嚴埭港船閘閘墻修復淺析

何建棟

(無錫市水利設計研究院有限公司，江蘇 無錫 214023)

1 引 言

嚴埭港水利樞紐是運東片包圍圈八個較大的口門控制建筑物之一，位于無錫市北郊，樞紐由泵站、節(jié)制閘、船閘和上下游連接建筑物等組成。泵站總裝機流量為70m3/s，單機流量為14m3/s，其中2臺水泵具備雙向抽排功能。節(jié)制閘的總凈寬為24m，2孔，單孔凈寬12m。船閘尺寸為16(20)m×135m。

嚴埭港船閘由上下閘首、閘室、上下游引航道和導航建筑物等構成。船閘的上下閘首采用鋼筋混凝土U形結構，底板高程與河底高程相平，底板厚2.0m。消力池緊靠上下閘首，長11.99m，寬16～20m，深0.5m。閘室段底部高程0.00m，寬20.0m。

2 運行概況

嚴埭港水利樞紐建成運行四年多來，發(fā)揮了重要的防洪排澇效益，船閘連接了無錫城區(qū)與錫北運河、江陰及長江之間的航運，具有重要的航運價值。目前，在船閘運行管理過程中出現(xiàn)不少問題亟待解決，如船閘上下游導航墻、閘室翼墻容易受船只碰撞出現(xiàn)破損，現(xiàn)急需對船閘上下游導航墻及閘室翼墻進行保護性修復。

嚴埭港樞紐每日通航量約為150條船，隨著鋼制運輸船舶數(shù)量的不斷增加，超噸級船舶不斷涌現(xiàn)，加上船只過閘時隨意停靠，對船閘上下游導航墻及閘室擋浪墻造成嚴重破壞，導致導航墻表面混凝土脫落、破碎，閘室擋浪墻破碎等。尤其是上下閘首的圓弧翼墻、閘墩、閘室內漸變段交界處更加突出。經觀察，閘墻迎水面磨損現(xiàn)象普遍存在，局部出現(xiàn)露筋、斷筋等現(xiàn)象，船閘閘墻修復已經到了刻不容緩的程度。

3 工程類比啟示

直湖港船閘運行工況與嚴埭港船閘相類似，該船閘已妥善完成閘墻修復工作，其中修復內容包括閘室段翼墻修復和上下閘首翼墻修復。

閘室段翼墻修復過程中，將閘室翼墻頂部擋浪墻破除[1]，新建擋浪墻后移1～2m，對拆低后的翼墻前沿進行鋼板包護。

上下閘首翼墻修復采用鋼板包護的處理方式[2]，先對混凝土脫落、露筋等部位鑿毛清理，再用同強度等級的細石混凝土修補，待新鋪設混凝土達到強度要求后，再對易被船只碰撞的墻面進行鋼板包護。具體的修復細節(jié)為先在導航墻間隔一定距離處打孔，埋入膨脹螺栓的銷子，再在混凝土表面放置厚度為6mm或者8mm的鋼板[3]，在打孔位置預留螺栓孔洞，最后將膨脹螺栓擰入孔洞中，使鋼板與混凝土表面緊密結合。

通過幾年的運行觀察發(fā)現(xiàn)，以上兩種修復方式存在以下不足之處：

a. 由于閘室段翼墻拆低，擋浪墻后移，閘室水位發(fā)生變化，容易導致船只擱置在閘室墻翼墻頂端，造成船只損壞或翼墻鋼板拉裂。若水位變幅過大，甚至會造成船只傾覆。

b. 上下閘首翼墻鋼板包護采用直徑為12mm的膨脹螺栓固定，船只反復碰撞后，極易出現(xiàn)斷筋、拔除等現(xiàn)象，使包護鋼板出現(xiàn)松動，導致鋼板內側混凝土撞碎掉落，內部空鼓，引發(fā)鋼板包護表面凹凸不平。

由此可見，直湖港船閘閘墻的修復工作在一定程度上保護了船閘的安全運行，但仍有改進的空間。本文針對嚴埭港船閘閘墻的運行現(xiàn)狀，系統(tǒng)總結直湖港船閘閘墻的修復經驗，在其基礎上提出改進措施，以完善閘墻修復方案。

4 修復方案設計

4.1 擋浪墻修復方案

嚴埭港船閘的閘室擋浪墻向內突出于閘室墻，極易被船只碰撞，而且工程建設時未對其進行鋼板包護，目前已破損嚴重。該次閘墻修復過程中，保留原有擋浪墻，將擋浪墻寬度從0.3m調整至0.57m[4]，在擋浪墻前沿以外7cm處設置8mm的鋼板包護。

保護鋼板中每隔一定間距設置拉桿，拉桿植入原有擋浪墻中[5]，與新澆筑的擋浪墻加寬段鋼筋網(wǎng)焊接。鋼板與原擋浪墻之間的間隙采用細石混凝土填筑，以便于鋼筋綁扎與焊接將擋浪墻高程抬高0.10m。

混凝土填筑前，需進行新老混凝土結合面的鑿毛清洗作業(yè)[6]。擋浪墻加固斷面結構如圖1所示。

圖1 擋浪墻加固斷面結構 (單位：mm)

該方案有效避免了船只擱置現(xiàn)象，同時表面的鋼板包護降低了擋浪墻混凝土表面破損概率。擋浪墻加厚后，采用鋼板包護，且混凝土與鋼板有效結合，提升了擋浪墻的抗撞擊能力。

4.2 閘首翼墻修復方案

上下閘首翼墻鋼板包護是在閘墻外側采用鋼板護面、橡皮防沖的方法，其保護原理是鋼板承受船只的沖拉和摩擦，橡皮起緩沖作用。

修復流程包括：將M24高強度螺絲栓植入閘墻內20cm，用高強乙烯基樹脂砂漿緊固，該螺栓用于固定鋼板；鋼板四周折入閘墻內，采用電焊焊接牢固，鋼板折入前用環(huán)氧砂漿補平閘墻表面的凹穴、磨損部位，鋼板折入后保障其表面平整[7]；分塊安裝鋼板，將閘墻外墻與上頂、內墻的鋼板形成整體，對閘墻進行封閉式全面保護。

鋼板包護斷面結構如圖2所示。

圖2 翼墻鋼板包護斷面 (單位：mm)

上下閘首翼墻鋼板包護方案采用M24高強螺絲栓固定，提高了鋼板包護的牢固性和可靠性，內墊10mm橡皮有效緩沖了船只對閘墻的沖擊力，使內部鋼筋混凝土得到有效保護。

5 鋼板包護施工

5.1 前期準備

鋼板包護的施工前期準備工作涉及施工人員、施工材料、施工設備三個方面，具體如下：

a. 一支業(yè)務技術精、能吃苦耐勞的施工隊伍。

b. 原材料充足，包括8mm厚Q235平面鋼板、10mm厚耐酸平板橡膠、M24高強度長螺絲栓、高強乙烯基樹脂砂漿、閘墻補強環(huán)氧樹脂材料等。

c. 起重機、施工鋼腳手架、鋼板切割機、彎邊機、電弧焊等施工工具齊備。

5.2 施工流程

鋼板包護的施工流程大致可分為三個部分，分別為鋼板部分、導航墻部分、整體吊裝部分。

鋼板部分主要包括：氣割開料，坡口焊接整形磨光，內部涂刷防銹漆，內表面固定保護橡皮，試吊裝(鋼板打孔)。

導航墻部分主要包括：墻體鉆孔埋置螺栓，墻面環(huán)氧砂漿修補[8]。

整體吊裝部分主要包括：鋼板整體吊裝焊接，螺栓固定鋼板、表面磨圓，鋼板外表面鍍鋅防腐(可預先涂裝)。

5.3 注意問題

鋼板包護的施工過程中需注意以下問題：

a. 連接問題。鋼板包護邊緣設置2cm槽口，鋼板兩側及下沿彎邊內設R角，彎邊6cm，以便與翼墻槽口封閉式連接。

b. 鋼板焊接的焊縫問題。焊縫要避開船只撞擊方向，切實有效包護鋼板。

c. 橡皮固定問題。選用10mm厚耐酸堿橡膠板作為緩沖材料，采用黏合劑使橡膠板與刷防腐漆后的鋼板內表面黏合。

d. 鋼板固定問題。采用M24高強螺栓將鋼板固定，每平方米不少于4個螺栓固定位。

e. 施工時間問題。施工人員應密切注意開閘時間，盡量避免船閘斷航，施工時應與船閘管理單位密切配合。

6 結 語

本文選取與嚴埭港船閘運行工況相類似的直湖港船閘作為分析對象，對直湖港船閘閘墻的修復內容、修復措施、修復效果進行總結，根據(jù)其修復后的實際運行狀況提出閘墻修復方案的改進措施。

通過分析嚴埭港船閘運行存在的問題，分別針對擋浪墻和閘首翼墻提出不同的修復方案。擋浪墻加寬后使用鋼板包護，采用混凝土與鋼板有效結合，提升了擋浪墻的抗撞擊能力。M24高強螺絲栓固定上下閘首翼墻包護鋼板，同時內墊緩沖橡皮，保障了內部鋼筋混凝土的長效運行。

針對閘墻修復中的關鍵技術鋼板包護施工，本文從前期準備、施工流程、注意問題三個方面對其施工要求、施工內容、施工技術進行研究，提出建議性結論，以期為同類工程提供借鑒。

[1] 潘靜標.蘇北運河船閘閘室墻面修復實踐[J].中國水運月刊,2010,10(2):190+193.

[2] 鄭昌利.用硅粉水泥砂漿修復船閘閘墻[J].水運工程,1994(7):35-37.

[3] 江朝華,董慶,陳達,等.船閘閘室墻表面修復砂漿物理力學性能試驗研究[J].現(xiàn)代交通技術,2008,5(5):80-84.

[4] 高修.潁上船閘閘室邊墻裂縫分析[J].治淮,2008(10):21-21.

[5] 王為人,潘祖賢.新材料在淀東閘墻修復中的應用[J].上海水務,1992(4):21-24.

[6] 徐振華,潘衛(wèi)凱.淺論三河船閘閘室墻加固處理[J].江蘇水利,2006(9):30-30.

[7] 陳作強,盧文蕾,陳艷梅,等.山區(qū)河流船閘襯砌式閘墻結構計算研究[J].水運工程,2005(4):70-73.

[8] 趙友全.船閘閘室墻體“病理”分析[J].港口科技,2014(3):31-34.