小型穿堤涵閘浮運(yùn)沉裝施工技術(shù)研究及應(yīng)用

黃二位

（安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

水利水電堤防工程建設(shè)中，涵閘結(jié)構(gòu)廣泛使用于穿堤建筑物。為了克服常規(guī)的填筑圍堰、現(xiàn)場(chǎng)立模扎筋澆筑和預(yù)制陸運(yùn)吊裝等施工方法帶來(lái)的工期長(zhǎng)、費(fèi)用高的缺點(diǎn)，筆者通過(guò)諸多水利工程實(shí)踐，總結(jié)完善了小型穿堤涵閘浮運(yùn)沉裝施工技術(shù)。該技術(shù)不需要填筑圍堰，投入的大型設(shè)備和操作人員數(shù)量少，安全系數(shù)高，能大大縮短工期[1]。

1 施工技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍

小型穿堤涵閘浮運(yùn)沉裝施工技術(shù)無(wú)需填筑圍堰，減少了因?yàn)槠瞥谭蓝鴰?lái)的長(zhǎng)時(shí)間交通中斷影響，也大大提高了工效。充分利用地域水系發(fā)達(dá)和水位受漲落潮影響較大的特點(diǎn)，采取水中浮運(yùn)的方式將涵閘結(jié)構(gòu)運(yùn)至預(yù)定的位置，運(yùn)輸安全且成本較低。運(yùn)至預(yù)定位置的涵閘結(jié)構(gòu)，在落潮低水位時(shí)，利用反浮力原理，在閘體內(nèi)緩慢灌水，使其自身加上水的重量大于平衡時(shí)的浮力，從而準(zhǔn)確沉落至設(shè)計(jì)位置以完成安裝，避免了使用大型起吊設(shè)備吊裝就位的方法，既安全又經(jīng)濟(jì)[2]。

2 工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

涵閘預(yù)制→涵閘進(jìn)出口封堵→水密試驗(yàn)→涵閘浮運(yùn)、就位（基坑開挖）→涵閘沉裝、固定→進(jìn)出口封堵板拆除→涵周回填及堤頂?shù)缆坊謴?fù)。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 涵閘預(yù)制

預(yù)制場(chǎng)地選擇距離施工地點(diǎn)較近，水陸交通便利，既便于混凝土、模板等材料和工具的運(yùn)輸，又方便箱涵出駁且風(fēng)浪較小的臨時(shí)碼頭。

涵閘預(yù)制優(yōu)先選用商品混凝土泵送入倉(cāng)，既可簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)設(shè)施，又能保證混凝土的質(zhì)量和供應(yīng)力度。

2.2.2 涵閘進(jìn)出口封堵

涵閘下水前，需對(duì)其進(jìn)出口端面進(jìn)行封堵，以保證涵閘形成一個(gè)密閉的艙體。封堵材料采用3mm薄鋼板，為了加強(qiáng)其密封性能，在鋼板與結(jié)構(gòu)間沿著結(jié)構(gòu)的橫截面墊設(shè)一層2mm 橡皮。

2.2.3 水密試驗(yàn)

為了確保涵閘在浮運(yùn)過(guò)程中不漏水，能基本按照理論計(jì)算的情況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，需在涵閘下水前、封堵工作完成后進(jìn)行水密試驗(yàn)。如有漏水或湮濕現(xiàn)象需標(biāo)識(shí)清楚，待閘體內(nèi)水放完結(jié)構(gòu)自然晾干后，組織人員對(duì)漏水、湮濕部位進(jìn)行處理以滿足浮運(yùn)要求。

2.2.4 涵閘浮運(yùn)

浮運(yùn)前操作人員要熟悉浮運(yùn)水道，浮運(yùn)時(shí)間應(yīng)選擇高潮或高水位時(shí)，涵閘經(jīng)水密試驗(yàn)后，在漲潮高水位時(shí)通過(guò)滑道溜放下水并在水中自由浮起，然后用拖船牽引、拖曳至預(yù)定位置[3]。為了確保浮運(yùn)過(guò)程中涵閘結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定安全，還需對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)算：

（1）浮游穩(wěn)定驗(yàn)算

當(dāng)涵閘結(jié)構(gòu)定傾中心M 在重心C 上方，重力和水的浮力產(chǎn)生穩(wěn)定力偶，促使涵閘結(jié)構(gòu)扶正，此時(shí)涵閘結(jié)構(gòu)屬穩(wěn)定平衡，涵閘近程浮運(yùn)過(guò)程中，為了確保涵閘穩(wěn)定，M 與C 的距離應(yīng)不小于0.2m。

（2）吃水和干舷高度驗(yàn)算

為了保證涵閘在溜放、漂浮、拖運(yùn)時(shí)不沒(méi)頂，涵閘應(yīng)有足夠的干舷高度，其計(jì)算結(jié)果應(yīng)滿足以下公式：

F=H-T≥B0·tanθ/2+2h/3+S

式中：F—干舷高度（m）；H—涵閘高度（m）；T—涵閘吃水深度（m）；B0—涵閘在水面時(shí)的寬度（m）；h—浪高（m）；θ—涵閘在水中的自由傾角，取8°；S—涵閘干舷的富裕高度（m），取0.5m。

2.2.5 基坑開挖

基坑開挖方式以機(jī)械開挖為主。從下游側(cè)向上游側(cè)開挖，先開挖中間土體再開挖兩邊，剩余上游臨水局部土方待水位高潮時(shí)迅速挖除。開挖應(yīng)保持均衡、對(duì)稱開挖，以使土體開挖過(guò)程中和開挖后應(yīng)力釋放均勻，保證基礎(chǔ)的安全。

2.2.6 涵閘就位、沉裝固定

涵閘運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)附近后，暫時(shí)泊錨在岸邊，待基坑開挖完成后，再將涵閘拖運(yùn)至設(shè)計(jì)位置。

涵閘沉裝前，需對(duì)基坑的平面尺寸和高程進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)進(jìn)入基坑的水道進(jìn)行清理后，將涵閘運(yùn)至預(yù)定位置并用錨艇粗略定位，用4 根纜繩各連接1只倒鏈，分別固定在涵閘頂部四角的預(yù)埋拉環(huán)上，倒鏈固定在堤身的鋼管樁上。待落潮或水位較低的時(shí)候，向涵閘腔體內(nèi)充水使其緩慢下沉，下沉過(guò)程中，結(jié)合潮位的改變隨時(shí)調(diào)整倒鏈、收放纜繩，并用全站儀控制涵閘的精確位置，等待涵閘自然坐底穩(wěn)定后，用全站儀復(fù)測(cè)確保安裝平面位置和高程準(zhǔn)確。最后在涵閘的四個(gè)角部用∠100mm×100mm 角鋼打入土中固定牢靠，確保涵閘在后續(xù)施工中不移位。

2.2.7 進(jìn)出口封堵板拆除

涵閘兩側(cè)回填土填至與涵閘頂面平齊，并在低水位時(shí)方可進(jìn)行進(jìn)出口端面封堵板拆除，拆除時(shí)先拆除下游側(cè)，水進(jìn)入閘體且與上游側(cè)河道內(nèi)水位持平時(shí)再拆除上游側(cè)封堵板。

3 質(zhì)量控制

3.1 一般質(zhì)量檢查

3.1.1 材料與設(shè)備的檢查

結(jié)構(gòu)預(yù)制所用的混凝土和鋼筋，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定進(jìn)行性能和坍落度的檢查。用于預(yù)制、浮運(yùn)、沉裝的機(jī)械設(shè)備等應(yīng)按監(jiān)理指示及相關(guān)規(guī)定進(jìn)行質(zhì)量檢查。

3.1.2 施工過(guò)程控制檢驗(yàn)

（1）模板的位置、高程需符合設(shè)計(jì)要求，模板及其支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性需滿足規(guī)范規(guī)定，平整度、垂直度偏差需滿足規(guī)范規(guī)定；鋼筋的規(guī)格、型號(hào)、尺寸、位置、間距、接頭設(shè)置等應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定。

（2）在浮運(yùn)前按計(jì)算結(jié)果測(cè)放出涵閘結(jié)構(gòu)的重心、浮心和定傾中心，并作出明顯標(biāo)記，涵閘下水前還需對(duì)結(jié)構(gòu)的密封性能再次進(jìn)行灌水檢查[4]。

（3）安裝質(zhì)量檢查。涵閘安裝就位后，應(yīng)及時(shí)檢查安裝的位置和高程，架設(shè)全站儀在測(cè)量基樁上，分別照準(zhǔn)標(biāo)在涵閘頂板上的兩端部軸線點(diǎn)，轉(zhuǎn)角和距離均滿足要求即為合格。

考慮到上部土方回填會(huì)造成結(jié)構(gòu)沉降，安裝完成后的頂面高程應(yīng)比設(shè)計(jì)要求高50mm，用水準(zhǔn)儀和塔尺配合量測(cè)頂面高程，控制允許偏差不大于+10mm、-0mm。

3.2 關(guān)鍵部位、關(guān)鍵工序的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求

（1）預(yù)制臺(tái)座頂面應(yīng)平整、光滑，用3m 靠尺檢查其平整度偏差不大于2mm。

（2）模板強(qiáng)度、剛度及其支架的穩(wěn)定性必須滿足規(guī)范規(guī)定要求，側(cè)墻模板安裝尺寸偏差不大于5mm，垂直度偏差不大于H/1000mm（H為涵閘高度）。

（3）鋼筋的規(guī)格、型號(hào)、尺寸必須滿足設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范規(guī)定，主筋保護(hù)層偏差不大于2mm，主筋間距、排距和箍筋間距不大于5mm。

（4）涵閘下水前做好封堵措施并對(duì)密封性能進(jìn)行檢查，具體方法和標(biāo)準(zhǔn)如下：

①閘體應(yīng)分三次充水：第一次充至1/2 位置，第二次充至3/4 處，第三次充滿。

②每次灌水結(jié)束后，分別靜置24 小時(shí)，檢查滲漏情況并標(biāo)記。

③進(jìn)出口端面密封處和混凝土結(jié)構(gòu)面不應(yīng)出現(xiàn)呲水和水流現(xiàn)象，洇濕面積不應(yīng)大于100cm2。

（5）涵閘重心、浮心和定傾中心的計(jì)算應(yīng)準(zhǔn)確，其位置偏差不大于10mm。

（6）涵閘應(yīng)安裝在平整堅(jiān)實(shí)的土基上，其安裝位置和高程應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，軸線偏差不大于10mm，頂面高程偏差不大于+10mm、-20mm。

4 結(jié)語(yǔ)

小型穿堤涵閘浮運(yùn)沉裝施工技術(shù)采用干地預(yù)制成型，然后通過(guò)水道浮運(yùn)至預(yù)定位置，再進(jìn)行下沉安裝以完成穿堤涵閘結(jié)構(gòu)的施工。相較傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)立模扎筋澆筑和預(yù)制陸運(yùn)吊裝等施工技術(shù)，該技術(shù)具有工序簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量較易控制、縮短工期、能耗小、成本低等特點(diǎn)，施工過(guò)程中減少了廢水、廢氣、廢渣排放，利于環(huán)境保護(hù)和水土保持。其技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是確定定傾高度、浮運(yùn)參數(shù)和選擇牽引設(shè)備，這些數(shù)據(jù)的獲取不僅要有準(zhǔn)確的理論計(jì)算，還要緊密結(jié)合工程實(shí)際。如能很好地解決技術(shù)上的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)大型混凝土空箱結(jié)構(gòu)物的浮運(yùn)沉裝施工有很好的借鑒意義■