九圩港閘工作門槽的維修加固工藝淺析

張俊華

（南通市水利局，江蘇南通 226006）

1 工程概況

南通市九圩港閘建成于1959年，全閘共40孔，單孔凈寬5.0m，總凈寬200m。本閘位于長江下游濱江感潮區(qū)，南通市九圩港河引江口門處，是一座以引水灌溉、擋潮排澇功能為主的大型水閘。建閘時(shí)受條件限制，標(biāo)準(zhǔn)較低，經(jīng)50多年的運(yùn)行，工程老化、損壞嚴(yán)重。現(xiàn)狀工程常水位以上混凝土病害嚴(yán)重，主要構(gòu)件強(qiáng)度不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。水下閘底板水平止水填料缺失，局部漏水。閘門構(gòu)件嚴(yán)重銹蝕，門槽損壞，工程運(yùn)行存在重大隱患。經(jīng)安全鑒定為三類閘，須除險(xiǎn)加固。

本閘工作門槽截面凈深、寬分別為250 mm、410 mm，原門槽滾輪埋件均為“Ι”字形鑄鐵，埋設(shè)位置偏差較大，門槽混凝土邊緣無護(hù)角，運(yùn)行至今，門槽內(nèi)外混凝土剝落、破損嚴(yán)重，閉門時(shí)止水橡皮不密封，大部分閘門兩側(cè)射水現(xiàn)象嚴(yán)重，漏水量遠(yuǎn)大于《水閘技術(shù)管理規(guī)程》（SL75-94）規(guī)定的0.2 L/（m·s）。經(jīng)比選設(shè)計(jì)，決定采用整體鑄鋼門槽對原門槽進(jìn)行更換的維修加固方案。

2 施工圍堰的比選

工作門槽維修加固時(shí)，使用檢修閘門擋水，當(dāng)孔維修閘門不啟閉。為便于施工，每孔工作門槽維修加固時(shí)，必須使該孔處于無水狀態(tài)，針對本工程實(shí)際情況，有兩種臨時(shí)圍堰方案可供選擇：一是全段圍堰法，即在閘室內(nèi)工作門槽的上、下游，一側(cè)使用檢修門擋水，一側(cè)采用土工模袋圍堰擋水，這樣水抽干后，工作門槽全部露出。該方案的優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)空間大，施工較方便，但圍堰工作量大，需填筑、拆除圍堰40次，工期較長。二是分段圍堰法，即在工作門槽處采用有一定空間的鋼結(jié)構(gòu)作圍堰貼在需維修加固的工作門槽周圍閘墩壁上，將堰內(nèi)水抽除后實(shí)施維修加固。該方案作業(yè)空間較小，施工操作不太方便，但鋼圍堰移動(dòng)方便，且可重復(fù)使用。經(jīng)比選，本工程門槽改造采用鋼圍堰擋水施工。

3 鋼圍堰簡介

3.1 鋼圍堰擋水原理

將鋼圍堰移動(dòng)至需維修加固的工作門槽處，由鋼圍堰、閘墩側(cè)壁及閘底板組成具有一定內(nèi)部空間的擋水堰體。將潛水泵置于堰內(nèi)以一定流量向堰外排水，鋼圍堰在內(nèi)外水位差產(chǎn)生的水壓力作用下自行緊貼閘墩壁面，使圍堰側(cè)止水趨于密封，入堰水量逐步減少。同時(shí)，將鋼圍堰兩側(cè)的浮箱內(nèi)注滿水，在自重作用下，圍堰的底止水也緊貼閘底板。這樣，在工作門槽處鋼圍堰內(nèi)就形成一個(gè)無水施工環(huán)境。

3.2 截面形式

本閘單孔凈寬5.0m，底板頂高程-2.0 m（廢黃河基面，下同），胸墻底緣高程+3.3 m，閘孔凈空尺寸為5.0m×5.3m。若一個(gè)閘孔兩側(cè)門槽同時(shí)改造，鋼圍堰的尺寸應(yīng)滿足一個(gè)閘孔內(nèi)兩個(gè)圍堰同時(shí)工作的要求，并要考慮堰內(nèi)施工人員、作業(yè)機(jī)具的活動(dòng)空間。從受力上考慮，鋼圍堰截面宜設(shè)計(jì)成半圓形，因向心水壓力可提高鋼圍堰止水能力，但是堰內(nèi)空間較小，也不易充分利用，作業(yè)人員活動(dòng)受到約束。綜合考慮鋼圍堰止水能力和在閘孔間移動(dòng)的便利性，將圍堰截面設(shè)計(jì)成“［”形，垂直水流向?qū)抋=1.7m，順?biāo)飨蜷Lb=2.5m。

3.3 堰高選擇

九圩港閘下游檢修門擋水后可不考慮下游長江高潮位淹沒圍堰的影響，為保證水下施工的連續(xù)性和混凝土初凝所需時(shí)間，鋼圍堰高度非汛期可采用常水位+1.8 m（底板高程-2.0m），另外加上安全超高0.5m，即：h=4.3m（廢黃河+2.3m，小于胸墻底高程+3.3 m，滿足移動(dòng)便利性的要求）。

3.4 鋼圍堰制作

根據(jù)工程計(jì)劃進(jìn)度，本工程施工鋼圍堰共制作5套，10只，堰體材料采用Q235鋼。鋼圍堰橫梁采用I28a/2，檔距從下向上為500～1000mm不等，主縱梁采用I14a，次縱梁采用L125×80×8的角鋼，面板采用8 mm厚鋼板，焊縫厚度均為6mm。采用油漆防腐保護(hù)，在圍堰噴砂除銹后刷氯化橡膠鋁粉防銹漆120μm、氯化橡膠面漆100μm。為保證鋼圍堰的止水效果，在堰體的側(cè)面、底部均安裝橡皮止水，側(cè)面采用LP水橡皮，底部采用H止水橡皮。圍堰兩側(cè)面焊接截面尺寸為60 cm×140 cm×220 cm的浮箱，浮箱尺寸的大小要保證圍堰在水中能飄浮移動(dòng)，圍堰截面尺寸見圖1。

圖1 圍堰剖面圖（單位：mm）

4 施工工序

4.1 新門槽制作

鑄鋼門槽在工廠制作，其表面均需達(dá)到設(shè)計(jì)的光潔度、平整度要求。為使改造后門槽具備良好的整體性，轉(zhuǎn)角處不易損壞，具備優(yōu)良的止水能力，新門槽材料采用鑄鋼（ZG450），節(jié)長1.0m，單孔一側(cè)6節(jié)共6.0m（-2.0～4.0m），截面設(shè)計(jì)為“［”形。成品在出廠前以6節(jié)為一單元組裝（亦可現(xiàn)場2節(jié)或3節(jié)為一單元組裝），用螺栓連接成整體后作為成品出廠，并檢驗(yàn)其整體性、平整度和尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。

4.2 圍堰就位及堰內(nèi)積水排除

（1）將檢修閘門安放到位，下游實(shí)現(xiàn)擋水；（2）開啟工作閘門到最大開度，確保其安全吊掛（可采用上面用葫蘆吊、下面用槽鋼擱的辦法）；（3）在浮箱作用下將鋼圍堰準(zhǔn)確就位于工作門槽處；（4）用3臺(tái)流量100m3/h、揚(yáng)程9 m、功率4 kW的潛水電泵以300m3/h的流量由堰內(nèi)向外排水，堰內(nèi)外水位差形成后，鋼圍堰會(huì)自動(dòng)貼近閘墩，此時(shí)視堰內(nèi)水位消落情況在排水過程中逐步減少工作水泵數(shù)量，直至堰內(nèi)水位下降并維持少量積水；（5）用棉絮對圍堰底部、側(cè)面滲漏處進(jìn)行封堵，盡量減少滲水量；（6）用粘土在門槽外圍筑子圍堰，人工除凈子堰內(nèi)積水；（7）在鋼圍堰與子堰之間保留小功率泵抽水，保證工作門槽在無水（或少水）環(huán)境下施工。

4.3 原門槽混凝土鑿除

工作門槽拆除前應(yīng)測量所有門槽的現(xiàn)狀位置（門槽中心線、相對寬度等），以在維修加固后保持現(xiàn)有位置。原門槽混凝土采用人力、輕型空壓氣錘從上向下鑿除，及時(shí)清理拆除后的混凝土并外運(yùn)，以保持鋼圍堰內(nèi)的空間。閘墩壁厚B=0.9m，門槽處壁厚僅0.4m，為保證同一閘墩兩側(cè)門槽后新澆筑的混凝土不受拆除時(shí)振動(dòng)的影響，門槽宜同步維修加固，但必須確保老混凝土不被鑿穿。

4.4 植筋

門槽部位植筋采用水下植筋膏，植筋位置、鋼筋型號(hào)、錨固長度、焊接等均根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，植筋的鉆孔、清孔、配料、注膠、植筋、養(yǎng)護(hù)均嚴(yán)格按照產(chǎn)品使用說明書施工，并進(jìn)行抗拔試驗(yàn)。門槽部位原水平鋼筋保留，妨礙施工時(shí)，可將其向內(nèi)彎曲。設(shè)計(jì)植筋位置與原有鋼筋相碰時(shí)，植筋上、下調(diào)整位置，并注意不能與門槽相碰。

4.5 新門槽安裝、立模

為保證新門槽安裝的精確度，鑄鋼門槽實(shí)行整體安裝，安裝時(shí)嚴(yán)格按照《江蘇省水利工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）埋件安裝的要求檢測。

鑄鋼門槽安裝步驟：①采用經(jīng)過計(jì)量檢驗(yàn)合格的鋼卷尺、鋼直尺、經(jīng)緯儀精確定位閘孔中心線和門槽中心線，保證門槽中心線、相關(guān)寬度與原門槽一致；②安裝并固定鑄鋼門槽，固定時(shí)采用鋼筋焊接，垂直度檢測采用不小于1.5 kg鉛垂球掛線和鋼直尺進(jìn)行；③門槽工作表面平面度、直線度采用靠尺檢測；④兩節(jié)門槽連接處拼縫搭接的緊密度采用塞尺檢測；⑤門槽對閘孔中心線、門槽中心線及平面垂直度的偏差值均應(yīng)小于《標(biāo)準(zhǔn)》允許偏差值。

模板從下向上依次逐段安裝，為便于施工及保證混凝土的澆筑質(zhì)量，每次安裝高度不超過1m，并采用預(yù)留焊接在門槽后鋼筋上的對銷螺栓固定。隨混凝土澆筑高度的上升，模板逐段安裝，直至門槽頂部。

4.6 細(xì)石混凝土澆筑

由下向上分段連續(xù)澆筑摻入水下不擴(kuò)散劑的C30細(xì)石混凝土，因新門槽與老混凝土結(jié)合面空間狹小，在滿足強(qiáng)度要求下，可適當(dāng)加大混凝土坍落度及流動(dòng)性，并采用小直徑的Φ50手提式振動(dòng)捧振搗混凝土。

混凝土初凝24 h后便可拆模，若其表層有麻面、蜂窩現(xiàn)象，應(yīng)以摻有水下不擴(kuò)散劑的砂漿修補(bǔ)找平，同時(shí)將固定模板的對銷螺栓鋼筋割除，并修復(fù)。再次對已完成加固的門槽位置進(jìn)行復(fù)核，準(zhǔn)確無誤后，才能確定門槽修復(fù)完成，方可移走鋼圍堰。待混凝土達(dá)到工作強(qiáng)度后，關(guān)閉主閘門，吊離檢修門，閘門即可運(yùn)行。

5 結(jié)語

本閘門槽改造方法安全可靠、經(jīng)濟(jì)簡便、快速高效，施工技術(shù)也比較成熟，在各類水工門槽改造工程中也已廣泛應(yīng)用。但是，在濱江感潮河段施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①鋼圍堰在非汛期圍堰被沒頂?shù)母怕首钚。彩菫I江感潮河帶水下建筑物修復(fù)的最佳時(shí)期，若檢修門在上游內(nèi)河側(cè)，鋼圍堰勢必在下游長江側(cè)擋水和移位，因此，施工時(shí)被沒頂?shù)母怕嗜暂^大，應(yīng)采用較大的安全超高標(biāo)準(zhǔn)，減少高潮位時(shí)段的停工時(shí)間，故宜盡量選擇非汛期施工；②鋼圍堰采用浮箱輔助實(shí)現(xiàn)浮移，需要時(shí)可附著塑料泡沫，幫助實(shí)現(xiàn)移位；③圍堰就位前應(yīng)除凈門槽附近閘底板上的散落雜物和粘附在墩壁上的水生植物，以實(shí)現(xiàn)較好的止水效果；④在工作門槽外子堰與鋼圍堰設(shè)置小水泵不斷抽水是保障在無水環(huán)境下施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；⑤門槽適用“［”形鑄鋼埋件，整體性佳，與閘門的止水性好；⑥在灌筑新門槽的混凝土中適當(dāng)添加水下不擴(kuò)散外加劑，有利于工作門底部混凝土的成型。