一、 工程概况

　　1.原闸工程和运行情况

　　张庄闸位于河南省台前县境内金堤河与黄河交汇处的黄河大堤上，是金堤河流域排涝入黄的惟一口门，设计挡黄水位46.50m，为Ⅰ级水工建筑物，具有排涝、挡黄、滞洪退水、倒灌分洪四项功能。设计排涝流量为270m3/s，设计滞洪退水和倒灌分洪流量均为1000m3/s。

　　原闸始建于1963年，工程竣工时就出现了基础沉陷、止水破坏等现象。经1965年加固处理后，同年汛后正式投入运用。

　　自1965年张庄闸投入运用到1998年的34年中，在防洪方面经历了1976年的9400m3/s，1982年的15300m3/s和1996年的7600m3/s三次大的洪水考验。1996年8月出现的44.74m挡黄水位是历次洪水中最高的一次。洪水期间出现了渗漏等险情，经奋力抢护，确保了防洪安全。

　　排涝是张庄闸的主要任务之一。34年来张庄闸总计排除涝水29亿m3。1969年排涝中最大过闸流量363m3/s，是该闸运行中的最大过闸流量。

　　2.原闸存在的主要问题

　　张庄闸投入运行34年来，在防洪、除涝减灾等方面取得了巨大的经济效益和社会效益。但由于该闸先天不足和黄河逐年淤积、抬高等原因，主要存在以下问题：一是挡黄标准不够。该闸原设计挡黄水位为46.50m，由于黄河逐年淤积，经推算，1997年黄河11000m3/s的水位为46.85m，已超出原设防水位0.35m。二是闸室淤积严重。由于受金堤河河床和黄河滩面抬高的影响，闸室的淤积面高程达40.00m，已高出闸底板3.0m，每年必须清淤后，才能启动闸门，直接影响了工程的正常运用。三是沉降和不均匀沉降严重。四是消力池底板断裂、渗水。五是止水老化，观测设施失灵。六是启闭设备陈旧、老化，启闭能力下降。

　　为确保黄河防洪安全，满足金堤河流域的排涝要求，经黄河水利委员会批准，1998年10月至1999年11月对该工程进行了改建加固，工程总投资为2103.50万元。

　　二、工程设计指标

　　1.工程等级
由于张庄闸位于黄河大堤上，根据《防洪标准GB50201-94》规定，结合原工程的设计等级，改建加固工程按Ｉ级水工建筑物设计。工程寿命按30年考虑，设计水平年定为2030年。

　　2.改建工程主要设计指标

　　根据本工程具备的各项功能，结合原工程的具体情况在综合考虑小浪底水库建成后对黄河下游防洪的影响和目前黄河下游的防洪形势后，确定了改建加固工程设计指标。

　　三、改建加固方案

　　本次改建加固重点是提高原闸胸墙的挡水高程，使其满足2030年的设防标准，同时在闸底板上加设驼峰堰，将闸底板的高程提高至40.00m，以满足工程正常运行的要求。共提出了以下三种不同的改建加固方案。

　　1.弧门方案（一）

　　本方案是在原折线型底板上，加设实腹钢筋混凝土驼峰堰，将闸底板高程由37.00m提高到40.00m。胸墙底部高程由48.30m平行抬高至51.30m并保持孔口高度4.70m不变。

　　2.弧门方案（二）

　　该方案是在弧门方案（一）的基础上，将弧门支铰布置在公路桥和机架桥之间的凹槽内，以减少闸墩拆除工程量。但因弧门支臂长度调整量有限，故需将驼峰堰和胸墙位置同时向临黄侧移动1.6m。因此，无法利用老闸墩上原有的胸墙槽。

　　3.平板门方案

　　本方案是将孔口和闸门位置平行抬高，在加高后的驼峰堰上设置平板闸门，将来一旦需要加高堰体，闸门仍可继续使用。但该方案需在原闸墩上重新开凿闸门槽。

　　四、方案比选

　　1.平板门和弧型门的方案比较

　　弧型闸门所需启门力较小，可降低启闭机和工作桥的造价，且不需设门槽和轨道，现有闸墩厚度可以满足要求。但其制造和安装难度相对较大，且水闸高水位运用时，需对闸门支铰进行保护。平板闸门结构简单，便于制造、安装和运输，便于维修和保养，且对闸墩传力均匀，能适应堰顶高程的变化。但需在原闸墩上开凿门槽，对闸墩的整体性破坏较大，过闸水流也易产生低压漩涡。同时平板门需要的启闭机的启门力相对较大。

　　为保证闸墩的整体性，确保工程运行安全，结合原工程布置情况，本次改建加固以采用弧形闸门方案为宜。

　　2.弧门方案（一）和弧门方案（二）的比较

　　经计算，弧门方案（一）和弧门方案（二）的闸室抗滑稳定性和基底反力分布相近，均能满足规范要求。方案（一）的抗滑稳定性比方案（二）好，方案（二）的基底反力分布优于方案（一）。两方案比较，方案（一）的优点为：可利用老闸墩上的原有胸墙槽布置新胸墙，同时可以利用老闸墩牛腿部位的加强钢筋布置新牛腿，闸门支座受力集中的问题较易解决。但该方案将原公路桥下部闸墩混凝土拆除较多，故新浇混凝土的工程量也大于方案（二）。方案（二）的主要特点是把新牛腿布置在原公路桥与机架桥之间的凹槽内，优点是闸墩拆除和新浇混凝土量较小。缺点是需开凿新的胸墙槽，原闸墩配筋将被截断，闸墩结构受到破坏，同时该方案难以保证新浇牛腿与原闸墩的连接，闸门支座部位受力集中也不能利用原闸墩牛腿部位的加强钢筋解决。

　　综上所述，为保证闸墩的结构完整，有效利用原闸墩的配筋，本次采用弧门方案（一）对黄河张庄闸进行了改建加固。

　　确定方案后的张庄闸改建加固工程于1998年10月21日开工，2000年1月8日通过了初步验收。改建加固后的张庄闸在2000年汛期的试运行中共排涝运行1009个小时，排出金堤河涝水2.06亿m3，确保了金堤河防汛安全，为促进金堤河流域的工农业生产，发挥了巨大作用。2000年10月29日，该工程通过了由水利部黄河水利委员会组织的竣工验收，目前已交付管理单位，正式投入运用。

　　作者单位：黄委金堤河管理局