水閘加固中“U”型鋼圍堰施工技術的應用

梁廣雪， 紀恒軍， 梁廣會

(1.江蘇鹽城水利建設有限公司， 江蘇 鹽城 224014； 2.南通通源建設監(jiān)理有限公司， 江蘇 南通 226006)

隨著水閘使用年限的增加，水閘混凝土結構物出現(xiàn)不同程度的老化，難以正常發(fā)揮水閘作用[1]，而拆除重建施工成本較大，所以加固改造后仍然發(fā)揮應有的作用是最好的選擇。本文結合鋼圍堰在黃沙港閘加固改造等工程的實際應用，取得了工期短、質(zhì)量優(yōu)、效益佳的良好效果，水下結構加固“U”型鋼圍堰施工方法經(jīng)總結提高，形成了本技術。

1 工程概況

黃沙港閘是蘇北里下河地區(qū)重要的排澇擋潮控制口門之一。該閘自1972年建成以來，在擋潮、御鹵、排澇、蓄淡、灌溉、通航等方面均體現(xiàn)了顯著效益，為保障里下河地區(qū)社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展及人民生活水平提高發(fā)揮了巨大作用。

該閘原設計日平均排澇流量200 m3/s，消能設計最大過閘流量1 418 m3/s，主體工程設計等級原為3級建筑物。全閘共16孔，其中左岸第一孔為通航孔，凈寬8.0 m，其余15孔為排水孔，每孔凈寬5.0 m，另在右岸設1個魚道孔，凈寬2.8 m。該閘為有胸墻敞開式水閘，采用反拱底板、漿砌塊石閘墩，全閘16孔底板連成整體不分縫，構成16跨連拱結構，通航孔反拱底板厚0.7 m(后加固為0.9 m)。閘室下游側設公路橋，橋上部結構排水孔為混凝土半圓拱結構，通航孔為空心板梁結構。工作橋采用鋼筋混凝土T型簡支梁，兩岸上游連接建筑物為漿砌塊石扭面翼墻，下游為半重力式漿砌塊石翼墻。經(jīng)過長期運行，目前存在諸多安全隱患，需加固改造。

2 工程加固改造范圍

2.1 土建及安裝部分

閘墩抗震加固，改造閘主門槽，拆建公路橋，拆建人行便橋，拆建胸墻，拆建通航孔工作橋，拆建人行天橋，封閉魚道孔，閘底板局部病害處理，排架防碳化破損修補。

2.2 金屬結構

更換排水孔鋼閘門止水、滑塊，防腐層損壞修復；更換通航孔上下扉門；通航孔啟閉機維修、保養(yǎng)；增設排水孔檢修門2套，補充通航孔檢修門3塊。

2.3 電氣設備

更換變壓器1臺；更換柴油發(fā)電機1臺；增加低壓配電柜4臺；維修改造現(xiàn)有動力線路；增設微機監(jiān)控系統(tǒng)。

2.4 其他配套設施

改造水文系統(tǒng)、維修控制室、改善部分管理設施。

3 技術的工藝流程及操作要點

3.1 鋼圍堰設計和制作

根據(jù)工程具體條件設計和制作“U”型圍堰，“U”型圍堰設計和制作主要是按照具體工程施工的具體部位進行的，如閘墩、門槽、底板等。

鋼圍堰設計時考慮擋水高度，沿海使用的同時必須考慮漲落潮高水位作為設計工況，鋼圍堰擋水面板厚度和堰架結構按水工鋼結構設計規(guī)范計算確定[2]，通過對鋼圍堰的強度、剛度等指標計算確定其采用的縱梁、橫梁和面板材料和尺寸。鋼圍堰結構形式具體到各個工程項目，應根據(jù)實測地形輪廓線(建筑物底板、墩墻及門檻等)進行鋼圍堰下部結構的制作，因為鋼圍堰阻水效果最終取決于其各部位與建筑物輪廓線的符合程度 ；根據(jù)擋水高度和實際安裝條件，鋼圍堰設計和制作可分節(jié)制作，上下節(jié)間采用平板橡膠板止水，螺栓聯(lián)接。

3.2 鋼圍堰安裝

鋼圍堰安裝前應根據(jù)水域的具體條件(如內(nèi)河、外海、水位變化區(qū)、靜水區(qū)等)計算編制安裝固定方案。由于鋼圍堰自身質(zhì)量不是很大，故其安裝可采用汽車吊、簡易扒桿或浮箱式裝置就位。安裝前應在適當位置精確設置限位以保證其安裝位置準確。非自身封閉的鋼圍堰在抽完堰內(nèi)河水的工作狀態(tài)下其外周的水壓力就是維系其穩(wěn)定的外力之一，但必須指出的是，任何鋼圍堰在就位后必須采用多點支撐加固措施以確保安全，根據(jù)水工結構的具體形式通常利用與閘墩、底板形成硬連接后加固支撐、對撐及拉撐，如有不平衡水壓力或其他不確定力，應根據(jù)具體情況另行設計支撐加固措施。鋼圍堰安裝須在試抽干圍堰內(nèi)河水后加固完成，以確保其穩(wěn)定安全和施工安全。

施工過程中必須注意：“U”型鋼圍堰應緊貼閘墩對稱就位，閘墩受力要進行強度驗算，作業(yè)區(qū)的水流速度不應大于0.5 m/s[3]。

3.3 鋼圍堰堵漏

鋼圍堰堵漏是是否形成良好干法施工條件的關鍵工序之一，在沿鋼圍堰與建筑物輪廓線相接的部位綁扎阻水棉帶(以舊絲綿為佳)，利用抽空后的堰外水壓力將鋼圍堰與建筑物壓緊，以實現(xiàn)阻水目的。對于不規(guī)則地形且擋水深度較大的鋼圍堰可在其底部設置活動插銷，以適應其地形的起伏和防止阻水棉帶被強大的水壓壓入堰內(nèi)，特別復雜的地形需要潛水員水下配合封堵，同時可采用在圍堰外圍加設防水油布(用袋裝重物壓定)等措施封堵。

3.4 鋼圍堰內(nèi)抽水

鋼圍堰安裝堵漏基本完成后開始堰內(nèi)抽水，初期抽水采用大流量污水泵強排迅速降低堰內(nèi)水位，以保證鋼圍堰在較短時間內(nèi)壓緊建筑物的接觸面，實現(xiàn)利用堰外水壓力壓緊阻水棉帶止水，抽排過程中嚴密監(jiān)視圍堰的穩(wěn)定狀態(tài)，當堰內(nèi)水位降到接近底部時采用較小流量的水泵不間斷排水，再次仔細觀察此時鋼圍堰的穩(wěn)定狀態(tài)和各部位的止水效果，對局部進行再處理以保證整個鋼圍堰的止水效果，當確認達到可抽干圍堰內(nèi)河水實現(xiàn)干法施工條件后，全面加固圍堰外圍的支撐固定系統(tǒng)，設置集水坑采用小流量水泵不間斷抽排少量的積滲水。

3.5 圍堰拆除

完成鋼圍堰安裝堵漏排水后，組織土建施工或各項修補作業(yè)，各項干法施工內(nèi)容結束后可拆除圍堰，請注意只有在混凝土強度、各項修補材料(強度、硬度等指標)達到相應標準后方可注水拆除圍堰。拆除前應將堰內(nèi)的建筑廢碴、輔助施工設施全部清理干凈，然后向鋼圍堰內(nèi)注水直至內(nèi)外水位相平，拆除其外部支撐加固結構，吊裝鋼圍堰至下一個工作面施工。

4 “U”型鋼圍堰施工技術特點

(1)施工方便。鋼圍堰工場制作，現(xiàn)場安裝，施工方便。

(2)對閘站運行管理影響小。利用鋼圍堰和建筑物自身結構形成封閉空間，抽空圍堰內(nèi)河水實現(xiàn)干法施工條件，汛期或特殊緊急情況下除維修閘孔外其余閘孔可實現(xiàn)正常運行。

(3)鋼圍堰可周轉使用。根據(jù)涵閘不同的結構形式，對鋼圍堰進行局部改裝，可實現(xiàn)周轉使用。

(4)施工成本低。與全斷面圍堰抽干閘塘河水等施工方案施工成本相比，采用鋼圍堰進行水下施工成本較低。

5 結 語

“U”型鋼圍堰適用于涵閘水下底板、墩墻、門槽底檻等部位的除險改造、維修加固等工程項目。本技術在鹽城市斗龍港閘除險加固工程、蘇州太浦閘加固工程、鹽城市黃沙港閘加固改造工程的實際應用，取得了工期短、質(zhì)量優(yōu)、效益佳的良好效果。該技術在水閘建筑物修復施工中有重要的推廣使用價值。

新工藝的創(chuàng)新是“科學技術就是生產(chǎn)力”的具體表現(xiàn)，也是技術進步、新時代發(fā)展的必然要求，本技術采用水下“U”型鋼圍堰解決的水下干法施工的老問題，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯、極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>