 较差 大 较长

铜材 贵 较差 大 长

降阻剂 较低 较好 较大 较短

接地模块 较低 好 较小 较长

离子接地极 极贵 极好 大 较长

在较为复杂的地质情况下，可根据现场土

壤电阻率、可供施工面积、不同地形、投资额度

等因素合理选择使用接地产品。

3 非金属材料接地模块简介

3.1 接地模块的结构

接地模块主要由内置电极芯（镀锌扁钢或铜

排）和包裹在外部的非金属材料构成，如图 1。

图 1 接地模块的结构

3.2 非金属材料接地模块降低接地电阻的原理

接地网的接地电阻主要由接地体及其连接

材料的自身电阻、接地体与周围土壤的接触电

阻以及入地电流在土壤中的扩散电阻构成，其

中接地体与土壤的接触电阻和入地电流在土壤

中的扩散电阻是接地电阻的主要部分，占接地

电阻的 98%以上。

摘 要 电气设备一般采用传统的接地材料如扁钢、扁铜、钢管、圆钢、角钢等作为接地装置，但在较复杂的土

壤条件下，其接地效果往往不能达到要求，无法保证电气设备正常、可靠地运行，该文在分析非金属材料接地

模块在降低接地电阻原理的基础上，结合有关标准、资料，阐述了非金属材料接地模块在内蒙古大唐国际红牧

风电场一期工程风力发电机组接地中的应用情况。

关键词 风力发电机组 接地材料 土壤电阻率 接地电阻 接地模块

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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非金属材料接地模块与传统接地体相比具

有以下显著特点：

（1）降低接触电阻：接地模块的主体材料

与土壤的物理结构相似，能与土壤结合为一体，

使接地体与土壤的有效接触面积比金属接地体

大许多倍，增大了接地体的有效散流面积，极大

降低了接地体与土壤的接触电阻，因此能显著

提高接地效率，减少地网占用土地面积。

（2）降低扩散电阻：通过接地模块良好的

离子散发性，可使其离子耗散至地下 3～5 m 的

土壤中，并形成稳定的离子层，在大范围内降低

土壤电阻率，从而降低土壤中的扩散电阻。

（3）接地电阻稳定：接地模块自身有很强

的吸湿保湿能力，使它周围的土壤保持湿润，保

证接地模块有效发挥导电作用；同时，接地体中

导电物的导电特性不受干湿度、高低温等季节

变化的影响，因此能确保稳定的接地电阻。

（4）减少地电位反击：接地模块的非金属

材料使电阻率相差巨大的金属与土壤之间形成

一个变化比较平缓的低电阻区域，当大电流冲

击时，可降低接地体、接地线暂态电位梯度，降

低跨步电压和接触电压，减少发生地电位反击

的概率。

（5）使用寿命长：接地模块的主体本身是

抗腐蚀材料，它的金属骨架采用的是表面经抗

腐蚀处理的金属材料，因此该接地体总体抗腐

蚀性能优良，使用寿命达到五十年以上。

3.3 非金属材料接地模块的性能特点

（1）由于采用非金属导电材料作为导电介

质，不仅耐腐蚀而且无毒、无污染，对环境无不

良影响。

（2）施工方便，大大减小了施工工程量，且

使用寿命长，理论寿命大于 50 年，远大于传统

接地材料。

（3）稳定性好，经多次大电流冲击后，接地

模块电阻值不增大，亦不变硬、发脆，无断裂现

象，导电性亦不受季节影响。

3.4 非金属材料接地模块的施工便捷性与经

济性

（1）接地模块尺寸通常为 600 mm×400

mm×60 mm，也可根据不同要求加工其他形状

和尺寸，埋设方便，减小了施工难度与工程量。

（2）对于无法施工的地质，则可以轻松使

用接地模块平铺，作为水平接地体。

（3）单块接地模块价格仅数百元人民币，

相对于使用年限来讲，成本较低。

4 本工程风机接地方案

作为风电场主要设备的风力发电机组，常

常安装于山顶、山谷和沿海岛屿区域，易遭受雷

击，而导致设备受损严重，难以修复使用，因此

对于 100 kVA 以上的风力发电机组，要求其接

地电阻 R≤4 Ω。

西安优耐达电子科技有限公司对本工程施

工现场进行了勘察，得到的平均土壤电阻率约

为 2 000 Ω·m。由于本工程风机周围存在较多

耕地，可施工面积小，采用扩大接地网面积或外

引接地网的方式难度极大，且施工工程量非常

大，经过经济技术比较，最终决定采用接地模块

配合常规接地网进行施工，并在接地模块周围

施加一种特性与接地模块相同的离子缓释剂，

以达到更好的接地散流和降阻效果，具体方案

如下：

每台风机的接地网以风机中心为圆心设置

环形水平接地网，内圈圆环半径为 8 m，中圈

半径为 15 m，外圈半径为 22 m，同时从风机

中心向外敷设数根水平接地体与环形水平接地

体相交，水平接地体采用-50×6 热镀锌扁钢，

埋深-0.8 m。在水平接地网内合理埋设接地模

块，总数为 30 块，每个接地模块周围施加适量

离子缓释剂，接地沟或坑的回填土采用电阻较

低的粘土并夯实，见图 2、图 3。

图 2 风机接地平面布置图

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 3

根据 DL/T 621-1997 交流电气装置的接

地，“以水平接地体为主边缘闭合的复合接地极

（接地网）的接地电阻可用下式计算：

en RR 1

0

01 2.0ln3

L

S

S

L

B

hd

S

LB

SRe 5

9ln

21213.0

S

hB

6.41

1

式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m

Rn——任意形状边缘闭合接地网的

接地电阻，Ω；

Re——等值（等面积、等水平接地

极总长度）方形接地网的接

地电阻，Ω；

S——接地网的总面积，m2；

d——水 平 接 地 体 的直 径 或 等 效 直

径，m；

h——水平接地体的埋设深度，m；

L0——接地网的边缘变现总长度，m；

L——水平接地极的总长度，m。

计算得，

012.1

140

76.15192.0

76.1519

140ln3

2.0ln30

01

L

S

S

L

914.0

76.1519

8.06.41

1

6.41

1

S

hB

B

hd

S

LB

SRe 5

9ln

21213.0

914.05025.08.09

76.1519ln

5152

2000

914.0176.1519

2000213.0

678.23

根据西安优耐达电子科技有限公司提供的

接地模块接地电阻计算公式：

单个接地模块接地电阻：Rd=k×ρ

式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m；

k——离子缓释剂影响系数，取 0.052。

则，单个接地模块接地电阻：Rd=k×ρ＝

2 000×0.052＝104 Ω

30 个接地模块并联后总接地电阻：

hn

RR d

b

式中 n——接地模块使用数量，n＝30；

h——接地模块数量调整系数，取 0.75。

6.475.030

104

hn

RR d

b

水平接地体与接地模块并联后，

486.3

bn

bn

RR

RRR

满足要求。

5 结论

2009 年 7 月，内蒙古大唐国际红牧风电场

一期工程共 24 台风机的接地装置已敷设安装

完毕，技术人员对每台风机的接地电阻进行了

实测，结果为 0.3～2.5 Ω，均满足设计要求。接

地模块对降低风力发电机组的接地电阻起到了

良好的效果，同时减少了工程量并降低了工程费

用。

图 4 施工照片

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(下转第 28 页)

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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安徽响水涧抽水蓄能电站下水库进出水口

检修门和拦污栅的设计

窦维娥 邵春芬 时 勇

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 概述

安徽响水涧抽水蓄能电站位于安徽省芜湖

市三山区峨桥镇境内，距繁昌县城约 25 km，

距芜湖市约 45 km，电站总装机容量 1 000

MW（4×250 MW），是一座日调节的纯抽水蓄

能电站,电站由上水库、输水系统、地下厂房系统、

开关站和下水库等建筑物组成。

工程金属结构总体布置如下：在上水库主

坝和南北副坝之间并排布置 4 个侧式进出水

口，在每个进出水口收缩段前沿设置一道拦污

栅（4 孔），进出水口后接引水洞上平段直通事

故闸门井，在事故闸门井设置一道事故闸门及

其启闭机，事故闸门井与其后的竖井式高压管

道相连，高压管道与机组前设置的球阀相连，水

流经球阀进入机组。尾水隧洞共 4 条，每条尾

水洞出口处设置一道尾水事故门、下库检修闸

门和一道拦污栅（4 孔）及启闭机。在下水库

北围堤设一充水闸，用于将泊口河水引入下水

库，充水闸设一道工作门及其启闭机和一道检

修门及其启闭机。本文就下水库进出水口的检

修闸门、拦污栅及启闭机的布置、设计特点作

一介绍。

2 下水库进出水口的检修闸门、拦污栅与启闭机

根据该电站运行工况，拦污栅和检修闸门

不同时使用，因此将二者设计成共用一套门槽，

同时使用同一套启闭机。拦污栅和检修闸门及

启闭机的布置如图 1。

图 1 栏污栅和检修闸门及启闭机的布置

2.1 下水库进出水口检修闸门设计

流道进出水口处设置了检修闸门用于机组

检修时挡水，共 16 孔，设 4 扇闸门供 4 个尾水

隧洞公用。检修闸门孔口尺寸为 4 . 3 m×

9.708 m，底槛高程 -14.5 m，闸门为平面滑动

钢闸门，单向挡水，设计水位为 14.96 m，总

水压力为 10 672 kN。

为减小门机高度，降低门机的轨上扬程，

闸门采用平面滑动叠梁门，每扇闸门为二节叠

梁，单吊点布置，每节叠梁按运输条件再分二

节，二节门间用连接板通过焊接方式连成一节

叠梁。

摘 要 文章简要介绍了安徽响水涧抽水蓄能电站下水库进出水口检修门和拦污栅的设计特点，同时结合抽水蓄

能电站的特点，针对拦污栅设计，采取了一些工程措施增加了拦污栅的刚度和强度，减小振动对拦污栅的影响。

关键词 检修门 拦污栅 启闭机 安徽响水涧抽水蓄能电站

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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门叶为焊接钢结构，材料为 Q345-B。面板

位于厂房侧，厚度为 16 mm。每个单元门体沿

门高方向设上下两根工字形截面主横梁，最大

梁高 660 mm，为减小门槽尺寸，主梁采用变

截面结构，支座处主梁高度为 420 mm。闸门

的支承有主支承滑块和反向支承滑块，主支承

材料采用 MGC，该材料具有摩擦系数低、自润

滑免维护、耐腐蚀、耐磨损、承载力大、抗老

化等优点，反向支承材料采用灰铁 150。侧水

封及顶水封采用 P60，与面板同侧，底止水为

条形橡皮。上节检修闸门的上单元闸门的上主

梁腹板上设内径 245 mm 的充水阀 1 只，充

水阀设在厂房侧，用于闸门开启前向流道充水

平压。检修门的前、后均设有水位计，用以测量

检修门前后水位差。

检修门采用 2×200 kN 双向门机操作，闸门

通过自动挂脱梁与启闭机直接连接，自动挂脱

梁为机械式。闸门在静水中启闭，闸门开启前

先打开充水阀向门后充水平压，待上、下游水位

差≤2 m 后启门。闸门平时存放于门库内。

2.2 下水库进出水口拦污栅设计

下水库进出水口拦污栅孔口尺寸为 4.3 m×

9.708 m，，每个尾水隧洞设置 4 扇拦污栅，4

洞共 16 扇。平时关闭，以阻挡污物流入机组。

拦污栅垂直式布置。

由于抽水蓄能电站常处于抽水和发电两种

工况，其水流方向交替变化，因而拦污栅受到抽

水和发电两种工况下双向水流的作用，极易遭

到破坏。一般情况下，上水库进出水口在抽水

工况时出现的流态较差，有可能引起拦污栅的

受迫振动，而下水库进出水口在发电工况时，由

于拦污栅离机组较近，水流紊乱，必须防止共

振的发生。从以往工程经验看，下库拦污栅更

易破坏，故下库拦污栅设计更为关键。

工程中拦污栅分成 4 个运输单元，运到工

地后每节通过连接板和螺栓将 2 个运输单元组

装成整体。每节栅叶结构均按 5 m 水头差设

计，共设有 3 根主横梁。拦污栅由主横梁、纵

梁、纵向栅条、水平支撑条和边梁焊成整体，以

提高整个结构的刚度。

为满足拦污栅承受双向水流的作用，提高

拦污栅的抗振能力，拦污栅选用活动栅，并将栅

槽和栅叶间的间距减小。拦污栅的主反向支承

均采用具有一定抗振性能的 MGC 材料。主横

梁、纵梁沿水流方向均采用流线形，以适应其

水流流态，减小拦污栅对水流的阻力系数。栅

条采用圆头矩形栅条，使污物碎屑能顺利地从

栅条中间通过，以减小水流动荷载对栅条的影

响。栅条与主梁之间采用焊接结构，其侧向用

水平支撑条连接各栅条以增加栅条侧向刚度。

栅叶结构详见图 2。

图 2 栅叶结构

拦污栅采用双向支承滑块，其材料为

MGC。栅条和栅体的材料为 Q235B。拦污栅提

出孔口清污或检修时，用锁定梁将其搁与孔口

上方。拦污栅的前、后设有水位计，用以测量

拦污栅前后的水位差。拦污栅的操作按静水考

虑，操作时，两侧水位差应控制在 1 m 以内，

采 用 2 ×

200 kN 双向门机操作，由自动抓梁整体启吊，

逐节锁定，逐节清污，拦污栅与检修闸门共用门

槽和启闭机。当机组检修时，将拦污栅拆成两

节，每 2 个运输单元为一节，暂时存放在原先

存放检修闸门的门库内。

2.3 门（栅）槽设计

下水库进出水口拦污栅槽兼作下水库检

修闸门门槽，为Ｉ型门槽。主轨、反轨为工字

钢组合截面，材料均采用 Q235B。主轨和反

轨的工作面采用 1Cr18Ni9 不锈钢板贴焊在主

轨、反轨构件上，加工后的厚度为 8 mm。顶、

侧止水板采用 1Cr18Ni9 不锈钢板贴焊在各自

构件上，加工后的表面粗糙度为 3.2 (m，最

小厚度不应小于 6 mm。由于检修门和拦污栅

共槽，故门（栅）槽需同时满足检修门和拦污

栅的布置要求。检修门、拦污栅和门槽的配合

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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详见图 3。

图 3 检修门栏污栅和门槽配合图

3 优化设计

3.1 检修闸门一般在静水中开启，因此，需在

检修门开启之前对闸门后进行充水，以获得检

修门两侧水压平衡。为达此目的，通常采用的

充水平压主要有如下 3 种方式：

3.1.1 闸门小开度提门充水平压，待闸门前后水

位达到平衡时，将闸门全部提起。这种方式布置

简单，但启门力较大，增加了启闭机的启闭容量。

3.1.2 在胸墙或闸墩上设置旁通管，旁通管上

设置阀门，打开阀门充水平压，这种方式水工布

置较复杂，同时也增加了工程费用。

3.1.3 在闸门门顶设充水阀，通过启闭设备和

闸门的启闭联动，并在启闭机上设置充水阀门

启闭的行程控制开关。

工程选择了第三种由门顶充水阀充水平压

的方式，静水启门，和第一种闸门小开度提门充

水平压方式相比，启闭容量较小，和第二种在胸

墙或闸墩上设置旁通管的方式比较，充水孔设

在闸门本身的顶主梁上，平压装置不与水工布

置发生关系，布置较简单。这种方式也成为目

前采用最多的充水平压方式。

3.2 为保证拦污栅适应双向水流的工况，在拦

污栅设计中采取了如下工程措施：参考以往抽

水蓄能电站中的经验，设计水头采用 5 m，以

此作为栅叶结构的强度、刚度的控制条件；拦

污栅由主横梁、纵梁、纵向栅条、水平支撑条、

边梁焊接成整体，增加了栅叶结构的整体刚度、

强度、稳定性以及结构抗疲劳的能力；减小栅

体和栅槽之间的配合间隙等。

3.3 通常电站进出水口布置一道拦污栅，再隔

一段距离布置一道检修门，同时各闸门（拦污

栅）要分别配置一套启闭机。根据电站运行工

况，进行了如下优化：由于拦污栅和检修闸门

不同时使用，故设计成二者共用一套门槽，同

时使用同一套启闭设备，这样具有缩短工期，

坝面简洁，节约工程投资的效果。

4 结束语

响水涧抽水蓄能电站下水库进出水口检修

门和拦污栅布置与设计充分考虑了本工程的运

行要求，吸收了同类工程的设计经验，采取了一

些方法和措施，确保闸门、拦污栅及启闭设备的

安全运行。

·简讯·

上海继续加大截污治污力度 为低碳经济作贡献

从上海市水务局新年度工作会议上获悉，上海将继续加大截污治污力度，为低碳经济作贡献。

按照治本为先、城乡一体的原则，加快污水厂网和污泥处理处置工程建设，按期完成“十一五”规划目标，进一步推进实施

第四轮环保三年行动计划治水项目。基本建成白龙港和青浦、松江等郊区污泥处理处置工程，推进竹园污泥处理处置、白龙港

污水处理厂扩建二期和污水输送南线东段，以及部分雨污混接改造工程建设，加大城乡截污纳管工作力度，进一步提高污水收

集和处理能力，全市城镇污水处理率达到 80％以上。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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（摘自《中国水利网站》2010-01-15）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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上海某深基坑围护结构深层水平位移测试及分析

林立祥 姚顺雨 和再良

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 引言

上海地区在地表以下 30 m 土体大多为软

粘土，其物理特性表现为高含水率、大孔隙比；

力学特性表现为低强度、高压缩性、低渗透性、

高灵敏度。深基坑土方开挖过程中，常常由于

未能遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严

禁超挖”的原则，导致围护结构变形过大，由此

带来支撑体系受力过大失稳，周边建筑差异沉

降过大产生结构裂缝，坑周硬性管线差异沉降

过大产生漏水、漏气等引起次生灾害，因此土方

开挖过程中对深基坑围护结构深层水平位移测

试（测斜）相当重要。目前国内对基坑围护结

构深层水平位移测试主要采用活动式测斜仪。

由于测试水平参差不齐，某些成果未能反映围

护结构真实变形性状，作为施工的“眼睛”，根据

监测成果调整施工工艺十分关键。

2 深层水平位移测点埋设

深层水平位移测试主要是通过埋设测斜管来

获取围护结构不同深度的水平位移量。不同的围

护结构埋设测斜管的方法各有不同：地下连续墙

中应将测斜管绑扎于钢筋笼的迎土侧，以防围檩

施工过程中凿除混凝土破坏测斜管，注意管内一

对导槽与基坑边垂直，待测斜管全部绑扎完毕后

随钢筋笼沉入围护槽内；灌注桩内埋设时应将最

末一段测斜管完全固定于钢筋笼上，待钢筋笼沉

入孔底附近，转动钢筋笼使测斜管管内一对导槽

与基坑边垂直，起吊上一节钢筋笼时，利用挂钩钩

住该节测斜管，两节钢筋笼焊接完毕后，利用专用

接头将上下测斜管衔接，依次完成余下测斜管的

安装；SMW 工法桩及重力式围护中的测斜管均需

钻孔埋设，其关键是孔壁与管壁间的砂土回填及

顶部封堵，回填砂土过程中需充水使砂密实，填至

地表下 1 m 左右后，用砂浆回填并捣实。

3 深层水平位移测试

3.1 测斜原理

围护结构深层水平位移采用测斜仪进行测

试，测斜仪两对滑轮中心的距离一般是 0.5 m，

即传感器的工作区，传感器测出工作区的轴线

与铅垂线之间的夹角在测斜管槽口方向的分

量，将传感器高轮对好预测位移方向，传感器缓

缓沉入管底后，放置 3～5 min，使传感器的温度

与管内水温一致，依次从管底测出各测段的水

平分量至管顶，该方向测值标记为 A0，将传感器

旋转 180°放入管内，重复读数，第二次测值标

记为 A180，测读完毕后即完成了 1 个测回的观

测。根据各深度处水平位移偏量的变化即可求

出各深度处的水平位移。

3.2 深层水平位移计算

如图 1 所示，各测点至铅垂线的水平位移

偏量 d 应为：

d1=L×sinθ1

d2=L×sinθ2

d3=L×sinθ3

……

dn=L×sinθn

式中 L——滑轮中心距

θ——探头轴线与垂直方向夹角。

国内基坑监测一般采用国际制单位，测斜

读数仪输出值是夹角正弦值的 25 000（K 值）

摘 要 深基坑土方开挖过程中，由于外侧水土压力作用，围护结构向坑内产生水平位移，当围护结构水平位移过

大时，整个支护体系会产生失稳或破坏，因此深基坑围护结构深层水平位移测试尤为重要，本文对上海地区某深基

坑围护结构深层水平位移测试进行了分析，并提出控制其变形的相关措施。

关键词 围护结构 深层水平位移 测斜仪 水平位移偏量

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 1 测斜示意图

倍，为提高观测精度，取 A0 与 A180 的均值计算

测点水平位移偏量：

k

AALd i

2

1800

滑轮的中心距一般为 0.5 m，上式可简化为：

100

1800 AAd i

对上海地区软土地基而言，围护结构的设

计深度一般在开挖深度的 1.5～2.0 倍，当围护

结构深度达 2 倍开挖深度时，可假定管底稳定，

采用 SMW 工法桩及重力式围护时，应钻孔至

围护底部 5～10 m 埋设测斜管，亦可假定管底

稳定，各测点与管底铅垂线的水平位移累计偏

量 Dj 表达为：

j

i

ij dD1

（1）

当前水平位移累计偏量 Dj 与任次水平位移

累计偏量 D，j 差值即各测点的水平位移量Δ：

Δ =Dj-D ，j

（2）

3.3 精度估算

由式(1)可知，测点水平位移累计偏量与测段

水平位移偏量呈线性关系，不考虑人为误差条件

下，以 50 cm 为 1 个测段，假定每测段的误差为

mi，孔口处的误差为 Mj，根据误差传播定律可得：

n

i

ij mM1

22 （3）

则有：M 2 j = nm 2 i

imnM j （4）

以美国 GeoKon 公司的 6000 型伺服加速

度式传感器探头为例，滑轮轮距为 0.5 m，标称

精度为±6 mm/25 m，代入式（4）可得：

±6 mm= 50×im

im =±0.85mm

依此可近似推断不同深度的管口测试误

差，以 30 m 测斜管为例计算管口误差：

mmmmM j 58.6849.060

4 工程实例

4.1 工程概况

某基坑平面形状呈五边形，主长 62.2 m,

主宽 36.4 m，开挖深度为 18.0 m，集水井部分

深度达到 20.5 m，采用地连墙围护结构，墙体

厚度 1.0 m，深度 35.0 m。原土方开挖方案设

置 4 道混凝土支撑，1 道钢支撑，土方分 6 层

开挖，经过基坑稳定性计算、围护体内力计算、

支撑框架计算验算及地连墙配筋验算后取消钢

支撑，5、6 层土方一起开挖，并在开挖时采用加

临时斜撑、垫层加强及坑外周边布置一圈轻型井

点进行降水等技术措施，第 1、2、3、4 道支撑中

心标高分别为 2.0 m、-1.9 m、-5.7 m、-9.2 m，

基坑坑底标高为-15.5 m。

4.2 地质条件

场地土层分布及其物理力学参数详见表 1。

表 1 场地土层分布及其物理力学参数

土 层 层厚

(m)

重度

(kN/m3)

()

c

(kPa)

水平渗透系数

（cm/s）

① 填土 2.1 18 5 5

② 粘土 2 18.5 16.9 21 1．29E-7

③1 淤泥质粉质粘土 4 17.5 15.4 12 4．98E-7

④ 淤泥质粘土 9.5 16.9 11.4 11 2．89E-7

⑤1 粉质粘土 11.5 18 16.8 16 2．06E-5

⑤3 粉质粘土夹粉砂 4.5 18.1 16.1 16 5．94E-7

⑦1 砂质粉土 4.5 18.4 31.3 2

⑦2 粉细砂 6.5 18.8 31.7 2

4.3 地基加固

地基加固采用高压旋喷加固，加固深度从

坑底以下 5.0 m 至坑底以上 11.5 m，距离围

护结构约 6.0 m 宽度范围内裙边加固（其中东侧距

围护 6.6 m），加固土体 28 d 无侧限抗压强度不

低于 1.2 MPa。采用双重管高压旋喷注浆法

加固，直径φ1 000 mm，桩体搭接 200 mm，格

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 69 —

栅型布置。坑底以下水泥掺量为 20％，坑底以

上水泥掺量 10％。

4.4 坑内坑外降水措施

在坑内未经加固的区域布置多滤头真空深井

进行降水，坑内布置 11 口降水疏干井，深度为 23

～25 m，降水标高控制在坑底面以下约 0.5~

1.0 m；坑外共布置 14 口降压井，坑内布置 1

口降压井，其中坑外的降压井作为观测井，坑内

降压井作为备用井兼观测井，深度为 44 m，基

坑开挖至 14.00 m 时，基坑上覆土重与下伏承

压含水层的顶托力持平，开始正式抽水。在坑

周围打一圈轻型井点降水，按需开启，并对轻

型井点的降水情况进行监测，密切观察，减小

周边环境影响。井点管直径 50 mm，长为 6 m，

滤管长度为 1.5 m，采用 50 孔/cm 滤网。距离

基坑边 1 m。井点管每口之间间距为 2.5 m。

4.5 深层位移监测点布置

图 2 深层位移监测平面布置图

基坑各侧地下连续墙围护内均埋设测斜

管，考虑北侧围护相对较长，在其中部及近西端

位置处各埋设 1 根测斜管，其余围护边中部各

埋设 1 根测斜管，本基坑地连墙围护结构内共

埋设 6 根测斜管，测点编号为 X1～X6。

4.6 基坑主要施工工况

基坑主要施工工况见表 2。

表 2 基坑主要施工工况

起讫时间 施工工况

06 年 2 月 11 日～2 月 21 日 第二层土方开挖(1.6m～-2.4m)

06 年 3 月 16 日～3 月 27 日 第三层土方开挖(-2.4m～-6.2m)

06 年 4 月 11 日～4 月 27 日 第四层土方开挖(-6.2m～-9.8m)

06 年 5 月 21 日～6 月 12 日 第五层土方开挖(-9.8m～-15.5m)

06 年 6 月 29 日～6 月 30 日 基坑底板混凝土浇筑

06 年 8 月 29 日～8 月 31 日 第三道支撑拆除

06 年 10 月 27 日～10 月 29 日 第一道支撑拆除

06 年 12 月 31 日 地下结构封顶

4.7 监测成果及分析

地下连续墙各阶段深层水平位移变形曲线

及设计计算变形曲线见图 3～图 8，表 3 给出了

各种工况下各测点发生的最大累计水平位移量

及相应深度。从监测资料可知：

图 3 X1 各阶段深层位移变形曲线

图 4 X2 各阶段深层位移变形曲线

（1）随着基坑内土方开挖深度不断加深，

围护体向坑内最大水平位移部位逐渐下移，第

5 层土方开挖结束后，地连墙最大水平位移

的深度基本稳定；基坑围护深层水平位移曲线

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 70 —

为典型有支撑板式围护变形曲线。

表 3 各种工况下各测点发生的最大累计水平位移量及相应深度

工况

测 点

X1（北侧西端） X2（北侧中部） X4（南侧中部） X5（西南侧） X6（西侧中部）

极大值

（mm）

深度

（m）

极大值

（mm）

深度

（m）

极大值

（mm）

深度

（m）

极大值

（mm）

深度

（m）

极大值

（mm）

深度

（m）

第二层土方开挖结束 1.12 24 6.48 12 4.10 14 4.64 12 3.52 7

第三层土方开挖前 1.81 24 8.01 14 8.99 13 3.75 12 1.80 13

第三层土方开挖结束 1.49 23 12.82 13 18.36 14 6.71 13 3.47 13

第四层土方开挖前 2.99 25 17.78 13 18.58 14 4.78 14 2.70 13

第四层土方开挖结束 4.59 23 24.41 15 25.92 14 6.09 15 6.25 14

第四层土方开挖前 6.09 18 26.47 17 30.56 15 7.98 15 5.98 14

第五层土方开挖结束 10.21 20 36.67 17 31.68 17 10.17 18 9.47 16

底板浇筑前 8.73 25 36.67 19 31.10 18 8.34 17 6.31 16

底板浇筑后一个礼拜 7.59 24 35.53 19 29.69 17 9.17 18 5.31 20

监测末期 6.95 21 36.20 19 35.29 17 8.88 18 6.61 20

注：向坑内位移为正，反之为负。

图 5 X5 各阶段深层位移变形曲线

图 6 X4 各阶段深层位移变形曲线

（2）该基坑采用了 1 m 厚的地连墙围护结

图 7 X6 各阶段深层位移变形曲线

图 8 计算深层位移变形曲线

构，支撑体系采用钢筋混凝土结构，刚度均较

大，第五层土方开挖过程中，第四道支撑以上地

连墙向坑外产生了不同程度的位移。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 71 —

（3）从表 3.7 可知，变形显著测点 X2

在 2、3、4、5 层土方开挖过程中的最大位移增

量为 6.48 mm、4.81 mm、6.63 mm、10.20 mm，

土方开挖历时分别为 11 d、12 d、17 d、23 d，

速率分别为 0.58 mm/d、0.40 mm/d、0.39

m m / d 、

0.44 mm/d，说明各层土方开挖过程中变形速率

基本相当。

（4）X2 在 2、3、4、5 混凝土支撑钢筋绑

扎过程中的最大位移增量为 1.53 mm、4.96

mm、2.06 mm、0 mm，说明第 5 层土方开挖

后 30 cm 强垫层及时浇筑有效抑制了时间效应

引起的围护体位移。

（5）南北侧围护体位移较其余围护体变形

显著，除其边长长之外，土方开挖过程中坑周临

时土方堆载形成的附加应力促进了围护体向坑

内位移，且测斜管有效深度较深，孔底位移较

小，而最大位移实际是最大变形点处的位移与

孔底位移之差值，因此，X2、X4 的位移较其余

测斜管也应该大。

（6）坑内裙边高压旋喷加固提高了土体强

度，增大了开挖过程中被动土压力区土体抗力，

30 cm 素混凝土垫层起到了一定板撑作用，适

当降低坑外地表水位对周围环境影响较小，可

成倍减小围护外侧水压力，各种措施有效控制

了围护体的侧向变形。

（7）本基坑围护体侧向变形在底板浇筑后

1 周基本稳定，监测末期测点 X2 的最大位移量

为 36.20 mm，与设计计算值基本接近，围护体

最大水平位移位置基本分布在建基面上下 1～

2 m 范围内。

（8）北侧围护最大位移量占该边长度的

0.06%左右，占基坑开挖深度的 0.19%。在上

海软土地基施工的同类基坑中，本基坑围护侧

向位移相对偏小。

6 结语

（1）深基坑围护结构深层水平位移测试应

固定操作人员，减小人为误差，实测位移显著

时，须复测取其均值，减小系统误差，确保观测

数据精度。

（2）软土地基围护结构入土深度达 2 倍开

挖深度时，可假定测斜管底部为监测基点，同时

以经纬仪定期校核管顶位移；实测管底附近位

移明显时，应以测斜管顶部为基准，辅以经纬仪

观测顶部位移，计算围护体深层水平位移。

（3）深基坑底板施工周期较长，加强垫层

厚度及提高配比可发挥一定的支撑作用，削弱

时间效应引起的围护侧向变形，对带状深基坑

还应严格遵循“分层、分块”的原则，削弱空间效

应对围护变形影响。

（4）软土地基中基坑内裙边加固是十分必

要的，提高开挖过程中被动土压力区土体抗力

后可适当减小围护变形；降低坑外地表水可减

小围护外侧水压力，但应慎重其对周边环境影

响，要严密监测。

（5）地下连续墙较灌注桩及工法桩等围护

结构造价高，但其刚度大，挡土效果好，基坑开

挖过程中对周边环境影响小，建筑和管线密布

地段应尽量采用。

参考文献：

[1] 刘 建 航 ,侯 学 渊 ,等 .基 坑 工 程 手 册 [ M ] . 北 京 :中 国

建 筑 工 业出版社 ,1997.

[2] 夏 才 初 ， 潘 国 荣 ,等 .土 木 工 程 监 测 技 术 [ M ] .北 京 :

中国建筑工业出版社 ,2001.

[3] 武汉测绘科技大学测量 平差教研室 .测量平差 基础

[ M ] .北京 :测绘出版社 ,1996.

[4] 邵现成 .基坑围护工程监测方法 [ J ] .大坝观测与土工

测试， 1998， 22（ 3）： 4-6.

[5] 胡均，杜坚 .深基坑测斜 监测技术及计算方 法改进

[ J ] .大坝观测与土工测试， 1997， 21（ 2）： 31-34.

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 72 —

某工程闸室底板大体积混凝土施工过程温度监控

刘东坤 王仕伟 曹元生 徐 峰

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 工程概况

某工程闸室底板为矩形（近正方形）平面，

长×宽为 29 m×27.6 m，厚度为 2.5 m，底板

体积大于 2 000 m3，属大体积混凝土，混凝土

设计强度等级为 C30。施工于 2008 年 11 月中

旬开始进行，属于在冬季施工，故混凝土浇筑采

用“分层浇筑、薄层推进”的方式，分层厚度约为

50 cm。混凝土现场搅拌后，通过接泵送线路输

送至基坑内闸室底板浇筑部位。底板混凝土采

用“保温、保湿养护法”进行养护：将塑料膜紧贴

在混凝土表面，然后依次覆盖一层无纺土工布

和一层油布。大体积混凝土在硬化过程中会释

放大量的水化热，使混凝土内部产生较高的温

度，因此，混凝土中心与周围和外界存在较大的

温度差，当温差超过一定限度时，较大的温度应

力将导致混凝土的早期开裂，给工程带来严重

危害。为了防止裂缝的产生，需要在施工期间

对大体积混凝土的内部和表面温度进行准确的

跟踪监测，以便根据温度的高低和温差的大小

采取恰当的保(降)温措施，把混凝土各部位以及

与环境之间的温度差均控制在允许的范围内，

从而保证工程质量。

2 监测方案及实施

2.1 测试仪器

在大体积混凝土底板内部、表面以及施工

现场设置优质铜—康铜热电偶，配以 8520 型高

精度数字毫伏表进行监测。全部热电偶均严格

标定，并作绝缘处理。

2.2 测点布置

测点布置基于工程适用性、代表性和经济

性原则，根据底板形状为矩形（近正方形）的

特点，拟将测点对称布置在底板有代表性的关

键部位，#1、#2、#3 测位在底板的一条对角线

上，#3、#4 测位在底板另外一条对角线上，按

上、中上、中下、下各布置 1 只测点，共设测

点 16 个。另外，在测试现场附近设置一个温度

测点，以量测周围环境的温度。测位、测点具

体布置位置见图 1。

图 1 闸室底板温控测点布置示意图

2.3 测试方法及温控指标

根据相关规范和以往工程经验，该工程闸

室大体积混凝土温度监控量测工作从混凝土浇

筑开始进行，在底板钢筋绑扎布置好之后，混

凝土浇筑之前完成温控测点的布设。混凝土浇筑

之时量测工作即开始进行，前 3 d 每 3 h 测温

一次，第 4～第 6 d 每 4 h 测温 1 次，第 7～第

9 d 的每 6 h 测温 1 次，第 10～第 14 d 每 8 h

测温 1 次，昼夜连续跟踪监测。从测温开始起，

每天及时向监理、施工等相关单位报告各测点

及大气环境温度的实测值、各层之间温差值。

温度控制采用《混凝土结构耐久性设计与施工

指南》的建议：任一时间和任一截面内的两点温

摘 要 该文介绍了冬季施工的某工程闸室底板大体积混凝土现场温度监控量测工作。监控量测结果表明：监测

数据对该工程混凝土温度控制起到了很好的指导作用，保证了工程的施工质量。本文对现场监测数据进行分析得

出了一些结论，可以为类似工程提供参考。

关键词 大体积混凝土 温度监控 温度控制

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 73 —

差一般不宜超过 20℃，最大不超过 25℃；内部

最高温度不高于 75℃；降温速率低于 3℃/d。

3 结果分析

对闸室基础底板混凝土各部位和大气环境

温度的实测数据进行统计分析，得到各测点最

高温度及最大温差情况（下表 1）。底板混凝土

监测期间大气环境温度的平均值为 11.5℃，最

低温度为 2.8℃，最高温度为 18.3℃。#1、#2、

#3、#4 测位的测点温度升降随时间变化的过程

线如图 2～图 5 所示。

表 1 各测点温度情况统计表

测位 测点 最高温度

(℃)

最大降温速率

(℃/d)

中上层与上

层最大温差

(℃)

中下层与下

层最大温差

(℃)

环境温度

(℃)

#1

上层 53.4 2.7

15.5 13.7

2.8～18.3

中上层 67.1

2.6

中下层 68.4 2.2

下层 55.2 2.5

#2

上层 51．0* 1.1

9.1 10.4 中上层 71.0 2.6

中下层 70.8 2.2

下层 61.4 2.2

#3

上层 57.6 2.7

21.6 8.0 中上层 69.0 1.8

中下层 71.0 1.5

下层 63.9 1.7

#4

上层 57.9 2.7

22.3 7.7 中上层 70.2 2.2

中下层 68.1 2.1

下层 68.8 2.8

注：因为#2 测位上层测点的传感器在浇筑期间被损坏，所以此测点只测得

破坏之前的数据。

图 2 #1 测区测点温升（降）变化过程线

从统计表中可知，所有测位中，中上层的最

高温度在 67.1℃～71.0℃之间；上层的最高温

度在 51.0℃～57.9℃之间；中下层的最高温度

在 68.1℃～71.0℃之间；下层的最高温度在

55.2℃～68.8℃之间；中上层与上层之间的最

图 3 #2 测区测点温升（降）变化过程线

图 4 #3 测区测点温升（降）变化过程线

图 5 #4 测区测点温升（降）变化过程线

大温差在 9.1℃～22.3℃之间，中下层与下层之

间的最大温差在 0.9℃～9.6℃之间。在施工

及养护过程中，施工单位根据即时提供的监测

数据，及时采取了有效保温、保湿措施，保证了

混凝土内部的温差未超过温控指标。

从附图 2～5 图中可以看出，#1、#2、#3、

#4 各测位测点的温度变化趋势基本一致，即随

着混凝土龄期的增长，其温度随之上升，浇筑

完 3 d 后达到最高值，其中中层温度最高；上

层最接近大气环境，最易散热，因此上层温度

最低，之后随时间推移而缓慢下降。从图 2～

5 图亦可看出，上层混凝土温度的降温速度相

对比中层来得快，说明中层的混凝土较难散热；

下层混凝土在混凝土浇捣过程中温升较小，且

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 74 —

在较短的温升过程后，温度基本保持不变，这说

明混凝土下层的温度变化过程与地基土接触有

关。

总体来看，在平面位置上，各个测位的同

期、同层温度相差不大，中心测位处温度稍高，

其它测位随离边缘的距离越小温度越低；在降

温速率上，中心测位处温度降低较慢，其它测位

随离边缘的距离越小温度降低较快。

4 结束语

在本工程底板大体积混凝土施工及养护过

程中，我方向监理单位和施工单位及时提供了

温度监测数据，施工单位根据温度监测数据提

前采取了有效保温、保湿措施，保证了混凝土的

施工质量。本文对现场监测数据进行了全面系

统的分析，得出了一些结论，可以为类似工程提

供参考。

参考文献：

[1] 朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制 [M]．北

京：中国电力出版社， 1999．

[2] 王铁梦．工程结构裂缝控制 [M]．北京：中国建筑工

业出版社， 1997．

[3] 陈宇．混凝土施工过程中温度控制与监测的必要性

[J ]．广东科技 ,2007(1)．

[4] 李新慧等．大体积混凝土现场温度控制 [J ]．混凝土，

2004(5).

[5] CCES01— 2004 混凝土结构耐久性与施工指南 [S]．北

京：中国建筑工业出版社， 2004．

·简讯·

我国提前一年完成“十一五”城镇污水处理规划任务

住房和城乡建设部副部长仇保兴 7 日在合肥召开的全国城镇污水处理设施建设与运行工作现场会上透露，2009 年，我

国“十一五”规划中有关城镇污水处理的相关指标已基本实现，提前一年完成了规划任务。

据悉，截至 2009 年底，全国设市城市、县及部分重点建制镇累计建成城镇污水处理厂 1 993 座，总处理能力超过 1 亿m3/d，

分别比 2005 年增长了 1.2 倍和 75%；在建和已建项目处理能力总和预计可达 1.6 亿 m2/d，成为污水处理能力短期内增长

最快的国家之一。

仇保兴说，“十一五”规划实施以来，各级政府按照科学发展观的要求，高度重视节能减排工作，明确责任，加强监督，抓住“保

增长、扩内需”的契机，积极引入市场机制，加大投资力度，污水处理能力快速增长，城镇污水处理设施对污染物减排的贡献率

不断提升。2009 年，城镇污水处理累计削减化学需氧量达 700 多万吨，已成为我国实现节能减排工作目标的主要手段。

仇保兴表示，“十一五”城镇污水处理规划任务的提前完成，为“十二五”规划的编制和执行打下了良好的基础。他要求，城镇

污水处理工作是国家“节能减排”工作的重要内容，各级各部门要着眼于关系国家全局和长远发展的水资源、水生态、水安全方

面的基础性、战略性、前瞻性重大问题，科学编制城镇污水处理“十二五”规划，做好水专项实施工作，切实增强责任感和紧迫

感，明确目标，落实责任，确保完成各项预期目标与任务。

（摘自《上海水务网》2010-04-09）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 75 —

瞬态瑞雷面波勘探在压密注浆地基

加固处理效果评价中的应用

顾夏贤 1 刘东坤 2

（1.上海市水利建设工程质量监督中心站，上海 200232;2.上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 引言

压密注浆处理软弱地基在国内外工程中有

着广泛的应用，主要目的是防渗、堵漏、提高

地基土的强度和变形模量，进行托换技术和控

制地层沉降，是一种经济、安全、方便的地基

处理方法。目前压密注浆质量检测方法以载荷

板试验、标贯、轻便触探、静力触探为主，这

些方法总体上存在试验成本高、周期长、检测

样本数量少的不足。近来，我们应用瞬态瑞雷

波检测技术在工程地质勘探，地下空洞及掩埋

物探测中取得了一定的成果，也在地基加固处

理效果评价中进行了相应的实践。

2 面波法检测原理及方法

瑞雷面波是一种沿介质自由表面传播的弹

性波，由英国科学家瑞雷（Rayleigh，1887）发

现并数学论证，它与常用的纵波（P 波）和横

波（S 波）不同。弹性波理论分析表明，在均

匀介质中，面波的振幅随深度增大而减小，其

弹性能量的传播深度和它的波长有关，波长越长

的面波，它的能量波及地表以下的深度也越

大。面波沿地表传播的速度和波及深度内介质

的弹性参数有关，包括介质的密度、弹性模量、

泊松比等物理指标。

均一地层表面激发的面波，其不同波长组

分涉及的深度内介质弹性参数相同，从而具有

相同的传播速度。弹性分层的地层内不同深度

的介质弹性参数有差别，从而面波不同波长组

分的传播速度也不同。单一波长（或单一频

率）组分的面波传播速度称为该波长（或频率）

的相速度，不同频率的相速度有差异称为频散。

研究水平地层面波的频散特征，可以求得地层

内部不同深度的弹性参数，这也是面波测深方

法依据的基本原理。图 1 为面波检测原理图。

图 1 面波检测原理图

实践表明，瑞雷面波波速 VR 与剪切波波速

VS 具有很好的相关性，其相关公式为：

VR=VS·（0.87+1.12μ）/（1+μ）

式中μ为动泊松比。此关系奠定了瑞雷面波在测

定岩土体物理力学参数中的应用。

3 工程实例

3.1 工程概况

某促淤圈围工程顺堤上共有 10 座临时排

摘 要 压密注浆处理软弱地基在国内外工程中应用广泛，目前其质量检测方法以载荷板试验、标贯、轻便触探和

静力触探为主。对于规模较大的压密注浆处理软弱地基工程，进行这些方法存在试验成本高、周期长、检测样本数

量少的不足。近期将瞬态瑞雷面波技术应用于压密注浆地基加固处理效果评价之中，取得了一定效果，供相似工

程参考。

关键词 瞬态瑞雷面波 压密注浆 地基加固效果评价

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 76 —

水口，每个临时排水口均设置 6~10 根φ800

排水钢管，钢管采用法兰接口。这几座临时排

水口设施在堤身土方基本完成或运行期，先后

有多根钢管法兰接口处发生断裂，引起堤身土

方局部明显下沉。临时排水口设施在圈围工程

结束后分别实施封堵，对上部堤身的空洞分批

多次灌水填砂密实，并于近期对临排及附近区

域堤身进行压密注浆地基加固。拟采用瞬态瑞

雷面波法对地基加固处理堤段进行普测，并随

机均匀地对距临排加固区域 100 m 以外（超出

了地基加固处理的影响范围）自然堤段进行多

处勘探，通过与自然堤段勘探结果的对比分

析，综合评价压密注浆地基加固效果。

3.2 瞬态瑞雷面波勘探

根据相关资料，管顶在堤面以下 6 m 左右，

压密注浆地基加固处理深度为 3~6 m，现场采

集工作参数为：道间距为 1.0 m，采集道数为

12 道，采样点数为 2 048 点，采样间隔为 0.5

ms，检波器频率为 4.5 Hz，震源方式为锤击，

偏移距通过现场试验确定为 6 m。现场采集得

到的代表信号如图 2。

图 2 现场采集的瑞雷面波代表信号

3.3 计算分析

根据实测记录可以得到面波频散曲线（图

3），本工程地基加固处理范围为 3～6 m，因而

针对性的将实测面波频散曲线分成 4 层（0～3

m，3～4 m，4～5 m，5～6 m）进行波速反演。

自然堤段及临排加固区域计算分析结果见下表

1，其中每个位置的勘探点不少于 10 个，并均匀

分布于相应部位。

表 1 实测面波频散曲线波速反演结果汇总表

勘探位置 土层平均剪切波速（m/s） （V 处理后/ V 自然段-1）（％）

3～4m 4～5m 5～6m 3～4m 4～5m 5～6m

自然堤段 243 257 288 / / /

1 号临排 282 349 401 16 36 39

2 号临排 284 324 341 17 26 18

3 号临排 293 316 351 21 23 22

4 号临排 338 361 421 39 41 46

5 号临排 331 370 403 36 44 40

6 号临排 359 403 402 48 57 39

7 号临排 330 336 375 36 31 30

8 号临排 323 343 377 33 34 31

9 号临排 372 398 429 53 55 49

10 号临排 336 359 381 38 40 32

图 3 典型频散曲线及波速反演曲线

从实测频散曲线分层波速反演结果表明：

①本工程地基加固处理范围为堤顶以下

3～6 m，从表 1 和图 3 可以看出，临排区域地

基加固处理后的平均剪切波速明显高于自然堤

段，说明压密注浆地基加固效果明显；

②从表 1 和图 3 可以看出临排区域 0～3 m

范围平均剪切波速高于自然堤段，说明堤顶以

下 0～3 m 受注浆影响导致堤身土体更为密实。

4 结束语

(1) 本次将瞬态瑞雷面波勘探用于压密注

(下转第 41 页)

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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浅析“折线式底板”地基反力分布规律

郭树华 陈 崑

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 前言

对于地基反力分布规律的研究目前主要侧

重于如下基础形式：独立基础、条形基础、箱型

基础、片筏基础等，而对于折线式底板下地基反

力的分布规律研究分析则很少。本文应用 Plaxis

有限元计算软件对“折线式底板”地基反力分布

规律进行数值模拟，并就影响地基反力的诸多因

素，如底板厚度、上部荷载、地质情况、底板两

端倾斜角度等进行了系统的分析。

2 PLAXIS 程序简介

PLAXIS程序是荷兰开发的岩土工程有限元

软件。该程序能够计算平面应变问题和轴对称

问题，能够模拟包括土体、墙、板、梁结构，各种

元素和土体的接触面，锚杆，土工织物，隧道以

及桩基础等。

3 计算模型和参数确定

为了考虑各因素对地基反力分布规律的影

响，需要建立具有一定代表性的模型。因此本

次数值模拟对底板混凝土取强度等级 C25，弹

性模量 E=28 GPa，厚度 1.0 m，底板水平段

长 5 m，出水流道：底板水平段：进水流道=1∶1∶1，

底板进水流道端高出 0.5 m，底板出水流道端高

出 1.5 m；模型中底板下土体采用 Mohr-Cou-

lomb 模型，土体参数：γunsat=19.0 kN/m，γsat=

20.1 kN/m，弹性模量为 E=1.15×104 kPa；泊

松比μ=0.30；地基土的凝聚力 c=63 kPa；地基

土的内摩擦角φ=17°。建好的模型尺寸见图 1。

图 1 数值计算模型图

4 计算方案设计

影响底板地基反力分布规律的因素很多，

针对各种因素单独计算工作量很大，因此对计

算方案有必要进行合理的设计，本文针对其主

要的影响因素，确定计算方案如下：

（1）底板刚度的影响：通过调整底板的厚

度来调整底板刚度的大小，分别取底板厚度为

0.5 m，1.0 m，1.5 m，2.0 m；

（2）上部荷载的影响：分别取 100 kN/m，

200 kN/m，250 kN/m，300 kN/m；

（3）地质情况的影响：通过改变模型中土

的弹性模量来模拟不同土质的影响，分别取 E=

1×104 kN/m2，E=4×104 kN/m2，E=7×104

kN/m2，E=10×104 kN/m2，E=20×104 kN/m2；

（4）底板两端倾斜角度的影响：进水流道

端底板角度固定为 8°，出水流道端底板角度通过

改变出水流道端点处高程来调节，分别抬高取 0 m

（0°），0.5 m（5.7°），1.0 m（11.3°），1.5 m

（16.7°），2.0 m（21.8°），2.5 m（26.6°）。

5 Plaxis 有限元计算成果分析

5.1 底板刚度的影响

底板的刚度一般与底板的厚度相关，不同厚

度的底板其刚度不一样，对底板厚度分别取 0.5

摘 要 在水利上，“平底板”或“折线式底板”常作为水工建筑物基础的结构形式，大型块基型泵站的底板形式一

般采用“折线式底板”。因“折线式底板”基础形式的地基反力的分布较为复杂且可参考资料不多，工程中常参照“平底板”

基础形式地基反力分布规律进行计算，往往造成基础设计计算不尽合理。因此，对“折线式底板”地基反力分布规律的

分析研究有助于使底板的计算更符合实际情况，使实际工程设计更好的兼顾安全与经济。

关键词 折线式底板 地基反力 Plaxis 数值模拟

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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m，1.0 m，1.5 m，2.0 m 来计算相应情况下地

基反力的分布情况。此时，固定上部荷载取 200

kN/m；底板下土体弹性模量为 E=1.15×104

kPa；底板进水流道端高出 0.5 m，底板出水流

道端高出 1.5 m。

图 2 不同板厚情况下地基反力的分布规律

从图 2 中可以看出，在荷载和地基土质相

同的情况下，地基反力总是呈“M 型”。

（1）进水流道下底板地基反力值比出水流

道地基反力值要小，也就是倾斜角度小的底板

地基反力值要大。

（2）随着底板厚度的不同，底板出水流道

段与底板进水流道段地基反力值都是在逐渐的

增加。而底板水平段的地基反力值却在相应的

减小。

（3）底板出水流道与底板水平段交点处、

底板进水流道与底板水平段交点处地基反力随

底板厚度增大均减小。

5.2 上部荷载的影响

底板地基反力分布情况与建筑物的上部荷载

大小相关，分别取 100kN/m ， 200kN/m ，

250kN/m，300 kN/m 计算相应情况下地基反力

的分布情况。此时，固定底板厚度取 1.0 m；底

板下土体弹性模量 E=1.15×104 kPa；底板进

水流道端高出 0.5 m，底板出水流道端高出 1.5

m。

计算成果分析与讨论：

（1）随着上部荷载的变化，地基反力与

上部荷载也在同倍增长。

（2）上部荷载越大，底板出水流道与底板

水平段的交点处应力越大，且上部荷载越大时，

底板出水流道与底板水平段的交点处应力集中

越明显。见图 3。

5.3 地质情况的影响

数值模型计算中土体为 Mohr-Coulomb 模

图 3 不同荷载情况下地基反力的分布规律

型，因此涉及到的材料物理力学参数主要有：变

形模量 E、泊松比 v、土体的内凝聚力 C 和内

摩擦角φ。数值模型中混凝土按 C25 强度选取，

E

=28 GPa。分别取土的弹性模量见表 1。此时，

固定底板厚度取 1.0 m；上部荷载取 200 kN/m；

底板进水流道端高出 0.5 m，底板出水流道端高

出 1.5 m。

表 1 地质材料参数表

土质 土弹性模量 E

（MPa） 泊松比 v

内聚力 C

（kPa）

内摩擦角

（°）

地质 1 1.0 0.30 10 17

地质 2 4.0 0.30 10 17

地质 3 7.0 0.30 10 17

地质 4 10.0 0.30 10 17

地质 5 20.0 0.30 10 17

地质 6 40.0 0.30 10 17

图 4 不同地质情况下地基反力的分布规律

从图 4 中可以看出，在荷载相同和底板出

水流道倾斜角度相同情况下：

（1） 地基反力随着土质的由弱到强，地基

反力的分布规律也由开口向上的抛物线向“马

鞍型”转变。当土质较弱时，底板地基反力两端

较小，这与“平底板”地基反力分布规律明显不

同；当土质较强时，底板地基反力两端较大，与

“平底板”地基反力分布规律具有较强的一致

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 79 —

性。

（2） 底板出水流道与底板水平段交点处地

基反力值，地质 4＜地质 3＜地质 1＜地质 2＜

地质 5。底板进水流道与底板水平段交点处地

基反力值地质 3＜地质 4＜地质 2＜地质 1＜地

质 5。

5.4 底板两端倾斜角度的影响

底板两端倾斜角度的影响：进水端底板角

度固定为 8°，出水端底板角度通过改变出水流

道端点处高程来调节，分别取 0 m（0°），0.5 m

（5.7°），1.0 m（11.3°），1.5 m（16.7°），2.0 m

（21.8°），2.5 m（26.6°）。此时，固定底板厚

度取 1.0 m；上部荷载取 200 kN/m；底板下

土体弹性模量 E=1.15×104 kPa。

图 5 出水流道下底板倾斜角度不同时地基反力值

在荷载相同和地基相同情况下：

（1）出水流道下地基反力随底板倾斜角度

增大而变小，底板水平段地基反力随底板倾斜

角度增大而增大，进水流道下地基反力随底板

倾斜角度变化基本不变。

（2）底板出水流道与底板水平段交点处地

基反力随底板倾斜角度增大而明显增大，底板

进水流道与底板水平段交点处地基反力随底板

倾斜角度增大基本无变化。

6 结语

底板地基反力分布规律与土体的性质、底板

的形式、底板的刚度、作用的荷载等诸多因素有

关，是一个较为复杂的研究课题，对其结构的受

力性态尚缺乏全面的认识。本文采用 Plaxis 有

限元软件对影响底板地基反力分布规律的几个

因素（上部荷载、地质情况以及底板两端倾斜角

度）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 80 —

进行数值模拟，具体表现在以下几个方面。

(1) 地基反力随底板厚度不同且底板下土

体弹性模量较大时，地基反力总是呈“M 型”，但

倾斜角度小的部分底板地基反力大，并且底板

出水流道段与底板进水流道段地基反力值都是

在逐渐的增加，而底板水平段的地基反力值却

在相应的减小。另外底板出水流道与底板水平

段交点处、底板进水流道与底板水平段交点处

地基反力随底板厚度增大均减小；

(2) 通过改变 Mohr Coulomb 模型中土

的弹性模量来模拟不同土质的影响，随土体的

压缩模量增大，地基反力的分布规律也由开口

向上的抛物线向“马鞍型”转变。此外随地基土承

载力的提高，基底反力向边缘集中的趋势将会

加大；

(3) 随出水流道下底板倾斜角度增大，出水

流道下地基反力而变小，底板水平段地基反力

增大，进水流道下地基反力基本不变。此外，

随出水流道下底板倾斜角度增大，底板出水流

道与底板水平段交点处地基反力明显增大，底

板进水流道与底板水平段交点处地基反力随底

板倾斜角度增大基本无变化；

(4) 本次对“折线型底板”地基反力分布规

律进行计算过程中，对于各种方案的分析计算，

当变化某一参数时，固定了其它参数，并未对所

有工况进行分析。因此“折线型底板”地基反力分

布规律还有待于进一步研究。

参考文献：

[1] 钱玉林，洪家宝，杨鼎久 ,等 .土力学与基础工程 [M].

北京：中国水利水电出版社， 2002.

[2] GB50007— 2002 建筑地基基础设计规范 [S] .

[3] 孙文科 .建筑物基底反力的实时检测与分析 [J ] .地震学

刊 ,2001， 2： 30-33.

[4] 凌道盛，陈云敏，丁皓江 .任意基础板的有限元分析 [J ] .

岩土工程学报， 2000(4).

[5] 袁勋 .高层建筑大底盘框架厚筏变形特征及基底反力

试验研究 [J ] .建筑科学 ,1998.

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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安宁水电站预可研阶段覆盖层

砂料物理力学特性试验研究

赵晓菊 孙莉萍

(北京勘测设计研究院科研所，北京 100024)

1 前言

安宁水电站位于四川省阿坝州金川县境内

大渡河上游干流上，为大渡河金川至丹巴河段

3 个梯级电站的最上游一级。水电站开发任务

以发电为主，工程规模为大(2)型，工程等别为

二等。电站装机容量 400 MW，多年平均发电

量 17.7 亿 kW·h。上坝址为规划坝址，位于独

松乡下游约 1 km，其右岸上游 180 m 为色斯满

冲沟；下坝址位于广法寺上游 1.2 km，两坝址

沿河相距 2.3 km。上、下坝址河床覆盖层地基

具多层结构，各层厚度变化较大，且分布有砂层

及砂层透镜体，强度不均一。上坝址河床覆盖

层厚度最厚为 91.5 m，分 6 层，下坝址河床覆

盖层厚度最厚为 89.7 m，分 4 层，均由含漂砂

卵砾石、含砾中粗砂、粉细砂等组成，下坝址砂

层厚度稍大于上坝址；做为拦河坝基础，不均匀

变形、渗漏和渗透稳定，坝基砂层可能会产生

的液化问题均需查明和解决，针对其工程地质

特性，对河床覆盖层砂料的物理力学性质进行

试验研究，为大坝的设计提供物理力学指标参

数。

2 地层分层

地层分层结果见表 1、2。

3 试验材料

试验料取自上、下坝址覆盖层钻孔的不同

深度，力学性质试验根据地质分层，将同一层

不同位置的试料混合按一定干密度控制进行试

验。层位及试验编号见表 3。

表 1 上坝址覆盖层基本特征简表

岩层序号 岩 性 厚度(m) 底板高程(m)

⑥ 含砂含砾漂石、卵石 6.93～18.4 2070～2075

⑥1 含砾中粗砂 3 2080

⑤1 含砂含砾卵石 2～3 2065～2070

⑤ 含卵含砾中粗砂 7.05～15.51 2060

④1 含砾中砂 3 2050

④ 含砂含漂卵石、砾石 11.3～17.98 2045～2060

③ 含卵含砾中砂 1.8～4.2 2040～2045

②1 含砾中细砂 4 2030～2040

② 含砂砾石、卵石 1.8～4.2 2025～2028

①2 含砾中粗砂 4 2015～2018

①1 含砾粉细砂 2～5 2005～1010

① 含砂含砾卵石、漂石 9.66～26.35 1990～2000

表 2 下坝址覆盖层基本特征简表

岩层序号 岩 性 厚度(m) 底板高程（m）

④ 含砂含卵砾石 15～25 2055～2068

③1 含卵砾石 3 2058～2061

③ 含砾细砂 12 2055～2057

②2 含砾漂石 10 2028～2030

②1 含砾中粗砂 7 2038～2040

② 含砂砾石、卵石 45～52 1997～2000

① 粉细砂 15～25 1988～1990

表 3 试验坝料组成

层位 试验编号 层位 试验编号

上坝址第⑥1 层 zks04-07⑥1 下坝址第③层 zkx04③

上坝址第⑤层 zks03-04⑤ 下坝址第③-a 层 zkx05-07-08③-a

上坝址第①1 层 zks05-04①1 下坝址第③-b 层 zkx05-07-08③-b

上坝址第②1层 zks05②1 下坝址第⑤层 zkx07⑤

上坝址第③层 zks03-04-05③

上坝址第④1层 zks05④1

上坝址第⑤层 zks05-07⑤

4 材料的物理特性

摘 要 通过对安宁水电站上、下坝址覆盖层砂料物理力学特性的试验研究，可知覆盖层作为拦河坝基础，存在

不均匀沉降、砂层可能产生液化等问题，力学特性上坝址优于下坝址，渗透系数及渗透破坏结果可作为坝基渗

流计算及渗流稳定性能评价的依据。

关键词 天然密度 颗粒组成 相对密度 压缩性抗剪强度 渗透性

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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4.1 试料的天然密度及颗粒组成

天然密度在室内用环刀法求取，表 4 列出了每

层钻孔料天然密度的最小值、最大值及平均值；颗

粒组成采用筛分法与甲种密度计法联合测定，每层

混合料的颗粒分析试验成果见表 5。

表 4 试料的颗粒分析试验结果

坝址区 层位 小值~大值

坝址区 层位 小值~大值

平均值 平均值

上

坝

址

第⑥1 层 1.74~1.94

1.88

下

坝

址

第③层 1.45~1.87

1.63

第⑤层 1.52~1.72

1.61 第③-a 层

1.41~1.46

1.43

第①1 层 1.38~1.53

1.44 第③-b 层

1.44~1.6

1.55

第②1 层 1.51~1.62

1.55 第⑤层

1.63~1.64

1.64

第③层 1.45~1.56

1.50

第④1 层 1.65~1.82

1.71

第⑤层 1.74~1.99

1.81

从结果看出：

(1) 对于覆盖层砂料的原状样密度试验结

果总体上能反应覆盖层透镜体料的原状密度特

性，对于同一钻孔中不同深度处密度有时差异

性较大，一方面是由不同深度处砂料的本身物

理特性决定，另一方面考虑到本次试验原状样

取样时间接近或超过 6 个月时间，试样在放置、

运输过程中，部分密封性不好的试样存在水分

蒸发、振动等扰动过程，对试验结果会有一定

的影响。

(2) 颗分结果看上坝址为粉土质砂、含细粒

土砂，下坝址大部分为含砂低液限粘土，上坝

址料要比下坝址料偏粗。

4.2 相对密度试验

最小干密度试验采用漏斗法和量筒法，取

两种方法测的的较大体积值，计算最小干密度；

最大干密度试验采用振动锤击法；每层混合料

的相对密度值值见表 6。

试验结果可以作为复判砂层液化的指标。

表 6 相对密度试验结果

坝址区 试样名称 最大干密度

（g/cm3）

最小干密度

（g/cm3）

最大

孔隙比

最小

孔隙比

试验

相对密度

上坝址

第⑥1 层 1.97 1.43 0.88 0.37 0.75

第⑤-1 层 1.81 1.34 1.01 0.49 0.63

第①1 层 1.68 1.29 1.09 0.60 0.68

第②1 层 1.80 1.32 1.04 0.49 0.69

第③层 1.79 1.32 1.04 0.50 0.59

第④1 层 1.91 1.37 0.96 0.41 0.60

第⑤-2 层 1.84 1.35 0.99 0.46 0.77

下坝址

第③层 1.68 1.21 1.22 0.60 0.80

第③-a 层 1.78 1.33 1.02 0.51 0.56

第③-b 层 1.47 1.06 1.54 0.83 0.93

第⑤层 1.72 1.31 1.06 0.57 0.76

5 材料的力学特性

5.1 三轴压缩试验

试样均为人工制备，土样试验直径 39.1 mm，

高度为 80 mm。试样分三层制备，饱和采用抽

气饱和法和水头饱和法相结合试验围压分别为

300 kPa、600 kPa、1 000 kPa 和 1 500 kPa，

进行不固结不排水剪(UU)和固结排水剪(CD)试

验。强度指标见表 7，邓肯模型参数见表 8，因

所有试样 CD 试验成果曲线表现出的特性基本

相同，受篇幅有限本文中给出两组 CD 试验的

成果曲线供参考，成果曲线见图 1、2。

试验结果显示：

表 5 试料的颗粒分析试验结果

坝址区 层 位 比重 孔隙比 孔隙率

（%）

颗粒组成(%)

CU CC 试样

名称 >2mm 2-0.5mm 0.5-

0.25mm

0.25-

0.075mm

0.075-

0.005mm <0.005mm

上

坝

址

第⑥1 层 2.69 0.49 0.33 3.4 39.7 23.1 13.6 12.9 7.3 60.6 8.6 粉土质砂

第⑤-1 层 2.69 0.68 0.41 2.9 41.6 22.2 17.5 9.4 6.4 58.3 9.2 粉土质砂

第①1 层 2.69 0.76 0.43 / 13.3 29.1 35.6 16.4 5.6 21.7 7.3 粉土质砂

第②1 层 2.69 0.66 0.40 11.4 33.8 27.2 17.2 7.1 3.3 8.5 1.8 含细粒土砂

第③层 2.69 0.72 0.42 10.1 24.8 29.6 21.6 9.8 4.1 11.3 2.5 含细粒土砂

第④1 层 2.69 0.63 0.39 16.6 37.5 16.9 14.4 10.1 4.5 23.4 2.7 含细粒土砂

第⑤-2 层 2.69 0.58 0.37 16.5 17.2 18.8 16.2 17.2 7.0 48.2 0.8 粉土质砂

下

坝

址

第③层 2.69 0.72 0.42 1.3 5.7 14.7 27.0 34.1 17.2 63.0 0.7 含砂低液限黏土

第③-a层 2.69 0.74 0.42 2.9 20.9 25.1 22.4 24.4 4.3 21.1 1.1 粉土质砂

第③-b层 2.69 0.88 0.47 / 5.1 1.8 12.8 61.8 18.5 13.0 1.6 含砂低液限黏土

第⑤层 2.70 0.69 0.41 / 5.8 12.0 19.4 52.7 10.1 14.0 4.8 含砂低液限黏土

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 82 —

图 1 上坝址 zks04-07⑥1 三轴试验（CD）试验曲线

图 2 下坝址 zkx04③三轴试验（CD）试验曲线

(1) 三轴剪切试验应变曲线显示试料应力

应变曲线均呈一定的应变硬化，在剪切过程中

以剪缩为主，摩尔圆强度包络线较好，应力应

变关系曲线基本符合邓肯—张模型曲线。强度

指标按母岩性质、级配和密实度的变化，试验

结果呈一定的规律性的变化。

(2) 力学试验结果表明，上坝址试料饱和

状态下强度指标为 33.5°～35.3°，模型参数

K 为 166.8～297.5，下坝址试料饱和状态下强

度指标φ为 30.8 °～ 33.2 °，模型参数 K 为

101.0～140.0，显示出上坝址覆盖层试料力学

特性优于下坝址覆盖层试料。

表 7 土料三轴剪切试验强度指标

坝

址

区

层位

试验控制

干密度

g/cm3

饱和不固结不排水剪（UU） 饱和固结排水剪

(CD)

强度指标 强度指标

C，

kPa

Φ，

(度)

Cd

kPa

Φd

(度)

上

坝

址

第⑥1 层 1.80 34.5 0.19 12.1 35.3

第⑤层 1.60 30.4 0.30 11.5 34.9

第①1 层 1.53 29.7 0.66 16.3 33.5

第②1 层 1.62 55.6 0.51 8.9 34.8

第③层 1.56 29.2 0.14 9.9 33.6

第④1 层 1.65 28.8 0.15 10.5 35.4

第⑤层 1.70 35.7 0.13 26.3 34.1

下

坝

址

第③层 1.56 28.5 0.34 28.0 32.5

第③-a 层 1.55 41.0 0.26 18.1 33.2

第③-b 层 1.43 43.5 0.15 39.3 30.8

第⑤层 1.60 28.0 0.52 33.3 31.6

5.2 固结试验

试验在三联中压固结仪上进行，试样的制

模尺寸为Ф61.8 mm×20 mm。采用真空抽气法

饱和。试样饱和后按要求进行加载，加荷等级

分别为 12.5 kPa、25 kPa 、50 kPa、100 kPa、

200 kPa、400 kPa、1 600 kPa 及 3 200 kPa，每

级加荷沉降稳定后再加下一级荷载，其沉降变形

稳定标准为试样变形每小时变化不大于 0.005

mm 认为稳定。试验成果见表 9、10。

试验结果显示：饱和状态下上坝址试料在

垂直应力 12.5～3 200 kPa 范围内，平均压缩

系数 av 为 0.26～0.55 MPa -1，平均压缩模量

ES 为 10.47～22.46 MPa；下坝址试料垂直应

力 12.5～3 200 kPa 范围内，平均压缩系数 av

为 0.37～0.48 MPa -1，平均压缩模量 ES 为

1 0 . 3 4

～12.74 MPa，显示上坝址覆盖层透镜体料力

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 83 —

学特性优于下坝址覆盖层透镜体料，固结试验 结果的规律性总体上与三轴试验结果相似。

表 8 三轴剪切试验邓肯模型参数表

坝址区 试样名称 试验控制干密度

（g/cm3）

C

(kPa)

(度)

0

(度)

(度) K n fR bK m G F D

上

坝

址

第⑥1 层 1.80 12.1 35.3 36.5 0.9 297.5 0.41 0.78 109.9 0.29 0.33 0.14 2.58

第⑤-1 层 1.60 11.5 34.9 36.3 1.1 187.6 0.40 0.66 45.9 0.51 0.27 0.13 4.13

第①1 层 1.53 16.3 33.5 35.4 1.4 166.8 0.42 0.68 38.2 0.53 0.29 0.16 3.68

第②1 层 1.62 8.9 34.8 35.9 0.9 266.2 0.42 0.82 84.5 0.37 0.34 0.15 3.08

第③层 1.56 9.9 33.6 35.0 1.0 183.9 0.38 0.71 61.7 0.39 0.35 0.17 2.63

第④1 层 1.65 10.5 35.4 36.5 0.9 205.1 0.38 0.68 50.7 0.52 0.31 0.16 4.38

第⑤-2 层 1.70 26.3 34.1 36.7 1.9 190.1 0.35 0.62 41.5 0.57 0.27 0.13 4.58

下

坝

址

第③层 1.56 28.0 32.5 35.7 2.4 138.0 0.45 0.63 34.4 0.62 0.23 0.07 3.88

第③-a 层 1.55 18.1 33.2 35.4 1.6 140.0 0.40 0.60 38.0 0.50 0.25 0.11 3.65

第③-b 层 1.43 39.3 30.8 35.8 3.8 101.0 0.53 0.68 26.0 0.53 0.21 0.14 5.00

第⑤层 1.60 33.3 31.6 35.7 3.0 112.0 0.47 0.60 30.9 0.64 0.22 0.04 4.25

表 9 上坝址固结试验成果表

层 位 ρ d

g/cm3 试验指标

垂直应力（kPa）

12.5 25 50 100 200 400 800 1600 3200

第⑥1 层 1.80

压缩系数（av/MPa-1） 1.16 0.48 0.24 0.18 0.10 0.08 0.05 0.03 0.02

压缩模量(Es/MPa) 1.29 3.11 6.23 8.30 14.94 19.93 33.21 45.98 66.42

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 3.05 2.92 2.91 2.71 2.68 2.63 1.29 1.25 1.17

第⑤-1 层 1.60

压缩系数（av/MPa-1） 5.30 1.36 0.72 0.44 0.24 0.16 0.09 0.05 0.03

压缩模量(Es/MPa) 0.32 1.24 2.34 3.82 7.01 10.85 19.78 36.35 61.14

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 3.80 3.61 3.54 3.45 3.35 1.62 0.99 0.74 0.69

第①1 层 1.53

压缩系数（av/MPa-1） 2.03 0.91 0.55 0.50 0.39 0.27 0.14 0.08 0.04

压缩模量(Es/MPa) 0.87 1.94 3.18 3.53 4.52 6.42 12.41 22.15 39.21

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 4.18 3.56 3.10 3.00 2.64 2.51 2.51 2.35 2.11

第②1 层 1.62

压缩系数（av/MPa-1） 1.62 0.81 0.40 0.29 0.18 0.13 0.08 0.05 0.03

压缩模量(Es/MPa) 1.03 2.05 4.15 5.78 9.33 13.24 21.92 33.08 51.93

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 6.05 5.87 5.41 5.09 5.32 4.84 4.60 4.40 4.14

第③层 1.56

压缩系数（av/MPa-1） 2.13 0.84 0.42 0.31 0.18 0.14 0.10 0.06 0.04

压缩模量(Es/MPa) 0.81 2.05 4.15 5.64 9.39 12.00 17.53 30.97 43.29

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 4.04 3.72 3.47 3.25 2.78 2.27 1.61 1.91 1.79

第④1 层 1.65

压缩系数（av/MPa-1） 2.38 1.00 0.51 0.37 0.19 0.12 0.07 0.04 0.02

压缩模量(Es/MPa) 0.68 1.62 3.23 4.40 8.76 13.06 24.36 44.73 70.59

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 4.69 4.57 3.89 3.92 4.09 3.34 2.16 2.18 1.76

第⑤-2 层 1.70

压缩系数（a v/MPa-1） 1.89 1.12 0.81 0.56 0.29 0.17 0.08 0.05 0.02

压缩模量(Es/MPa) 0.84 1.42 1.96 2.84 5.45 9.30 19.51 34.30 66.22

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 2.39 2.18 2.66 2.06 2.12 1.90 1.94 1.62 1.53

表 10 下坝址固结试验成果表

层 位 ρ d

g/cm3 试验指标

垂直应力（kPa）

12.5 25 50 100 200 400 800 1600 3200

第③层 1.56

压缩系数（av/MPa-1） 2.91 1.36 1.04 0.84 0.43 0.25 0.12 0.06 0.03

压缩模量(Es/MPa) 0.59 1.27 1.66 2.05 4.01 6.90 14.08 28.74 54.10

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 0.92 0.89 0.86 0.84 0.79 0.75 0.69 0.65 0.6

第③-a 层 1.55

压缩系数（av/MPa-1） 1.96 0.96 0.60 0.50 0.34 0.22 0.12 0.06 0.04

压缩模量(Es/MPa) 0.89 1.81 2.89 3.47 5.10 7.89 14.77 28.33 48.72

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 2.90 2.85 2.82 1.97 1.44 1.20 1.14 1.07 0.99

第③-b 层 1.43

压缩系数（av/MPa-1） 2.01 0.70 0.46 0.31 0.22 0.23 0.20 0.10 0.05

压缩模量(Es/MPa) 0.94 2.68 4.06 6.00 8.71 8.01 9.64 18.03 35.02

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 0.94 0.9 0.9 0.89 0.87 0.84 0.78 0.71 0.63

第⑤层 1.60 压缩系数（av/MPa-1） 1.46 0.66 0.36 0.24 0.18 0.17 0.13 0.07 0.04

压缩模量(Es/MPa) 1.15 2.55 4.73 6.94 9.62 9.66 13.48 22.86 43.70

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 2 —

固结系数(Cv/10-2cm2/s) 1.38 1.37 1.14 1.10 1.17 1.22 1.13 1.19 1.10

6 渗流特性

利用变水头装置进行了渗透系数的测定，

仪器型号为南 55 型渗透仪，渗透试样的制模尺

寸为Ф61.8 mm×40 mm；渗透变形试验在直径

Φ=12 cm，截面面积为 113.0 cm2 的有机玻璃

管涌仪中进行，试样控制高度为 10 cm 采用水

头饱和法饱和试样 48 h 后逐级加压进行试验，

水流方向自下而上。试验成果见表 11。

表 11 渗透及渗透变形试验结果表

坝址区 层 位 ρ

(g/cm3)

渗透系数

K20(10-4) cm/s

临界

坡降

破坏

坡降

破坏

形式

上

坝

址

第⑥1 层 1.80 3.15 0.91 1.08 流土

第⑤-1 层 1.60 5.99 0.81 0.94 流土

第①1 层 1.53 10.5 0.69 0.80 过渡

第②1 层 1.62 55.3 0.53 0.69 过渡

第③层 1.56 17.2 0.68 0.78 过渡

第④1 层 1.65 23.2 0.61 0.71 过渡

第⑤-2 层 1.70 2.15 1.00 1.09 流土

下

坝

址

第③层 1.56 0.52 0.93 1.01 流土

第③-a 层 1.55 6.92 0.69 0.81 过渡

第③-b 层 1.43 0.21 1.04 1.11 流土

第⑤层 1.60 0.87 0.99 1.07 流土

试验结果显示，上坝址覆盖层透镜体料渗

透系数为 2.15×10 -4～55.3×10 -4 cm/s，临界

坡降为 0.53～1.00，破坏坡降为 0.69～1.09；

下坝址覆盖层透镜体料渗透系数为 0 . 2 1×

10 -4～6.92×10 -4 cm/s，临界坡降为 0.69～

1.04，破坏坡降为 0.81～1.11。试验结果可作

为坝基渗流计算及渗流稳定性能评价的依据。

7 结论

(1) 安宁水电站上、下坝址覆盖层砂料物

理力学特性的试验研究表明，上坝址覆盖层的

抗剪指标、压缩模量等特性优于下坝址。

(2) 渗透系数及渗透破坏结果可作为坝基

渗流计算及渗流稳定性能评价的依据。

(3) 室内试验的优点是应力应变、排水边

界条件等可以明确控制，缺点是试样的代表性、

试样的扰动、试样的尺寸都会影响试验成果，与

现场有所差异，而对于覆盖层料进行原状样试

验难度很大。考虑到覆盖层基础的原位结构对

其工程力学特性有着重要的影响，很难单纯依

靠取样进行室内试验的方法来准确把握覆盖层

的工程力学特性，因此通过现场原位试验与室

内试验结合的综合手段，研究覆盖层的工程力

学特性，非常有必要。

参考文献：

[1] 水利水电规划设计总院 GB50287— 2006.水利发电工

程地质勘察规范 [S] .中华人民共和国建设部 .北京：中

国计划出版社， 2008.

[2] 工程地质手册编委会 .工程地质手册 [M].4 版 .北京：中

国建筑工业出版社， 2007.

[3] 刘杰 .土的渗透稳定与渗流控制 [M].北京：水利电力出

版社， 1992.

·简讯·

中国将完善抗旱长效机制

中国在全力开展抗旱减灾工作的同时，也在总结这次大旱的经验教训，并将逐步完善抗旱的长效机制。

水利部部长陈雷今天在“全球气候变化与中国水安全高级圆桌会议”上说，这次西南大旱暴露出中国西南地区抗旱水源工

程不足、水资源调蓄能力较低、水利基础设施建设相对滞后的问题。他表示，中国将加快编制全国和地方抗旱规划，启动西

南五省水源工程规划和小型水利设施建设规划编制工作；抓紧开工建设一批控制性骨干水利工程和中型水库等重点水源工

程，提高水资源配置和调控能力；因地制宜兴建小水窖、小山塘等“五小水利”工程，加快山丘区雨水集蓄利用，提高山区蓄

水供水能力；积极开发利用西南岩溶地区地下水资源，搞好应对特大干旱的战略水源储备；加强农田水利基础设施建设，完

善农田灌排体系，提高农业抗御干旱能力。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 2 —

（摘自《中华人民共和国水利部网站》2010-04-09）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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镇江市引航道水利枢纽建筑与景观设计特点

徐 然 张 渝

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

水利枢纽作为防洪、排涝、调水的作用自古

就在城市建设中占有重要的地位。但随着现水

利建筑的迅速发展，及当今人们物质文化生活

水平的不断提高，特别是人们对旅游娱乐的日

益重视，水上旅游、休闲产业在濒水城市日益兴

起。因此，水利建筑正也可以成为具有观光性

质的建筑。在外观上，新颖的造型、新兴的建筑

技术大量使用，也使水利枢纽成为城市名片变

为可能。以下通过对镇江市引航道水利枢纽设

计展开更深入的探讨。

1 项目背景

项目位于镇江市区征润州引航道通江口

门，是镇江市城市北部滨水区建设的重要控制

性工程，也是镇江市城市防洪骨干工程、国家

“863”课题镇江水环境质量改善与生态修复技

术研究的重要依托工程，对于镇江市抵御长江

洪水、排除内部涝水、控制内江泥沙淤积、改善

主城区水网的水质和景观具有重要作用，工程

的主要功能是挡洪、排涝、蓄水、引水换水、控制

内江水位。按照招标文件要求，投标报送方案

共 3 个，其中市政跨河桥梁与闸站工程结合方

案被选中为镇江市引航道水利枢纽的实施方

案。

2 工程概况

项目位于镇江市区征润州引航道通江口门

（镇江市引航道内距长江侧口门约 500 m 处）。

景观及闸站管理区用地范围为引航道及其南岸

连接堤内侧与主江堤之间占地 67.87 公顷的三

角区（含管理区用地）；左右两岸景观用地和规

划 40 m 宽城市道路相接。地理位置优越，水资

源丰富，站在这里，既可以看到长江的磅礴气

势，又可以看到金山寺的如画风景，是金山寺

登高远望长江视线的必经之路。

设计主要范围包括：引航道水利枢纽、管理

区的建筑设计和景观设计。见图 1。

图 1 镇江市引航道总平面图

3 总平面布局

基地内设计内容 : 一座连接南北两岸交通

桥，包括约 4 000 m2 的管理楼的管理区、一座

约 38 m 高的闸站建筑、基地内景观设计。交通

桥横跨南北两岸，闸站建筑与交通桥相结合，共

同起到疏导水利和连接交通的作用，管理区在

交通桥南岸的三角形地块中。管理区与闸站建

筑通过交通桥相连接，构成统一的整体。

4 建筑单体设计

4.1 闸站建筑设计

4.1.1 平面布局

由于闸站与交通桥构成整体，所以闸站建

筑被分为桥面以上 6 层塔楼、桥面以下 3 层机

摘 要 文章旨在通过对镇江市引航道水利枢纽的设计以及对工程中重点及难点问题的解决，使该水利枢纽更能

发挥包括交通、水利、观光等多重作用，成为新时代水利建筑的代表。

关键词 镇江市引航道 标志建筑 交通桥 灯光 景观

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

— 86 —

房。由于水工专业功能要求，建筑主体分为对

称的两个竖向塔楼，节制闸分 9 孔，两个塔楼

分别位于#4 节制闸与#5 节制闸之间、#5 节制闸

与#6 节制闸之间的两个闸墩之上。而两个塔楼

之间则通过顶层的横向观光连廊相连接，构成

一个整体。

桥面上建筑功能主要为检修间、观光厅以

及包括水电在内的各种辅助用房。1 层为检修

间、门厅，6 层为观光连廊，2~5 层则布置了各

种辅助用房，另外在 1 层和 6 层还分别布置有

卫生间。

桥面以下主要为泵房等水利专业用房，将

闸墩内空间进行充分利用，既满足了使用功能，

又和用于观光性质空间进行有效划分，互不干

扰。

两个塔楼中都分别布置了从 1 层到 6 层的

直达电梯达，这样可有效引导观光人群直达目

的地。从楼梯则可以分别到达每一个楼层，除

满足功能要求外，更重要的是作为消防疏散楼

梯使用。

4.1.2 建筑形态与立面设计

镇江市引航道所处地理位置在长江与镇江

市的连接处，就建筑性质而言，要求其必须具备

一定标志性。结合平面功能综合考虑，建筑采

用门形布局将对形象塑造创造有力条件，同时，

在结构工程师的努力下，交通桥平面呈现出流

线的梭形，外轮廓线条流畅、优美，闸站建筑为

一个门形造型挺立其上，给人以强烈的视觉冲

击力和深刻的印象，较好的体现了建筑对形象

标志性的追求。

立面材料运用了浅灰色的节能性能优良的

复合构造面层板材为主，配以局部玻璃幕墙，虚

实的对比穿插和碰撞，造成一定的光影变化，使

建筑物挺拔干净而又轻盈通透，见图底。

4.2 管理楼设计

4.2.1 平面布局

管理楼的功能要求多元化，为了保证各功

能间的独立性，又使各部分相互有联系，在平面

中采用了 W 型布局。最东侧布置食堂后勤、中

间位置布置住宿接待、而将相交通比较方便的

西侧布置成办公部分。考虑到控制中心的管

理，将中控室等专业性办公房间布置在靠水闸

侧，整个平面布置灵活，将每个使用空间的视线

都延伸到引航道上，使两者成为不可分割的整

体。

4.2.2 建筑形态与立面设计

管理楼立面采用现代建筑风格，与闸站材

料一致，追求轻盈通透。屋顶为可上人的平屋

面，上架轻钢构架，屋面连续而轻盈。在造型

上，摒弃琐碎的处理手法，运用虚实体块的穿插

对比，梁柱的穿插，凸窗的设置，即整体又不失

变化。通过设置百叶形成许多灰空间，光影的

变化韵律而协调。立面造型轻巧灵活，与“水上

之门”遥相呼应。

5 景观设计

作为镇江市引航道水利枢纽工程配套的景

观设计也同样具有重要性与标志性作用。

景观区域主要分为闸桥景观绿化带和管理

区景观绿化区，两个部分通过交通桥的衔接而

协调统一起来。

5.1 闸桥景观绿化带

闸桥景观绿化带位于闸桥中心，绿化带继

承了桥型平面的梭形特点，两头窄，中间宽，延

续了闸桥线条的流畅，也突出了门形建筑的中

心地位。中间的宽敞地带不仅可以作为参观闸

站工程人们的交通、停留、游憩地带，也可作为

交通车辆的停留以及闸站用车的交通通道，门

形建筑下以及相邻地块各设置一个观景口，以

门形建筑相邻的两个观景口为起点，各自向闸

桥两端发展的绿化带上，由高到低设置多个绿

化种植坛，种植坛为一边高一边低，依次降低，

沉入道路。

5.2 管理区的景观

管理区的景观设计为能够体现镇江市引航

道闸站工程特色、体现时代特征。配合管理楼

的 W 型平面布局，管理区景观采用自然随意的

布局，构图基本以几何形及自然曲线为构成单

元，以自然的曲线美，和周边建筑及道路的有机

结合，体现与周边环境的一种共生关系和相互

协调。结合管理区内的商业建筑，在中心形成

广场，突出了管理楼的核心位置。设计中还对

原有的景观资源加以充分利用：管理区北侧原

有一片水杉林，设计中将其保留，作为管理区

天然的绿化背景。河边布置有人行步道、深入

河体的码头、以及树林中的小径等，通过一道道

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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“活”的景观，体现人文关怀，拉近人与景观的距

离。

整个管理区景观设计从先天条件出发 ,结

合地形 , 做到步步有景，以自然山水景观的处

理手法,营造现代临水办公、商业环境。

6 设计中技术难点及解决方式

工程存在许多设计上的难点，主要为：

(1) 如何使闸站建筑兼备水利建筑、观光

建筑、标志建筑多重功能。

(2) 如何避开建筑辅助构件，使建筑立面

简洁、挺拔。

(3) 连廊内结构杆件、通风设备众多，美观

问题如何解决。

(4) 闸门检修孔如何与闸桥景观绿化相结

合。

(5) 如何使建筑在夜晚也能成为标志景

观。

解决好这些问题是此次设计成功的关键。

总体设计思路是：在保证概念方案设计效果的

前提下，更好的解决外立面美观完整、内部功能

使用方便、结构合理与美观、节能与环保等

问题。

7 技术方案

7.1 闸站建筑兼备多重功能

在设计中，采用闸、桥与建筑相结合来解决

闸站建筑兼备多重功能这一问题。

桥是用来连接南北两岸交通的枢纽，与其

孤立开来，不如将其作为整体造型的一部分出

现更为完整，这样闸墩除了用作连接闸门外，还

成为桥面的承重结构体系。

水利建筑空间的使用有其规律性、专业性，

只有在需要的时候，由专业人员进入使用，所以

将其置于桥面以下、闸墩以内，既能回避大量观

光人流的路线交叉，又可以将闸墩内空间充分

利用，起到功能区分、经济合理的作用。

由于桥面上部建筑主要为观光功能，所以

将观光厅位于顶层，观望角度最佳，交通流

线流畅直接，可避免游人误入工作区。

由此闸、桥、建筑整体造型，再加之闸站所

处地理位置的重要性，使其不但具有为城市防

洪、排涝、调水、连接两岸交通的综合功能，引航

道还将作为风景名胜区与长江间的通道，引入

大江神韵，加强景区与长江的空间呼应，拓展内

江水面，所以结合平面功能，引入“门”的概念，

使“镇江之门”与三山景区一起构成了镇江市贯

穿古今的地区标志，见封面。

7.2 避开建筑辅助构件使建筑立面简洁挺拔

建筑的外立面不仅仅有饰面装饰层，而且

有许多辅助构件，如用于保温作用的保温层、用

于排水的雨水管等等。要使建筑立面最终达到

设计中的效果，在立面装饰时，采用了节能性能

优良的复合构造面层板材——挤塑聚苯板+铝

板+10 mm 厚固化处理实心板（见图 2）。这样

不但可以避免干挂饰面层的构件对保温层的破

坏，还可以起到保护保温层的作用，铝板更可以

保护保温层避免被渗透进的雨水侵蚀。由于干

挂使得饰面层与主体建筑间产生一定的空隙，

所以在设计中将雨水管等隐藏在这些空隙中，

从而保证了立面的干净、挺拔。

图 2 复合构造面层板材示意图

7.3 解决连廊内的美观问题

连廊采用钢结构，空间内有许多结构杆件，

在与结构工程师与暖通工程师的沟通后，将通

风设备隐藏与屋顶两侧的结构杆件中间，再配

以吊顶，有效遮挡。而空间中无法遮挡的杆件，

加以利用，使其成为装饰空间的一部分，使空间

更具备现代气息。通廊顶也采用玻璃幕墙、百

叶与结构杆件相结合，既对屋顶设备有所遮挡，

又改善第五立面，还有利于通风、增强反射、减

小能耗。地板的设计中也采用了部分玻璃幕墙

地面，可以俯瞰脚下长江水。水、天空、阳光构

成了这座建筑不可或缺的空间组成要素，在充

满结构美的空间中扩展了视野，并增加了建筑

的趣味性，见图 3。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 3 玻璃幕墙地面

7.4 闸门检修孔与闸桥景观绿化相结合

从门形建筑相邻的两个观景口为起点，各

自向闸桥两端发展的绿化带上，由高到低设置

多个绿化种植坛，种植坛为一边高一边低，依次

降低，沉入道路。种植坛内各检修口位置，设置

一个玻璃锥体，可对闸站建筑的侧面玻璃幕墙

起到承接作用，将绿化与建筑连成一体，阳光过

后，星星点点，好像一颗颗宝石点缀在闸桥之

上，美化了检修口位置，在使用上也能更加便

捷。

7.5 使建筑在夜晚也能成为标志景观

镇江市引航道水利枢纽工程将配有多组夜

景灯光照明，在不同的场合和环境下，将呈现不

同的夜景效果。本着节约的基本原则，灯光设

计中也将最大限度的采用智能集中控制系统，

及时监测并发现设备故障，及时进行维护和管

理，保证设备的可用性，延长设备的使用年限，

提高城市的形象。在景观灯的映衬下，整个闸

站形成极富动感和想象力的景观照明美景，也

将为当地市民提供一个休闲观光的好去处。

8 几点体会

(1) 观念的更新

镇江市引航道水利枢纽工程从根本上抛弃

的对传统水利建筑的印象，不但注重实用，也注

重美观与生态，从而使人们意识到，水利建筑也

可以成为地标，成为景观，一如都江堰的伟大，

但也可以有它的细腻之处。

(2) 重视总体协调

现代水利建筑对人和自然的和谐提出了更

高的要求，不再拒人于千里，而是融合在其中。

建筑的选型充分考虑到人文因素，景观设

计充分考虑到自然环境与地形特点，共同形成

了牢固、美观、生态、自然、亲水的现代水利

工程。

(3) 功能水利向环境水利迈进

工程竣工后将成为从功能水利向环境水利

进步的代表之一，也将成为镇江的标志性建筑，

充分体现了镇江作为一个飞速发展的城市的崭

新风貌，延伸了其历史与渊源，将镇江日新月异

的城市建设展示给世人。

·简讯·

上海建元代水闸遗址博物馆

在迄今中国保存最好的元代水闸遗址处，历经长达 8 年多的遗址考古发掘与博物馆筹建工作，上海元代水闸遗址博物馆

今天在沪正式开工建设，按计划，该现代化的新型遗址博物馆将在 2010 年上海世博会期间向公众展示开放。

元代水闸遗址发现于 2001 年，经过 2002 年考古试掘，2004 至 2005 年小范围发掘和 2006 年全面发掘，考古工作获

得重要收获。这是迄今中国保存最好的元代水闸，对研究中国古代水利工程、吴淞江历史变迁、上海航运和城镇发展史具有

重要的学术价值。水闸遗址博物馆也是上海第一个遗址型博物馆。目前，遗址主体遗存被重新回填至地表以下，待遗址博物

馆建造完成后，该 700 多年前的水利工程将正式展现在博物馆观众眼前。

（摘自《上海水务网》2009-11-06）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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浅析江西鄱阳饶洲饭店室内设计

李国斌

（上海勘测设计研究院，上海 200434）

1 前言

国际上通行的酒店的分类是在接待服务业

里的一个小的分类，其余还有休闲类、娱乐类及

混合类，具体见下表。

表 1 服务接待业分类

服务接待业

酒店和胜地酒

店

城市酒店

胜地度假酒店

精品酒店

分时度假酒店

主题酒店和赌场酒店

休闲类

SPA 和健康中心

餐馆

私人会所和俱乐部会所

会议中心

娱乐类

主题公园

赌场

零售餐饮娱乐场所

混合用途类

酒店作为集住宿、餐饮、娱乐为一体的功

能设施自古就在城市生活中占有重要的地位。

随着经济的高速发展，当今人们物质文化生活

水平的不断提高，国内国际商务往来、旅游度

假活动的日益增多，对酒店宾馆的需求从量到

质有了飞速的发展。根据现代酒店业的发展，

在用途方面，中国近年纷纷出现了以上一体化

的经营方式。在很多案例中，我们不难看到以

上几类的酒店影子。随着中国经济发展，城市

商务酒店、度假酒店、精品酒店、主题酒店及

赌场酒店等逐渐崭露于市场上。这些都是不同

需求的人们在旅途中停留暂歇的地方，因此从

另外一个角度来讲，酒店成了一个城市对外沟

通宣传的名片。以下通过对江西鄱阳饶洲饭

店的室内设计，对酒店设计展开更深入的探

讨。

2 项目背景

随着市场经济的不断发展，国家对革命老

区的开发加大了力度。做为江西子弟的珠海鸿

基集团董事长为了家乡经济的腾飞，拟在环鄱

阳湖经济带建设一座五星级酒店，在鄱阳湖畔

建立一座新的城市地标，为革命老区的经济发

展增添活力。

3 工程概况

江西鄱阳饶洲饭店为珠海鸿基集团旗下又

一座五星级酒店（该集团在珠海成功建设经营

了珠海国际会议中心酒店），酒店建筑面积

28 000 m2，是具有住宿、餐饮、娱乐、大小型会

议等功能的五星级酒店。

酒店拥有 1 间残疾人客房、280 间标准客

房、6 间蜜月套房、48 间套房、24 间行政商务套

房、2 间部长套房、1 间总统套房及其相关设施；

在餐饮方面酒店拥有中餐厅、各色风味餐厅、西

餐厅、酒吧等；在娱乐方面拥有桑拿、棋牌、足浴、

健身、游泳池、商店等设施；在会议室方面，酒店

拥有若干大中小商务会议室及一个可容纳 2 600

百人的多功能厅；酒店还拥有 200 停车位。此

酒店为当地唯一一座五星级酒店，能够充分满足

经济开发区内各企业相关商务往来的需求。

4 设计原则

4.1 功能性

功能性是一切室内设计的基本所在，只有

合理的功能，才能保证一间酒店运营成功。而

酒店类项目对功能的特定要求，决定了他与一

般室内设计项目的不同处。

摘 要文章旨在通过对江西鄱阳饶洲饭店室内设计以及对工程中重点及难点问题的解决，使该酒店成为当地酒店

服务业的典范和新的城市名片。

关键词 城市酒店 室内装饰设计 难点问题 解决措施

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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4.2 连续性

正是因为酒店类项目功能的复杂性，与单

一功能的项目有所不同，而如何处理多种功能

在同一建筑单体内的关系，只有一个原则 -连

续。当然连续并不是单一的，这是一个有生命

及个性的联系，它是有机的、丰富多样的、是充

满隐喻及暗示，让各个不同功能之间拥有同一

种独特的平衡。

4.3 和谐性

酒店是让人放松及休息的场所，从美学角度

上来说，和谐是令人达到愉悦效果的最佳途径。

因此，色彩的调和、空间尺度比例的协调，还有各

功能间的平衡、室内与建筑间的和谐与连续，以

至于家具的运用风格与室内环境之间的和谐，都

是酒店内设计所必须要遵循的重要原则。

4.4 独特性

全世界有无数的高级酒店，如何令这一间

与众不同？这便是室内设计师所面临的重要挑

战之一，也是普通设计师与优秀的设计师的区

别所在。保持及创造专案的独特性、个性、趣味

性及原创性，会是该项目是否成功的关键所在。

如何解决这问题，是设计师整体综合专业水平

及智慧的重要体现。

4.5 经济性

跟其它商业设计一样，酒店项目的最终目的

是为了营利。室内设计师是在帮助业主，创造最

大的价值；与此同时，也体现出设计师自身的价

值，是给项目增值。室内设计艺术必须考虑对资

源的合理利用，用自身的专业经验，以求以最少

的投入，创造出最富欣赏性的作品。设计的效

果，要同时保证项目的时效性，在合理的翻新周

期之内，又领先于同类型同地段的项目。从而以

设计的超前性，来节约项目翻新的经营成本。

5 设计风格及理念

本酒店按表 1 的分类定义为城市酒店，因

此整个设计都在围绕城市酒店做文章。在设计

上，几何图案成为设计的焦点，采用大量变化的

几何形状，运用典型的情景氛围处理方式，从里

到外，都洋溢着浓郁的气息。典雅、精致、高雅

与流行元素保持着一段距离；光与影的沉醉、虚

与实的游戏，某种隐喻与暗示，构成意味深长的

时光走廊，纵是匆匆而过的过渡空间，亦经精心

营造，以让宾客细享耐人寻味的空间印象。

6 功能分区

在功能分区上，充分考虑了人流动线及各空

间功能需求，分为两大类；

(1) 公共区域：包括大堂、接待、行李寄存、

休息区、咖啡厅、中餐、西餐、特色餐厅、会议、

宴会、健身中心、夜总会、泳池及 SPA 等。

(2) 非公共区域：包括客房、按摩房等相对

私密性较强的区域。

在饶洲饭店设计中将大堂及其附属的服务

总台、贵重物品保存、行李房等功能房、商店、商

务中心、美容美发、餐饮、娱乐、健身等设施均放

置在裙房公共区域；将商务会议及大型多功能

挺设置在副楼，副楼同主楼通过连廊相连。将

客房部分非公共区域放置在主楼 4~24 层。4

~18 层为标准客房及套房结合设置；19~20 层

为商务楼层，布置商务套房及相关附属功能房；

21 层为部长套房及相关配套房；22~23 层为总

统套房及配套功能房；24 层是顶层设置了高级

景观酒吧；

7 各区设计

7.1 酒店大堂

酒店的大堂地处群房公共区域，这里集结

着酒店公共区域内的大部分功能，包括了总服

务台、贵重物品寄存、行李房、大堂吧、大堂经

理、大堂办公用房、商务中心、商店、超市、美容

美发、健身及与客运电梯之间的过渡空间等功

能。在布局上突出功能性，围绕大堂中心的水

景大堂吧，以轴对称方式组织人流，合理划分功

能区；为酒店的高效运营创造了条件。围绕中

心大堂吧的中心轴线两侧设置两部弧形步行

梯，在楼梯两侧又各留有通道，将总服务台设置

在大堂吧轴线之上，其余功能房间分别围绕这

些功能而设置，这样的布局有效的将人流进行

分流，人流动线清晰，不存在因功能布置不合理

而导致的交叉人流，见图 1。

酒店大堂的装饰设计中着重围绕连续性、

和谐性、独特性做文章。将建筑的部分元素容

入室内设计中，有机的将建筑室内外结合在一

起，更加和谐；要打造一个城市的地标性酒店，

一定要有其独特性，室内设计在这里起着不可

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 1 酒店大堂平面布置示意图

或缺的位置，运用几何造型形成独特的空间；围

绕大堂吧中心线，天地造型遥相呼应，对称排列

在四周的立柱与旋转楼梯浑然成一体，将空间塑

造的挺拔、大气、庄重、典雅；环绕在大堂吧的

喷泉，与装饰面形成动静对比，为空间增添了生

机；在尊贵典雅之处又多了一份自然与清新。

图 2 酒店大堂效果图

在色彩的处理上，采用暖色调为主，米黄色

的大理石与深啡网大理石的结合，在配以莎比

利木饰面，点缀其中的金箔、水晶吊灯，在色彩

上形成对比，在空间上对视觉形成的冲击。环

境的舒适与否、氛围庄重典雅与否将直接对酒

店的效益产生影响，所以在本酒店的大堂设计

上，力求在视觉上对入住的客人形成冲击，给其

留下深刻的印象，见图 2。

7.2 餐饮娱乐

餐饮、娱乐、健身、夜总会等功能是城市五

星级酒店必备的功能。在功能布局的设计上，

将酒店的餐饮根据现场大堂的人流动线布置，

将中西餐厅分别布置在大堂二层，利用大堂两

部步行梯将就餐人流分流，避免不与住宿人流

发生重叠。从功能上使二层空间与大堂更紧密

的联系在一起。酒店的餐厅一般大体分 3 类：

中餐厅、西餐厅、各种风味厅；风味餐厅可以根

据酒店需求设置，各地风味特色餐厅、民族特色

餐厅、韩日料理、东南亚菜系等可选择性设置。

根据业主的需求在饶洲饭店设计中着重对中餐

厅及西餐厅做了处理，在餐厅的面积中，中西餐

厅占了大部分。中餐厅中有大的宴会厅可满足

大型宴会；近二十间大小包房，在功能上与其

他空间相辅相成，为酒店的经营增色不少。对中

餐厅的设计中采用了中式设计中较为典型的中

心对称布局，运用现代的设计理念演绎传统的

中式元素；在材料的选择上基本延续了大堂的

材料，同样的材料经过不同的搭配，不同的分

割，结合空间既有自己独特的韵味，又失掉与其

他空间的和谐性，力求做到各个不同功能之间

拥有同一种独特的平衡，也就是上文中强调的

连续性，见图 3。

图 3 中餐厅效果图

中西文化的差异也在西餐与中餐这两种不

同的饮食文化中体现出来。根据西餐的特色，

结合欧式的设计元素，根据空间的特点，在功能

上灵活布局；在设计手法上运用现代的手法去

协调现代与传统之间的平衡。材料的选择色调

上基本还保持了与其他空间的协调，所以整个

西餐厅的设计没有跳出酒店总体设计风格；通

过提取欧式元素的精髓，用简洁明快的线条勾

勒出西方文化的风韵，典雅的家具、优雅的灯

饰、充满艺术气息的装饰品，将整个空间氛围烘

托的华丽、高贵、庄重而不失温馨；置身于这样

的环境中，不仅仅是在享用异国风味的美食，同

时能领略到异国文化的气息，见图 4。

酒店娱乐健身空间集中放置在群房的 3

层，与其他功能空间动静分离，互不干扰，即是

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 4 西餐厅效果图

酒店的附属功能，也可独立对外经营，也是酒

店的一个经济效益点。整个群房部分围绕大堂这

个中心点，动线清晰明确，功能布置合理，使酒

店的运营更加有效。体现出设计的价值，突出

酒店设计的经济性这一要素。

会议区域也是城市酒店的重要组成部分，

它与餐饮娱乐、住宿在功能性、经济性上有着特

定的作用。大、中、小型的商务会谈、学术研讨

会、企业年会等活动对酒店有着综合要求，因此

在饶洲饭店的设计中，会议区域设置在了副楼

通过连廊与主楼群房相连，与餐饮住宿的功能

相辅相成。设置了大、中、小型会议室满足不同

商务活动的需要。在这里也体现出了酒店设计

的独特性，一间可容纳 2 600 人的多功能厅，

使的酒店具有了其他酒店不具备的功能，即可用

做会议活动，也可举办大型宴会，对餐饮的功能

又是支持。在设计风格、手法上也保持着与其他

空间的连续性、和谐性，突出经济性。见图 5。

图 5 多功能厅效果图

7.3 客房部分

酒店的客房部分占据着酒店的大部分空

间。残疾人客房、单人标准间、双人标准间、套

房、商务标准间、商务套房、部长套房、总统套房

这些功能房是本酒店所具备的。并达到 70%的

客房满足（不含卫生间）面积不小于 20 m2 这

一硬性规定。其中将残疾人客房放置在 4 层，

方便特殊人士行动的方便，也有利于其他客房

的利用效率。将 19~20 层设置为商务楼层，将

商务标准间、商务套房及附属的部分商务功能，

满足商务人士的特殊要求。将部长套房、总统

套房设置在 21~23 层，顶层 24 层屋顶景观酒

吧只针对商务人士及部长套房、总统套房使用，

这样能够减少其他客人对这一区域的干扰，同

时也体现出这些功能房的独特性与经济性。

在设计上秉承整体设计的连续性、和谐性、

舒适性这一原则，贯穿在整个客房部分。标准

客房部分采用简单的几何形体造型，配以墙纸、

木饰面，在材料、色彩上形成对比，互相容入其

中；精致的装饰品、幽雅的灯光、舒适典雅的家

具等硬件设施合理摆放房间内，在功能上使标

准客房达到五星级酒店基础的要求，并渲染出

温馨、舒适、高雅的环境，见图 6。

图 6 标准客房效果图

酒店的总统套房是酒店品质的象征，它占

据着酒店最好的观景区域，在延续整体设计色

调的同时在设计手法上大量采用传统的欧式元

素点缀在大的体块面上，通过冷暖、深浅色彩的

对比，金箔饰面与木饰面的搭配，大气、豪华、舒

适的家私，富有艺术气息的装饰品，营造出尊

贵、典雅、舒适的环境，

总统套房的功能要求有会客、起居、就餐、

会晤、完善舒适的卫浴功能、夫人房、随从房等

功能，合理的布局才能将这些功能有机的联系

在一起，保证总统套房使用的舒适性、独特性，

见图 7、图 8。

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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图 7 总统套房客厅效果图

8 结语

酒店项目设计的最终目的是为了营利，帮助

业主，创造最大的价值。室内设计艺术必须考虑

图 8 总统套房卧室效果图

对资源的合理利用，以求以最少的投入，创造出最

富欣赏性的作品。设计效果领先于同类型同地段

的项目。从而以设计的超前性、连续性、和谐性、

独特性、经济性，来节约项目翻新的经营成本。

·简讯·

你知道什么是海图么？

海图是标绘有可航水域的水深、岛域、航标和沿岸地形地物等供航海使用的地图。海图是按一定比例尺和投影方法

绘制，是必不可少的航海工具。图上资料要求详细、准确，并根据等有关资料随时进行改正和补充，使它与实际情况经常保

持一致。为开发海洋需要而编制的地图也叫海图。本文所介绍的是前一种海图。

中国是最早绘制和使用海图的国家之一。据考证，公元前 5～前 3 世纪战国时代的《山海经》是已散佚的《山海图》的

文字说明，散佚的图中有一部分可能带有原始海图的性质。12 世纪初北宋末年的《宣和奉使高丽图经》一书，文存图亡，

书中写到“神州所经岛洲苫屿，而为之图”，可见所亡之图有海图。明朝《武备志》卷二百四十收有三保太监下西洋的《自宝船

厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图》。图上全程自右向左一字展开，记有每段航线的针位和航程及牵星“指数”，但无基准方

向，也不成比例，属于图解的航路指南。中国历史上，民间还有多种手抄流传的海图，称为秘本。章巽教授 1980 年编辑的

《古航海图考释》收有 69 幅古海图，范围北起辽东湾，南至广东。

欧洲最早为航海人员绘制的海图,可能出于公元 1 世纪、出生于提尔（今属黎巴嫩）的希腊人马里纳斯之手。图上经线和

纬线均为等间距，以当时的航运中心“罗得岛”为基准。出生于埃及的希腊人托勒密是那个时代伟大的制图学家。公元 2 世纪

他首创把一块地球曲面投影于平面的制图法，定下了北在上方的制图常规。他的学说成为后世制图工作的准绳。欧洲中世纪

最好的海图是 13 世纪的波托兰海图。早期的波托兰海图标绘的内容主要是地中海及其邻近海区，以后逐步扩大。这种海图

绘在羊皮上，相当准确，图上有许多风向花，方向线延伸于全图，便于读取航向；无经纬度和水深；一般为小比例尺。地理

学家 G.墨卡托 1569 年发表了按等角正圆柱投影原理制作的世界图（共 18 幅），他被尊为现代海图之父。现代海图的 95％

属于墨卡托投影图。

许多航运发达国家都出版海图。国际海道测量组织出版有国际海图，各会员国可修改复印。中国于 1921 年成立海道测

量局，开始测绘、出版现代海图，所出海图多属港湾图和江河图。中华人民共和国成立后，1958 年开始进行全国海区的基

本测绘工作，陆续出版各种海图，并从中国海区向远海海区发展。

（摘自《上海水务网》2010-04-09）

2008 年第 2 期 上海水利水电技术 总第 49 期

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《上海水利水电技术》征文要求

《上海水利水电技术》期刊，是由上海水力发电工程学会和上海勘测设计研究院主办的刊物，期刊

提供学术交流园地，展示学者理论成果，以围绕科学发展观与建设和谐社会为指导，致力于报道水利水

电新能源和新能源建设发展相关领域的理论与科学研究成果，为经济建设和社会发展提供服务，为广大

科研工作者沟通、交流提供重要平台。

《上海水利水电技术》现开设：规划、环保、水工、施工、机电、检测与监测、工程管理、新能源等栏目，

欢迎大家投稿。稿件形式与具体要求如下：

1 来稿内容应理论联系实际，具有先进性、系统性和实用性，并且论点明确，论据可靠，文字精练流

畅，用字规范。

2 文章一般应不超过 5 000 字（包括图表）。文章需给出题名、作者名、工作单位、单位所在省市邮

编、摘要、关键词，引用资料请标明文献。

3 论文结构

1) 题目：简明扼要，点明主题，一般控制在 20 字以内；

2) 姓名:作者真实姓名;

3) 单位：指现工作单位；

4) 摘要：摘要要反映论文的重要梗概，展示论文内容足够的信息，一般由具体研究的目的、方法、

结果、结论四要素组成。要用第三人称书写。一般控制在 200 字以内。

5) 关键词：一般 3～8 个；

6) 正文：包括概述、论点、论据、结论等；文章中的图表要和文章相对应，图的编号和名称请置于

图的下方，表格的名称和编号请置于表格的上方；计量单位请使用国家法定计量单位。

7) 参考文献：文稿中引用他人作品，请在参考文献中写出。著录格式采用国家标准 GB/T7714—

2005《文后参考文献著录规则》(一般为主要责任者、题名、文献名称、刊物名、出版地、出版者、出版

年份、起止页码等)。

8) 作者简介：作者职务职称、地址、联系方式等。

4 投稿方式

1） 使用电子邮件投稿。投稿邮箱 shslsdjs@sidri.com。

2） 论文电子文档格式

a 论文题目：宋体小二号字；

b 作者姓名：宋体四号字；

c 作者单位名称、邮编：宋体小五号字；

d 摘要：宋体小五号字；

e 关键词：宋体小五号字；

f 正文：宋体四号字。

g 参考文献：宋体小五号字；

h 论文排版要求：1.5 倍行距；每段间距为 0,首行缩进 2 个字符；段落顺序符号“1”、“1.1”、“1.1.1”、

“（1）”……;页码全部设为页下中部。

3) 编辑部联系电话：65427100-1615。

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