廣州市李溪攔河壩加固改造工程施工技術(shù)淺析

(1.廣東省水利水電行業(yè)協(xié)會，廣東 廣州 510000；2.廣州市水電建設(shè)工程有限公司，廣東 廣州 510060)

在城市河網(wǎng)河道中修建的攔河壩具有灌溉供水、改善生態(tài)環(huán)境、氣候調(diào)節(jié)和防止水土流失等功能[1]。城市河網(wǎng)中部分攔河壩由于當時的施工技術(shù)不成熟，出現(xiàn)不同程度的損毀或已不滿足現(xiàn)在城市對攔河壩的要求[2-4]，因此須進行加固改造，以發(fā)揮其應(yīng)有的效益。本文以廣州市花都區(qū)李溪攔河壩加固改造工程為例，對其加固改造工程的施工技術(shù)進行探討，以期為其他類似工程提供工程實踐經(jīng)驗和參考。

1 工程概況

廣州市花都區(qū)李溪攔河壩加固改造工程坐落在廣州市花都區(qū)，是流溪河梯級開發(fā)工程之一，其規(guī)模為大(2)型，工程等別為Ⅱ等，是本地區(qū)灌溉供水、發(fā)電和改善生態(tài)水環(huán)境的綜合性大型水利樞紐，工程完成后可使下游白云區(qū)、花都區(qū)的農(nóng)作物產(chǎn)收直接受益。該工程作為廣州水務(wù)重點項目，由于地質(zhì)條件復(fù)雜、規(guī)模大、工期緊，為保證施工質(zhì)量，滿足工期要求，有必要采取先進的施工技術(shù)。

2 工程地質(zhì)情況復(fù)雜

2.1 閘基巖土滲透性影響

根據(jù)室內(nèi)試驗及現(xiàn)場原位測試成果，壩基巖土層②-1礫砂層、②-3粗礫砂層呈強透水性，這兩層巖土層滲透性大且為壩基滲漏關(guān)鍵層，嚴重影響基礎(chǔ)滲流。壩基土體在滲透作用下，當滲透比降超過土的抗?jié)B比降時，土體發(fā)生破壞變形，即發(fā)生滲透變形或滲透破壞，滲透變形可導(dǎo)致流土及管涌兩種破壞形式的發(fā)生。微風化碳質(zhì)灰?guī)r滲透性等級為弱—中等透水，說明巖體局部存在空洞、裂隙，巖體完整性較為一般。

2.2 邊坡穩(wěn)定性影響

本攔河壩加固工程場區(qū)的巖土特性、水文地質(zhì)條件、施工荷載等因素會對邊坡的穩(wěn)定性造成影響。場地開挖范圍內(nèi)廣泛分布有②-1礫砂層、②-3粗礫砂層，層厚2.20～15.70m，且地下水的水位較高，開挖邊坡穩(wěn)定性較差，施工期間存在邊坡穩(wěn)定問題，尤其廣州處在南亞熱帶季風氣候區(qū)，溫暖多雨。在雨季，持續(xù)時間長的降雨，因地面徑流滲入，地下水升高和邊坡飽和，往往導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。

2.3 碳質(zhì)灰?guī)r中巖溶溶洞發(fā)育對地基穩(wěn)定性影響

工程場地位于碳酸鹽巖巖溶地區(qū)，當存在溶洞、溶蝕裂縫或斷裂、地下水流等時，應(yīng)當考慮這些情況對地基穩(wěn)定性的影響。在地基受力范圍內(nèi)，如果存在巖溶發(fā)育、發(fā)育形態(tài)不同的基巖巖面、上覆軟土淤泥層等不良地質(zhì)，在施工荷載作用下，可能導(dǎo)致地基產(chǎn)生不均勻沉降、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)面發(fā)生破壞或造成其他巖土工程問題。因此，在工程建設(shè)期間應(yīng)重視工程場地的水文地質(zhì)條件對地基施工或結(jié)構(gòu)的影響。

2.4 基礎(chǔ)施工及岸坡支護施工影響

本工程場區(qū)處在珠江三角洲河流河網(wǎng)，場地的水文地質(zhì)軟條件復(fù)雜，存在深厚的淤泥層，巖土體性質(zhì)對工程施工不利，極易在施工中造成滑坡、坍塌等工程事故。解決基礎(chǔ)開挖施工中的邊坡穩(wěn)定問題是本攔河壩工程順利施工的重要保障。同時，由于基礎(chǔ)施工需要對河道進行淤泥層清淤換砂墊層，岸坡的支護穩(wěn)定也是本工程的施工難點。本攔河壩工程處在典型的軟弱黏性土地區(qū)，因此在施工前確定了較為完整的基坑開挖邊坡支護方案，并進行基坑安全評價。

3 工程施工技術(shù)難點與解決方案

3.1 工程規(guī)模大、工期緊

此次加固改造工程主要目標是在廣州市花都區(qū)李溪攔河壩加固改建工程(Ⅰ期消能防沖設(shè)施改建)完成之后，重新修建河流上游防滲結(jié)構(gòu)、閘室結(jié)構(gòu)、工作橋梁和河流下游一級消力池，新建自動控制體系、安全檢測體系及視頻監(jiān)視體系等。

本次加固改造工程內(nèi)容：攔河閘共設(shè)19孔閘門，總寬276.5m，包括15孔排水閘，每個孔的寬度為12.5m，總凈寬度為187.5m；東電站入水閘2孔，總凈寬度為19m；西電站入水閘2孔，總凈寬度為19m。攔河壩閘室采用平底無坎寬頂堰的堰型，閘門型式采用液壓提升平面定輪型鋼閘門，閘底板高程為7.80m，閘墩長14.5m，閘橋結(jié)合，工作橋按公路Ⅱ級荷載考慮。本攔河壩加固改造工程規(guī)模為大(2)型，工程等級和主要建筑物級別分別是Ⅱ等和2級，采用50年一遇洪水設(shè)計和100年一遇洪水校核，工程項目工期為2年，必須滿足2013年10月31日前通水、通車的硬性要求。

3.2 大體積混凝土裂縫問題

大體積混凝土無間隙澆筑是攔河壩加固改造工程的技術(shù)難題。此次工程閘壩主體結(jié)構(gòu)加固改建工程的閘室底板，均為大體積混凝土。通過開展理論與實踐相結(jié)合的研究，運用類比試驗、現(xiàn)場實測、數(shù)值仿真和施工安全監(jiān)測等手段進行試驗研究，最后采用冰水攪拌混凝土的方案，保證了大體積混凝土施工質(zhì)量，同時也取得了較好的經(jīng)濟效益。

3.3 防滲和外觀質(zhì)量要求嚴格

a.工程采用W4抗?jié)B混凝土，該混凝土具有緩凝、早強、和易性好、坍落度損失小、沒有泌水性能的特點，通過加入適量高效減水劑、優(yōu)化選擇各種原材料、優(yōu)化調(diào)整各種成分比例來達到混凝土的抗?jié)B效果。

b.為達到外觀要求，混凝土澆筑的側(cè)面采用統(tǒng)一的1200mm×2400mm的新模板進行豎向安裝，除了頂層和梁板等交叉部位，從上往下每層混凝土的澆筑厚度都和模板拼裝的高度一致，為4.8m(兩塊豎向模板的高度)。模板安裝選用對拉螺栓、φ48無縫鋼管作內(nèi)支撐，另外再加斜撐斜拉進行加固。

c.節(jié)點、拼縫處理措施：由于節(jié)點部位的模板面積比較小，處理起來相對麻煩，會對外觀產(chǎn)生影響，主要采取以下措施：用寬4cm膠紙貼縫或玻璃膠填縫，以防混凝土漿外溢；安裝模板之前，用砂漿嚴格在基面進行找平，在墻、柱根部模板邊緣埋設(shè)高壓縮性海綿或抹水泥砂漿，以避免墻、柱根部漏漿；模板放置在焊鋼筋頭的支頂。

3.4 利用貝雷架搭橋作為高支模的支撐受力體系

由于啟閉機房長廊上部結(jié)構(gòu)在汛期后施工，15.0m以下高程過流，無模板支撐的基礎(chǔ)，而15.0m高程梁為寬扁梁，不能承受軌道大梁自身重量及施工產(chǎn)生的荷載?？紤]到工程的重要性及工期，借用貝雷架做臨時橋梁的經(jīng)驗，在閘墩之間搭設(shè)貝雷架來承受荷載，使工程順利完成。

3.5 采用基坑水下開挖及水中砂墊層回填新技術(shù)

在須開挖的河段間通過測量放線進行定位，在水中插上標桿，確定開挖的河床范圍。采用開挖船進行水下開挖，在確定好的位置按順序進行不同施工段的開挖，一個施工段是50m，每完成一個施工段開挖，待檢測合格后才進行下個施工段的開挖，見圖1。每開挖完一個施工段后，立即對其進行水中回填，采用中粗砂換填，避免造成邊坡垮塌，見圖2。該開挖回填的施工方式縮短了工期，取得了較好的施工效果。

圖1 水下開挖基坑

圖2 水中回填中粗砂墊層

3.6 采用新材料提高地基承載力

根據(jù)本工程的水文地質(zhì)條件，為了滿足圍堰承載能力、防滲、沉降變形等要求，在堰體施工中采用新材料(土工布、膜袋牛皮砂等)改善地基承載力、防滲性能和堰體抗滑抗剪能力，使堰體的穩(wěn)定性得到保證。

3.7 混凝土養(yǎng)護劑和MTA砂漿外加劑的應(yīng)用

混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護方式會對混凝土的強度發(fā)展狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的安全性能產(chǎn)生影響，因此在本攔河壩加固改造工程中對混凝土結(jié)構(gòu)采用混凝土養(yǎng)護劑。其操作程序：?拆膜；?混凝土表面養(yǎng)護燒水；?涂刷養(yǎng)護劑。本工程攔河壩加固改造采用養(yǎng)護劑的結(jié)構(gòu)包括墻、柱、梁和板，在拆模之后涂刷于混凝土表面。在砌體工程中采用MTA砂漿外加劑替代灰漿中的石灰，提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能和強度。

3.8 混凝土養(yǎng)護方法

閘室及翼墻立面混凝土養(yǎng)護采用噴養(yǎng)護液的方法，該方法具有無毒無味、操作方便、保水效果好、能降低混凝土養(yǎng)護費用、改善養(yǎng)護條件等優(yōu)點。采用噴涂成膜，8h保水率達90%以上。

3.9 監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一

為方便日后的運行管理，本工程計算機監(jiān)控系統(tǒng)分為遠程、集中和現(xiàn)地三級的控制。整個工程集中在新站的中控室內(nèi)控制，大大減少了運行維護的人員，實現(xiàn)了工程管理的科學化、現(xiàn)代化，提高了工程的安全性和可靠性，充分發(fā)揮了工程的效益，進一步提高了水利工程管理現(xiàn)代化水平。

3.10 文明施工

a.健全組織機構(gòu)，完善規(guī)章制度：建立安全文明例會制度，工地每月定期召開會議，分析安全文明生產(chǎn)情況，掌握安全文明生產(chǎn)發(fā)展動態(tài)，研究解決安全文明生產(chǎn)中的突出問題，確保安全文明生產(chǎn)。各參建單位由專人負責組織文明施工、安全生產(chǎn)等工作。

b.抓質(zhì)量管理，環(huán)環(huán)緊扣保質(zhì)量：在質(zhì)量管理方面，實行“業(yè)主負責、施工保證、監(jiān)理控制、政府監(jiān)督”的體制。在實施過程中，采用以人的工作質(zhì)量來保證工序質(zhì)量；以工序質(zhì)量來保證單元工程質(zhì)量；以單元工程質(zhì)量來保證分部工程質(zhì)量；以分部工程質(zhì)量來保證單位工程質(zhì)量；從而有效地保證了整個工程的質(zhì)量。

c.抓安全生產(chǎn)，強化安全防范意識：參建各方均健全了安全生產(chǎn)與文明施工管理機構(gòu)，認真貫徹落實安全生產(chǎn)法，堅持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，遵循“誰主管誰負責”的原則，采取形式多樣的方式，對職工進行安全生產(chǎn)教育和培訓(xùn)。

通過參建各方共同努力進行文明施工建設(shè)，在施工過程中安全工作一直處于受控狀態(tài)，未發(fā)生任何事故。

4 結(jié) 論

本文結(jié)合廣州市花都區(qū)李溪攔河壩加固改造工程項目建設(shè)分析了該工程的水文地質(zhì)條件和施工技術(shù)難點，針對施工技術(shù)難點給出了相應(yīng)的施工解決方案。通過采取有效的施工技術(shù)方案使工程建設(shè)達到了預(yù)期效果，保障了項目建設(shè)的安全和質(zhì)量。目前，該攔河壩工程運行正常，滿足了當?shù)厣a(chǎn)和發(fā)展的需求，取得了良好的社會經(jīng)濟效益。本攔河壩工程的施工技術(shù)研究可為類似工程提供一定的參考和工程實踐經(jīng)驗。