瀟河晉中市區(qū)段治理新型液壓鋼閘壩施工方法

陰起盛

（山西省晉中市水利建筑工程總公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

瀟河是汾河的一級(jí)干流，位于汾河中游段，發(fā)源于昔陽縣沾尚鄉(xiāng)馬道嶺，流經(jīng)昔陽、壽陽、榆次、清徐等縣市，在太原南郊區(qū)洛陽村和南馬村間匯入汾河，全長(zhǎng)137 km，至榆次區(qū)東約4.0 km 處的源渦村出山口進(jìn)入平原區(qū)，流域面積3 763.3 km2。本次工程治理范圍為源渦大壩上游500 m 至108 橋西下游500 m 處，全長(zhǎng)約16 km，蓄水段分兩段，東區(qū)段約為4 km，西區(qū)段約為2.5 km。在東西區(qū)段治理范圍各設(shè)置一座液壓壩，液壓壩的設(shè)計(jì)分上游鋪蓋、主壩體、下游消力池三部分，主壩體基礎(chǔ)為碎石擠密樁和水泥高噴定噴截滲墻結(jié)構(gòu)，壩體為鋼筋混凝土，閘門為液壓鋼閘門結(jié)構(gòu)。

2 施工導(dǎo)流與地基處理

2.1 導(dǎo)流圍堰

瀟河河道有一定的徑流，壩址處的主河槽河道寬度在80～90 m 之間，上下游兩座液壓壩的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度分別為60 m 和70 m，液壓壩施工必須進(jìn)行圍堰導(dǎo)流。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水文氣象情況，施工期擬在枯水期，采用上下游全斷面土石圍堰，導(dǎo)流渠設(shè)置在河槽的右岸部位。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的水文及水力設(shè)計(jì)指標(biāo)，按滿足20 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范驗(yàn)算，擬定圍堰采用梯形斷面，頂寬4 m，底寬13 m，圍堰高度3 m，邊坡坡比1∶1.5，迎水面采用兩布一膜的500 g 土工膜鋪設(shè)，再進(jìn)行300 mm厚的砌石格賓籠網(wǎng)壓重。

導(dǎo)流渠采用明渠梯形斷面形式，全長(zhǎng)80 m，上下游依次為主河槽接入上游引流段、上游曲線段、下游曲線段、下游引流段順入下游主河槽，依據(jù)河槽左岸的地形分層進(jìn)行導(dǎo)流渠開挖，渠底寬度4 m，渠底縱向坡度0.002%，在曲線段渠底及兩幫，增設(shè)砌石格賓籠護(hù)底護(hù)角，以免水流沖刷影響圍堰運(yùn)行安全。在導(dǎo)流渠上游段與右岸施工便道毗鄰部位，修設(shè)水泥管涵便橋一座，解決液壓壩施工材料的進(jìn)出場(chǎng)交通問題。上下游圍堰的中部堰頂加寬至8 m 修筑施工平臺(tái)，解決混凝土泵車的停放、壩體結(jié)構(gòu)澆筑等作業(yè)問題。

2.2 液壓壩的基礎(chǔ)處理

2.2.1 碎石樁施工

為消除地基土層液化問題，液壓壩地基采用振動(dòng)沉管擠密碎石樁進(jìn)行處理，碎石樁樁徑600 mm，樁間距1 300 mm，梅花形布置。碎石樁采用振動(dòng)沉管法施工工藝，施工順序由四周向中間進(jìn)行，充盈系數(shù)定為1.4，根據(jù)施工中出現(xiàn)的地面隆起變化現(xiàn)象，充盈系數(shù)適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，樁身材料采用20～50 mm 級(jí)配未風(fēng)化碎石，含泥量≤5%，樁底高程位于級(jí)配不良砂與低液限黏土地層分界線處。

碎石樁施工滿足《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）的要求。碎石樁施工前，應(yīng)開挖至高于建基面高程500 mm 位置，待碎石樁施工完畢驗(yàn)收合格后，再次開挖至建基面高程，并鋪設(shè)300 mm 厚的水泥土墊層（水泥摻入量按重量比為8%，壓實(shí)系數(shù)≥0.95），最后鋪設(shè)100 mm 厚C15 素混凝土墊層。

2.2.2 高噴截滲墻的施工

壩體基礎(chǔ)防滲漏處理，采用高壓定噴噴射注漿法沿壩體軸線進(jìn)行截滲墻施工，截滲墻的有效墻體應(yīng)伸入低液限黏土層厚度≥1 m，截滲墻施噴前，應(yīng)結(jié)合地勘成果進(jìn)行間距≤30 m 的超前鉆孔，以便調(diào)整設(shè)計(jì)地底高程。

定噴防滲墻的樁頂與液壓壩底板混凝土的垂直銜接部位，上下承接均為剛性結(jié)構(gòu)，且兩種結(jié)構(gòu)無法連續(xù)一次性施工，存在結(jié)構(gòu)熱脹伸縮不一致導(dǎo)致滲漏的可能，是壩體建筑滲漏的薄弱部位，需采用具有止水功能的柔性銜接結(jié)構(gòu)。

擬采用處理方案，是將防滲墻的樁頭人工鑿除，樁頂高于設(shè)計(jì)高程200 mm，用塑性瀝青混凝土包裹。在澆筑塑性混凝土前，順截滲墻噴射方向進(jìn)行樁頭清理和局部補(bǔ)缺，以防破壞截滲墻，然后清洗樁頭，不得殘留砂、土和浮皮，并將塑性混凝土頂面鑿毛沖洗潔凈，中間沿壩軸線縱向設(shè)20 mm×30 mm（寬×深）的淺槽，在澆筑塑性混凝土?xí)r可以通過預(yù)埋同規(guī)格木輪骨置槽，槽內(nèi)底面和側(cè)面應(yīng)保證齊平順直，再嵌設(shè)BW-II型止水條，止水條搭接長(zhǎng)度≥100 mm，并使液壓壩底板混凝土與之緊密銜接。防滲墻樁頂混凝土銜接工藝見圖1。

圖1 防滲墻樁頂混凝土銜接工藝

3 液壓壩體與金屬結(jié)構(gòu)施工

3.1 液壓壩的壩體施工

3.1.1 液壓壩建筑結(jié)構(gòu)施工

液壓壩沿河槽縱向建筑結(jié)構(gòu)，依次為上游格賓籠砌石鋪蓋、混凝土鋪蓋、主壩體混凝土、消力池混凝土、格賓籠砌石海漫等五部分。

混凝土結(jié)構(gòu)部位施工擬采用全斷面全基坑開挖，分別在上下游圍堰背水側(cè)堰腳處設(shè)置截排水槽，上下游截排水槽底高程分別低于混凝土鋪蓋和消力池開挖基面底高程500 mm，并于左右兩岸圍堰坡腳處設(shè)置集水坑與截排水槽，將滲流水集中后抽排出基坑外。

建筑物施工工序：鋼筋制安、模板安裝和混凝土澆筑，施工順序沿河槽縱向依次為主壩體、上游鋪蓋、下游消力池、上游格賓籠砌石鋪蓋、下游格賓籠砌石海漫；橫向施工順序：左右側(cè)墻基礎(chǔ)、左右側(cè)底板、左右側(cè)墻體、中間底板。

壩體建筑物支模工藝，外撐結(jié)構(gòu)采用50 mm×100 mm 的木輪骨配20 mm 厚的膠木板，內(nèi)拉結(jié)構(gòu)為直徑10 mm 的對(duì)拉螺栓，間排距600 mm×600 mm。建筑物的結(jié)構(gòu)縫或施工縫，設(shè)置652 型橡膠止水帶和30 mm厚的聚乙烯閉孔泡沫板。

消力池的墻體安設(shè)間排距1.5 m×1.5 m 的DN100 PVC 排水管，排水管伸入墻體側(cè)設(shè)置土工布包裹的5～15 mm 級(jí)配碎石反濾包，底板設(shè)置梅花形間距1.5 m的豎向DN100 的PVC 排水管，排水管至少伸入基底基礎(chǔ)100 mm，管內(nèi)充填5～15 mm 的級(jí)配碎石。

壩體混凝土澆筑施工采用商品混凝土，由規(guī)格7～13 m3的混凝土輸送車運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，56 m 臂跨的汽車混凝土輸送泵入倉，人工初步平倉，插入式振動(dòng)棒進(jìn)行密實(shí)振搗，人工配合機(jī)械收面機(jī)進(jìn)行混凝土頂面收面。

3.1.2 液壓壩關(guān)鍵部位施工

鑒于液壓壩建筑物的功能，必須考慮關(guān)鍵部位和施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的“滲水”和“濾水”等特殊因素要求。

建筑物的鋼筋混凝土墻體與底板的施工縫結(jié)合面，新舊混凝土面的鑿毛必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范要求進(jìn)行，應(yīng)徹底鑿除舊混凝土面的水泥乳皮及松散混凝土，露出新鮮密實(shí)的混凝土面，并沖洗干凈，條件允許的情況下宜在沿墻體施工縫水平面縱向增加一條BW-II 型止水條；混凝土蓄水墻體內(nèi)置的對(duì)拉螺栓，必須于螺桿的中間部分設(shè)置金屬止水環(huán)，以起到延長(zhǎng)滲徑的作用，混凝土墻體的對(duì)拉螺栓兩端應(yīng)嵌入混凝土墻面20～30 mm，外露部分應(yīng)予以剔除，然后采用摻有107 膠的干硬性高標(biāo)號(hào)水泥砂漿搗實(shí)抹平；消力池段的墻體和底板均設(shè)置有排水管，應(yīng)注意墻體背水側(cè)反濾包的安設(shè)，保證濾水管的暢通，底板濾水管應(yīng)注意管底端包設(shè)土工布，并嵌入到混凝土墊層基礎(chǔ)下50 mm為宜，管內(nèi)充填干凈級(jí)配適宜的碎石；混凝土的結(jié)構(gòu)伸縮縫間設(shè)置泡沫板和止水帶，應(yīng)注意止水帶位置的安設(shè)標(biāo)準(zhǔn)性，安設(shè)泡沫板時(shí)應(yīng)順直緊密貼近混凝土面；混凝土的澆筑施工應(yīng)振搗密實(shí)，迎水面采用清水混凝土收面，原漿反復(fù)壓實(shí)，嚴(yán)禁后續(xù)二次補(bǔ)缺修飾；混凝土建筑物施工結(jié)束后，初期齡期內(nèi)應(yīng)用薄膜覆蓋并加強(qiáng)保濕保溫養(yǎng)護(hù)，確?；炷恋恼w質(zhì)量強(qiáng)度正常增長(zhǎng)。

3.2 金結(jié)安裝

主要是支鉸座埋件、液壓壩門葉、水封裝置、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)等的安裝。其中支鉸座埋件安裝需要注意底止水安裝基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量控制，預(yù)先將埋件槽的污物及雜物清凈，按照支鉸座的孔口中心線對(duì)照?qǐng)D紙的位置要求進(jìn)行底坎預(yù)埋件的控制，底坎表層高程和里程誤差應(yīng)符合要求，在復(fù)測(cè)無變形后才能澆筑二期混凝土，二期混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，復(fù)測(cè)各鉸座中心孔的同心度誤差，符合規(guī)定方可將門葉連接；液壓壩門葉應(yīng)注意分單元運(yùn)抵安裝現(xiàn)場(chǎng)，按照制造廠內(nèi)預(yù)組裝解體后所作的標(biāo)記進(jìn)行對(duì)號(hào)檢查，對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙要求對(duì)各項(xiàng)尺寸和節(jié)間連接螺栓的滿足度進(jìn)行檢查，利用5T 汽車吊與若干人力配合把門葉單元安裝就位，對(duì)閘門的對(duì)角線進(jìn)行扭曲測(cè)量控制，門葉安裝完成后弧板和止水應(yīng)緊密貼合；閘板水封裝置安裝應(yīng)注意按需要的長(zhǎng)度先將止水橡皮粘結(jié)好，然后再與水封壓板一并采用專用鉆頭使用旋轉(zhuǎn)法鉆螺栓孔，孔徑宜比螺栓直徑小1 mm，為了確保水封安裝質(zhì)量，嚴(yán)禁采用無法保證安裝質(zhì)量的工藝如沖壓法和熱燙法加工水封的螺栓孔；液壓?jiǎn)㈤]機(jī)安裝需注意主要兩點(diǎn)：一是對(duì)液壓管路布置要考慮減少阻力、宜于檢修且布局合理、排列整齊，在現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)備已準(zhǔn)確就位且所有的管夾基礎(chǔ)已經(jīng)固定完好后，再進(jìn)行管路適宜配置及湊合段的確定。二是需要對(duì)油缸總成進(jìn)行外觀檢查，油缸吊裝時(shí)防止磕碰，由于油缸的精密重要性，超過維護(hù)使用時(shí)限時(shí)需要進(jìn)行油缸拆解并規(guī)范清洗。

3.3 閘門質(zhì)量檢查控制

鋼閘門分包給具備資質(zhì)的專業(yè)廠家進(jìn)行制作，成品閘門出場(chǎng)前先由建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和施工等單位派代表進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，重點(diǎn)包括閘門的外觀尺寸和關(guān)鍵部位是否按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范進(jìn)行制作。閘門安裝完畢后，承包人同現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人一起對(duì)閘門進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和檢查，試驗(yàn)和檢查項(xiàng)目主要包括無水空載情況下全行程啟閉試驗(yàn)、靜水負(fù)載情況下的全行程啟閉試驗(yàn)以及動(dòng)水啟閉試驗(yàn)，其中無水空載情況下全行程啟閉試驗(yàn)和靜水負(fù)載情況下的全行程啟閉試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中為防止損壞水封橡皮，必須注意對(duì)水封橡皮與不銹鋼水封座板的接觸面用清水沖淋保持潤滑，并檢查支鉸轉(zhuǎn)動(dòng)情況，啟閉過程應(yīng)平衡無卡無阻，在閘門全關(guān)合位置時(shí)，水封橡皮應(yīng)無損傷，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可采用光照或漏水檢查，無漏光（水）為合格；動(dòng)水啟閉試驗(yàn)，承包人應(yīng)提前編制試驗(yàn)大綱并報(bào)送監(jiān)理人進(jìn)行審查，試驗(yàn)水頭采用設(shè)計(jì)水頭，啟閉試驗(yàn)內(nèi)容包含全程和局部（設(shè)計(jì)確定）閘門開啟試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要檢查支鉸轉(zhuǎn)動(dòng)、閘門振動(dòng)、水封密封等有無異常情況，無異常即試驗(yàn)合格。

4 結(jié)語

因施工簡(jiǎn)便、工期較短、投資易控、易于管理、施工方法多樣以及效用的突出性，瀟河治理采用了新型液壓鋼閘壩蓄水，運(yùn)行兩年多以來效果良好。目前在后續(xù)和其他河道生態(tài)治理方面，鋼閘壩蓄水逐漸替代了傳統(tǒng)的水工建筑物，工程技術(shù)組合方案逐漸成熟化，但其中的工程質(zhì)量控制環(huán)節(jié)還是不應(yīng)忽視，尤其是蓄水安全和生態(tài)效用方面更應(yīng)得到技術(shù)質(zhì)量的保障，所以對(duì)施工方法和工藝形式等方面的質(zhì)量要求應(yīng)加以注重，精益求精，確保新型液壓鋼閘壩工程能真正發(fā)揮生態(tài)蓄水基礎(chǔ)設(shè)施的功用和特長(zhǎng)。