沿海擋潮閘加固改造中安全技術(shù)控制

朱國(guó)賢，項(xiàng) 明

（江蘇省鹽城市水利工程管理處，224002，鹽城）

沿海擋潮閘地理環(huán)境、工況條件和功能要求特殊，致使加固改造過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工作業(yè)、工程運(yùn)行等方面的安全技術(shù)控制尤為重要。江蘇省鹽城市水利工程管理處（以下簡(jiǎn)稱“管理處”）管轄的射陽(yáng)河閘、黃沙港閘、新洋港閘、斗龍港閘以及與新洋港閘合港入海的西潮河閘，是江蘇沿海典型的擋潮閘，相繼建成于20世紀(jì)50—70年代。由于幾十年的風(fēng)雨侵蝕和頻繁運(yùn)行，工程出現(xiàn)嚴(yán)重老化，存在較大安全隱患，被分別評(píng)定為“三類閘”。1999—2008年，根據(jù)水利部SL 214—98《水閘安全鑒定規(guī)定》，經(jīng)江蘇省水利廳批準(zhǔn)，對(duì)上述閘陸續(xù)進(jìn)行了加固改造。由于重視沿海擋潮閘的固有特點(diǎn)，堅(jiān)持多層次、多角度、多方位強(qiáng)化安全技術(shù)控制，總投資達(dá)8633萬(wàn)元的5個(gè)單位工程、19個(gè)分部工程實(shí)施進(jìn)展順利，未發(fā)生任何工程、機(jī)械、人身事故。射陽(yáng)河閘加固改造工程被評(píng)為“江蘇省水利文明工地”，工程質(zhì)量為優(yōu)良等級(jí)。

一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全技術(shù)控制

1.精細(xì)復(fù)核計(jì)算，減少受力荷載

通常情況下，列入加固改造項(xiàng)目的沿海擋潮閘均已運(yùn)行年代久遠(yuǎn)，受力條件和狀況發(fā)生了較大改變，加之加固改造時(shí)還要增加一定程度的荷載，所以在前期工作中，就要對(duì)建筑物進(jìn)行全面檢測(cè)，同時(shí)對(duì)閘墩、工作橋大梁等部位的受力情況，特別是對(duì)閘基的穩(wěn)定性進(jìn)行精細(xì)的復(fù)核計(jì)算。根據(jù)檢測(cè)和復(fù)核計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行加固項(xiàng)目的可行性研究和初步設(shè)計(jì)，對(duì)其中需要改變目前荷載狀況的項(xiàng)目實(shí)行多方案比選，盡量減少建筑物的受力荷載?？紤]到運(yùn)行設(shè)備的防護(hù)和操作條件的改善，大部分沿海擋潮閘在加固改造時(shí)增加了啟閉機(jī)房，主要選擇輕質(zhì)結(jié)構(gòu)作為其主體結(jié)構(gòu)。如新洋港閘、斗龍港閘啟閉機(jī)房采用彩鋼板結(jié)構(gòu)；射陽(yáng)河閘采用ALC加汽混凝土結(jié)構(gòu)；西潮河閘更換了工作橋大梁，采用空心磚填充框架結(jié)構(gòu)。輕型結(jié)構(gòu)的選擇，有效減輕了閘上荷載，保證了閘身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.認(rèn)真安全演算，慎重卸載加載

沿海擋潮閘加固改造周期較長(zhǎng)，往往需要跨汛施工。而汛期極易出現(xiàn)不利的上下游水位組合，當(dāng)建筑物的荷載狀況發(fā)生變化時(shí)，就有可能導(dǎo)致險(xiǎn)情。認(rèn)真進(jìn)行安全演算，慎重確定卸載、加載方案，制定出現(xiàn)緊急情況的搶險(xiǎn)措施十分必要。黃沙港閘公路橋和閘墩拆除后，閘身下游側(cè)荷載將大幅度減輕，此時(shí)若遇到下游高潮位、上游低水位的最不利工況，則會(huì)引起閘身側(cè)翻。在進(jìn)行安全演算時(shí)，充分考慮近年極端氣候頻發(fā)的特點(diǎn)，按照百年一遇潮位組合 （上游水位0.55 m，下游潮位4.17 m）和公路橋卸載后的工況進(jìn)行復(fù)核。經(jīng)過演算得出結(jié)論：公路橋拆除后，如遇特殊水位組合，每孔需加載40t，方能保證閘身抗滑穩(wěn)定不受影響。又由強(qiáng)度復(fù)核計(jì)算，得出閘墩抗震加固施工期水位為閘上 0.55～0.9 m， 閘下－1.81～2.9 m。若出現(xiàn)上下游臨界水位組合（上游0.55 m，下游2.9 m）的不利情況，立即停止施工，同時(shí)對(duì)已拆除拱圈排水孔利用先行預(yù)制完成的橋面板進(jìn)行加載，以防險(xiǎn)情發(fā)生。工程實(shí)施中，不斷根據(jù)安全需要調(diào)整施工方案，加強(qiáng)技術(shù)控制。汛期避免閘墩、橋墩大體積混凝土拆建，對(duì)正拱橋等確需拆建的分單元進(jìn)行，隨拆隨建，均衡加載、卸載，嚴(yán)防發(fā)生閘身滑動(dòng)。

3.加強(qiáng)檢查觀測(cè)，實(shí)行動(dòng)態(tài)跟蹤

在加固改造期間，除了公路橋拆建、閘門更換等項(xiàng)目施工的加載、卸載較為頻繁外，大多數(shù)閘還增加了啟閉機(jī)房。盡管在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過了安全復(fù)核，建筑材料也選用了輕型結(jié)構(gòu)，但畢竟增加了荷載，且啟閉機(jī)房均在建筑物的下游側(cè)，存有一定程度的不對(duì)稱性。這些因素對(duì)閘身穩(wěn)定是否產(chǎn)生影響，問題如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到糾正，必須依賴于嚴(yán)格的檢查觀測(cè)和動(dòng)態(tài)跟蹤。射陽(yáng)河閘加固改造拆建了公路橋，更換了鋼閘門，增加了啟閉機(jī)房，加載、卸載幅度較大，工程一開始就對(duì)閘身垂直位移進(jìn)行嚴(yán)密觀測(cè)，并加密測(cè)點(diǎn)布置和增加觀測(cè)頻率，及時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行研究分析，密切注視閘身變化。根據(jù)2005—2007年加固期間和2008—2010年加固后幾年的檢查觀測(cè)資料對(duì)比分析，射陽(yáng)河閘閘基沉陷變化均勻，間隔位移量在正常范圍內(nèi)；測(cè)壓管水位過程線未出現(xiàn)異常，地基揚(yáng)壓力正常，閘身穩(wěn)定。

二、施工作業(yè)安全技術(shù)控制

1.進(jìn)行安全技術(shù)交底，把握安全施工關(guān)鍵

加固改造工程安全技術(shù)交底主要包含運(yùn)行管理和工程施工兩個(gè)方面。通過安全技術(shù)交底，讓運(yùn)行管理和施工作業(yè)人員吃透安全技術(shù)控制要領(lǐng)，把握工程運(yùn)行和安全施工關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)工程運(yùn)行和施工作業(yè)安全。在射陽(yáng)河閘、黃沙港閘、新洋港閘、斗龍港閘和西潮河閘的加固改造中，設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)時(shí)就提出施工中需要采取的安全技術(shù)措施，監(jiān)理單位把安全技術(shù)控制的要點(diǎn)寫進(jìn)監(jiān)理大綱，施工單位的安全施工方案特別是跨汛施工預(yù)案則是施工組織設(shè)計(jì)的重中之重，管理單位在施工期間根據(jù)加固和施工情況編制防汛預(yù)案。安全技術(shù)交底由建設(shè)單位組織牽頭，設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位、運(yùn)行管理單位共同參加，堅(jiān)持單位工程統(tǒng)一交底，分部工程分頭交底，關(guān)鍵工序?qū)訉咏坏?，特殊時(shí)段特別交底，讓安全技術(shù)控制貫穿于加固改造施工作業(yè)的始終。

2.搭好水下臨時(shí)設(shè)施，保障水下施工安全

水下干式施工方式很多，新洋港閘消力池止水銅片修補(bǔ)、黃沙港閘閘墩抗震加固采用鋼圍堰作為臨時(shí)設(shè)施以營(yíng)造水下干式施工環(huán)境。鋼圍堰的制作、安裝和堵漏每道工序都很關(guān)鍵。黃沙港閘閘墩加固鋼圍堰制作時(shí)，實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)丈量，精算尺寸，根據(jù)承受水壓力的大小選擇鋼板材料的厚度和強(qiáng)度，尤其是針對(duì)反拱底板與墩腳異型進(jìn)行特殊制作。鋼圍堰安裝避免跨伸縮縫安裝，并重點(diǎn)考慮支撐牢固問題，嚴(yán)防因圍堰移動(dòng)或出現(xiàn)向閘墩方向擠壓威脅施工安全，為克服順?biāo)鞣较蛩畨毫Φ牟黄胶猓捎媚痉胶托弯搶?duì)鋼圍堰進(jìn)行了對(duì)稱支撐。鋼圍堰的堵漏，難度在于底部與反拱底板及異型墩腳接觸部分，如果堵漏不當(dāng)，圍堰底部堵漏物會(huì)受水壓力作用被沖走，圍堰內(nèi)瞬間充滿水而造成人員傷害。施工中采取了內(nèi)外雙層堵漏措施，即在內(nèi)側(cè)用土工布包裹舊棉胎成條狀，綁扎在鋼圍堰下方，再用鋼筋作為活動(dòng)插銷，每孔底板形狀不同，插銷插入長(zhǎng)短不一，這樣當(dāng)鋼圍堰內(nèi)水抽干時(shí)，圍堰外底部水壓力大擠壓棉絮時(shí)，鋼筋受力，使得棉絮不被沖走；在圍堰外側(cè)鋪土工布，再用砂袋壓腳，從而達(dá)到良好的堵漏效果。

3.嚴(yán)格控制施工程序，減少不利工況延時(shí)

以黃沙港閘為例，該閘系16孔反拱底板整體不分縫連拱結(jié)構(gòu)，對(duì)受力變化比較敏感。而在加固改造中需拆除重建公路橋、胸墻和部分閘墩，加載、卸載量較大且十分頻繁。為了減小閘身一次性卸載量，同時(shí)縮短卸載和加載的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)卸、加載平衡，對(duì)拱形公路橋等的拆建程序作了嚴(yán)格要求，實(shí)行“梯度分層次、均衡卸加載”的安全技術(shù)控制。立面施工程序?yàn)樽陨隙路謱舆M(jìn)行：橋面系（含欄桿等附屬物）拆除→煤渣層清運(yùn)→拱圈整體吊裝拆除→2.0m以上閘墩漿砌塊石拆除 （含原撐梁）→澆筑閘墩至2.0m→澆筑撐梁2根，同時(shí)澆筑閘墩至3.5 m→澆筑蓋梁等→水下拆除墩頭至0.5 m→安裝鋼圍堰→墩頭干法拆除→澆筑墩頭、抗震柱及第3根撐梁。平面施工程序?yàn)閺哪系奖狈侄芜M(jìn)行：按4跨一個(gè)工作面間隔拆除，待上一個(gè)工作面新建公路橋荷載全部加載后，開始吊拆下一個(gè)工作面拱圈，從而縮短最不利工況的延續(xù)時(shí)間，保證施工安全。

三、工程運(yùn)行安全技術(shù)控制

1.合理調(diào)度水情，確保流域澇水排得出

由于施工原因，射陽(yáng)河閘、黃沙港閘、新洋港閘、斗龍港閘、西潮河閘在加固改造期間，特別是在主體工程施工階段，有時(shí)不能完全開全開足，西潮河閘施工期間還實(shí)行了短期整體封閉。為了確保流域范圍內(nèi)澇水外排不受影響，建設(shè)單位會(huì)同規(guī)劃、水文等部門認(rèn)真進(jìn)行水系、水情和水文分析調(diào)研，編制加固改造期間導(dǎo)流方案，并以此請(qǐng)求防汛指揮部門進(jìn)行科學(xué)合理的水情調(diào)度，主要是通過調(diào)節(jié)管理處下屬其余擋潮閘和相鄰縣屬沿海水閘的開啟，有效控制貫穿南北的通榆運(yùn)河水位，及時(shí)將流域內(nèi)澇水導(dǎo)流外排入海。

2.加強(qiáng)協(xié)調(diào)聯(lián)系，確保施工運(yùn)行雙安全

擋潮閘加固改造期間通常要求繼續(xù)運(yùn)行，遇到重大汛情，即使停止施工，也要保證全力搶排。如何處理好施工與運(yùn)行的矛盾，實(shí)現(xiàn)施工與運(yùn)行“雙安全”，是加固改造過程中必須解決的一大難題。施工時(shí)，閘門更換、設(shè)備更新、啟閉機(jī)大修以及閘身混凝土拆建等，都直接影響閘門開啟的孔數(shù)和孔號(hào)。處理不當(dāng)，既有可能因施工影響運(yùn)行，又有可能因運(yùn)行影響施工。管理處所屬閘在加固改造期間建立和實(shí)行了聯(lián)系單制度，取得了較好的效果。施工單位根據(jù)施工安排和需要，提前5天向建設(shè)單位出具聯(lián)系申請(qǐng)單，注明施工孔數(shù)和具體孔號(hào)；建設(shè)單位在核實(shí)無誤并征得防汛調(diào)度部門同意后，開出通知單至管理單位，確定在某一時(shí)段停開的孔數(shù)和孔號(hào)；管理單位按通知單正式操作前，運(yùn)行人員還需與施工單位項(xiàng)目經(jīng)理當(dāng)面簽字確認(rèn)，然后根據(jù)操作規(guī)程啟閉閘門；施工人員聽到閘門啟閉警報(bào)后密切觀察，若發(fā)現(xiàn)所開閘孔有誤，立即與管理單位聯(lián)系，防止意外發(fā)生。

3.保護(hù)中樞系統(tǒng)，確保閘門啟閉不耽誤

電氣及自動(dòng)化控制設(shè)備是閘門啟閉運(yùn)行的中樞系統(tǒng)。而在加固改造中，往往電纜槽、控制室等會(huì)需要更新維修或被全部拆建。保護(hù)中樞系統(tǒng)，不耽誤閘門啟閉，不影響工程運(yùn)行是管理單位必須全力配合做好的重要工作。射陽(yáng)河閘和西潮河閘加固改造時(shí)電纜槽改成電纜橋架，管理人員臨時(shí)采用竹竿撐起電纜沿工作橋下游側(cè)架設(shè)，并樹立警示標(biāo)志牌，提示施工人員注意和加強(qiáng)保護(hù)；射陽(yáng)河閘和新洋港閘控制室拆除時(shí)，在控制屏上方搭設(shè)鋼管架并用油布封閉，以防電氣及自動(dòng)化控制設(shè)備遭受雨雪而引起損壞；黃沙港閘拆除通航孔工作橋時(shí)專門架設(shè)臨時(shí)液壓油管路和動(dòng)力電纜，確保水閘中樞系統(tǒng)正常運(yùn)行。加固改造期間，管理處所屬各閘還分別制定了特殊時(shí)段安全運(yùn)行操作技術(shù)規(guī)程。運(yùn)行人員上閘戴安全帽，穿平跟鞋；暫時(shí)停開的閘孔切斷線路，掛牌明示，以防誤操作；閘門啟閉運(yùn)行和檢修門吊裝規(guī)范操作，發(fā)現(xiàn)異常情況采取措施，及時(shí)處理。

四、結(jié) 語(yǔ)

沿海擋潮閘加固改造中安全生產(chǎn)管理的核心是安全技術(shù)控制。保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全，加固改造就有了可靠的基礎(chǔ)和前提；保證施工作業(yè)安全，加固改造才能得到有序、健康和順利實(shí)施；保證工程運(yùn)行安全是加固改造的根本所在，通過加固改造，消除安全隱患，改善運(yùn)行條件，更加充分地發(fā)揮工程的防洪排澇效益，為流域范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和人民安居樂業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。

[1]鹽城市斗龍港閘除險(xiǎn)加固工程技術(shù)總結(jié)[R].鹽城市水利工程管理處，2003.

[2]鹽城市新洋港閘除險(xiǎn)加固工程施工管理工作報(bào)告[R].中港第三航務(wù)工程局第五工程公司，2003.

[3]鹽城市黃沙港閘安全復(fù)核分析報(bào)告 [R].揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，2005.

[4]鹽城市射陽(yáng)河閘加固改造工程設(shè)計(jì)工作報(bào)告[R].江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2007.