小郭巨二期圍墾工程臨時(shí)河道浮運(yùn)式箱涵水閘設(shè)計(jì)

馮 閃，李水瀧

（浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310002）

1 問(wèn)題的提出

水閘作為一種調(diào)節(jié)水位、控制水流的低水頭擋水、泄水建筑物，常與堤壩、船閘、魚(yú)道、水電站等其他建筑物共同組成水利樞紐。傳統(tǒng)的水閘設(shè)計(jì)，往往需設(shè)置施工圍堰，不僅增加了工程投資，對(duì)于閘址兩岸現(xiàn)有建筑物密集或建閘閘址處無(wú)位置修筑圍堰的情況，增加了工程難度。然而浮運(yùn)式水閘則可以通過(guò)在河岸選擇適當(dāng)?shù)膱?chǎng)地或在造船廠的船塢內(nèi)先期預(yù)制，利用拖船乘潮拖運(yùn)至閘基處灌水沉放。避免了圍堰的施工，降低了工程造價(jià)、縮短了工期等而備受青睞。但是考慮到浮運(yùn)閘采用預(yù)制、浮運(yùn)、沉放的水中施工方法，對(duì)抗滑和防滲的要求高，且建造需一定的浮運(yùn)條件，目前工程中還不多見(jiàn)，以下結(jié)合具體工程進(jìn)行浮運(yùn)水閘的設(shè)計(jì)。

2 浮運(yùn)式水閘設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

小郭巨二期圍墾工程位于六橫島的西南部，圍墾面積1 500hm2（22 500畝）。工程點(diǎn)多年平均高潮位1.55m，多年平均低潮位－1.00m，大潮多年平均高潮位2.17m，大潮多年平均低潮位－1.65m，涂面平均高程－4.00m。

工程初期為確保圍區(qū)內(nèi)陸?zhàn)B殖塘正常養(yǎng)殖要求，沿郭巨山水閘—積峙山—躍進(jìn)塘中部設(shè)置一條臨時(shí)河道，長(zhǎng)4 498.80m，并于臨時(shí)河道上新建3座養(yǎng)殖排水閘A、B、C，其中A閘為4孔×2.50m，B、C閘均為3孔×2.50m，底板高程－1.60m，底坎高程－1.50m，單寬流量11.16（m3／s）／m。水閘平面布置圖 （A閘，B、C閘參考A閘）見(jiàn)圖1。

圖1 水閘平面布置圖

2.2 工程設(shè)計(jì)

2.2.1 閘型結(jié)構(gòu)

閘址位于臨海區(qū) （水閘施工期外圍郭巨堤龍口未合龍），閘基為淤泥及淤泥質(zhì)土。為免于施工圍堰、基坑排水等措施，從而減小施工難度和工程投資［6］。工程采用鋼筋混凝土箱涵浮運(yùn)式水閘結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有剛度大、重量輕、抗裂性能較好的的特點(diǎn)［1］，可以減輕閘身重量，進(jìn)而減少后期起浮和托運(yùn)的動(dòng)力。

閘室可通過(guò)在躉船上整體預(yù)制 （先在躉船上鋪設(shè)1層土工布，然后鋪設(shè)1層砂，最后進(jìn)行混凝土澆筑，有利于后期船、閘浮運(yùn)分離），利用封口板將上下游開(kāi)口封堵，形成空箱，漲潮浮起后，利用拖船拖運(yùn)至先期開(kāi)挖的基坑，定位沉放。后期候潮修建上、下游消力池及護(hù)底等。各養(yǎng)殖排水閘規(guī)模尺寸見(jiàn)表1。

表1 各養(yǎng)殖排水閘規(guī)模尺寸表

2.2.2 閘 門(mén)

閘門(mén)采用槽式楔形混凝土閘門(mén)結(jié)構(gòu)，兩側(cè)邊柱及河道側(cè)面板均采用楔形 （上口大，下口?。ｉl門(mén)門(mén)槽、底坎均不設(shè)止水，利用自重及楔形結(jié)構(gòu)確保止水效果。為確保施工精度，預(yù)置閘門(mén)將作為門(mén)槽段模板進(jìn)行門(mén)槽等澆筑。另外，為了避免兩側(cè)水頭差引起閘門(mén)與門(mén)槽的卡牢，將閘門(mén)面板布置于圍區(qū)側(cè) （低水頭側(cè)）。與普通平板閘門(mén)比較，楔形閘門(mén)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①重量輕，啟閉時(shí)，閘門(mén)板與門(mén)槽間基本無(wú)摩擦，啟閉力小，操作方便；②閘門(mén)板與門(mén)槽間不設(shè)止水橡膠，而是通過(guò)施工方法，使閘門(mén)板、門(mén)槽和底坎自然緊密結(jié)合，止水效果好，無(wú)滲漏；③省去了止水橡膠、門(mén)槽預(yù)埋角鋼等，節(jié)省了材料，降低了工程造價(jià)。

2.2.3 基礎(chǔ)處理

水閘布置在臨時(shí)河道堤身上，臨時(shí)河道 （水閘）先期采用堆載 （超載）預(yù)壓＋塑料排水插板法處理［2］。處理范圍：河道側(cè)距堤軸線15.60m范圍內(nèi)，圍區(qū)側(cè)30.00m范圍內(nèi)，總計(jì)45.60m。插入涂面以下15.00m，間距1.20 m，正方形布置，堆載預(yù)壓時(shí)間要求不小于8個(gè)月。堆載預(yù)壓處理范圍與箱涵水閘的位置關(guān)系具體見(jiàn)圖2。

堆載預(yù)壓完成后，待閘址開(kāi)挖至建基面后再進(jìn)行水閘的浮運(yùn)與安放 （根據(jù)沉降量計(jì)算，閘基面推測(cè)為碎石排水墊層，局部低于建基面采用碎石墊層回填找平至設(shè)計(jì)建基面）。為增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性、承載能力及防滲，減少地基沉降，可通過(guò)灌漿孔灌漿以充填基礎(chǔ)與底板間可能產(chǎn)生的空隙。具體操作為：水閘浮運(yùn)安放后，對(duì)箱涵水閘上游兩側(cè)拋石銜接段先期進(jìn)行土方回填，接著鋪設(shè)石渣墊層，然后再進(jìn)行石方回填，最后進(jìn)行基底固結(jié)灌漿處理。這樣可確保閘基碎石墊層灌漿效果，防止?jié){液的滲漏損失，減少不必要的浪費(fèi)。灌漿設(shè)備布置在3.00m／1.80m的頂板上，由頂板、底板鉆孔進(jìn)行灌漿，灌漿孔須先期標(biāo)記，以保護(hù)水閘頂、底板鋼筋。灌漿先在閘室四周進(jìn)行，再灌中間孔位。

圖2 堆載預(yù)壓處理范圍與箱涵水閘的位置關(guān)系圖

2.2.4 浮運(yùn)與沉放

浮運(yùn)與沉放是浮運(yùn)水閘工程的關(guān)鍵。對(duì)浮運(yùn)期的水文、氣象等資料應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致地調(diào)查和分析，選定合適的浮運(yùn)和沉放水位。一般是高潮浮運(yùn)，低潮沉放［6］。為避免水閘過(guò)重，吃水過(guò)深，影響浮運(yùn)，需在保證水閘整體穩(wěn)定的前提下，根據(jù)浮運(yùn)條件指導(dǎo)水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化水閘結(jié)構(gòu)尺寸，或采取相應(yīng)的工程措施保證浮運(yùn)的順利進(jìn)行。對(duì)靠自身浮運(yùn)穩(wěn)定的浮運(yùn)式水閘預(yù)制構(gòu)件，還須分析其浮運(yùn)穩(wěn)定性，計(jì)算水閘的各浮運(yùn)設(shè)計(jì)參數(shù)，防止浮運(yùn)過(guò)程中由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成沉閘的發(fā)生。最后應(yīng)根據(jù)要求的潮位、流速、風(fēng)向、風(fēng)力，計(jì)算牽引設(shè)備的牽力和錨定力［5］。養(yǎng)殖排水閘浮運(yùn)各設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2［3－4］。

表2 養(yǎng)殖排水閘浮運(yùn)各設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 結(jié) 語(yǔ)

目前水閘已通過(guò)拖船乘潮浮運(yùn)至基坑并定位沉放穩(wěn)定，現(xiàn)開(kāi)展閘室兩側(cè)銜接段及上、下游消力池及護(hù)底等施工。浮運(yùn)式水閘采用預(yù)制浮運(yùn)沉放的施工方法，因不設(shè)施工圍堰和導(dǎo)流工程，具有工程投資省和施工方便的特點(diǎn)，在沿海具有水上運(yùn)輸條件的地區(qū)仍有一定的應(yīng)用價(jià)值。

［1］楊曦.番禺浮運(yùn)水閘設(shè)計(jì) ［J］.人民珠江，2006 （4）：30－32.

［2］楊曦.浮運(yùn)水閘基礎(chǔ)處理的探討 ［J］.湖北水力發(fā)電，2004（3）：58－59.

［3］韓鳳婷.定傾中心的精確計(jì)算機(jī)及應(yīng)用 ［J］.港工技術(shù)，1999（1）：37－40.

［4］徐彥東，李雙泉，宋先勇.某港碼頭沉箱的浮游穩(wěn)定計(jì)算分析［J］.港工技術(shù)，2011 （4）：25－28.

［5］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.海上拖航指南 ［M］.北京：中國(guó)船級(jí)社，2011.

［6］索麗生，劉寧.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)：泄水與過(guò)壩建筑物：第7卷［M］.2版.北京：中國(guó)水利水電出版社，2014.