北溪水閘南港下游海漫沖坑處理方案初探

黃毅玲

（福建省九龍江北溪水資源調(diào)配中心，福建 漳州 363107）

1 概述

九龍江北溪水閘是福建省一座大I 型攔河引水水閘樞紐，分為南北港橋閘。其中南港橋閘15 孔，長200 m。工程于1980 年5 月投入運行，本工程是漳州市、廈門市重要水源地。2018 年管理單位組織對北溪水閘水下地形進行測量，發(fā)現(xiàn)南港水閘下游干砌條石海漫段出現(xiàn)沖坑，若不進行及時處理，將會進一步產(chǎn)生沖刷下切，沖坑擴大，引起消能設施的進一步破壞，危及水閘的運行安全和供水安全。

2 沖坑的基本情況及沖坑原因

2.1 基本情況

北溪水閘在運行過程中管理單位定期對水下地形進行測量，根據(jù)2010 年、2011 年、2012 年、2013 年、2014 年、2017 年1 月、2018 年7 月水下地形圖，沖坑發(fā)生時間推測是在2017 年1 月～2018 年7 月期間。沖坑主要分布在水閘右岸后啟孔，共兩個沖坑（如圖1，圖2），1 號、2 號沖坑中心距離消力池末端分別為45 m 和34 m，均位于下游干砌條石海漫處。其中1 號沖坑上部外緣離南港13 號閘下游54.7 m，離船閘閘室墻25.6 m，沖坑上部面積244.34 m2，沖坑最深處-5.3 m，沖坑的體積約為250 m3；2 號沖坑位于船閘泄水孔附近干砌條石海漫與防沖槽交界處，該處設計高程-4 m,實測最深處高程為-4.48 m，沖坑上部面積46.64 m2，沖坑的體積約為30 m3。

2.2 沖坑形成原因

通過初步分析，基本認為沖坑的形成屬于局部破壞。由于海漫段地質(zhì)條件較差，地基為粗砂、蠣殼淤泥質(zhì)中砂。加上閘后河床過量采砂等原因造成下游河床下切，閘后低潮位歷年來呈下降趨勢，導致閘上下游水位落差變大。

圖1 1 號沖坑

圖2 2 號沖坑

3 沖坑處理方案

3.1 加固方案

對北溪水閘河床上下游沖坑進行處理，主要對南、北港水閘上下游河床沖坑回填拋石。在低潮位時，對基坑底部毀損條石及沙土進行清理、整平、將邊界處交錯條石砌整齊，清理過程中應注意避免破壞船閘邊墻、海漫等周邊水下建筑物，再進行模袋混凝土澆筑護面。

3.2 沖坑處理方案

3.2.1 清理沖坑及條石碼砌

通過船上長臂挖掘機在低潮位點對基坑的底部進行清理，清理深度到達0.5 m～1.0 m。上游側清理至漿砌條石海漫下緣（樁號Y=0+055.00），下游清理至拋石防沖槽上緣（樁號Y=0+079.00），右岸清理至樁號X=0+160.66，左岸清理至X=0+132.66，形成一個24 m×4 m 一的矩形坑。樁號X=0+132.6～X=0+130.6 為干砌條石邊緣整理范圍，將交錯條石水下采用船上吊輔助，水下人工碼砌整齊，凹凸面采用條石碼砌補充完整[1]。

3.2.2 回填砂石料

在清理殘渣后，水下拋填砂石墊層至-3.85 m～-4.85 m高程；形成深0.85 m 的矩形坑。

3.2.3 鋪設土工布

鋪設兩層350 g/m2的土工布，在土工布上面拋填15 cm厚砂石反濾料鎮(zhèn)壓。

3.2.4 澆筑模袋混凝土

采用C25 模袋混凝土護面，厚度為70 cm，模袋混凝土護面尺寸為28 m（垂直水流）×垂直水（順水流向）；模袋主要起模板和早期防護作用，模袋采用矩形型機織模袋。模袋按設計要求在工廠進行整片制作，1 號沖坑模袋由7 個尺寸4 m×24 m的隔離體組成,每個隔離體之間互不相通，相鄰模袋之間底層設置30 cm～50 cm 的搭接。模袋下放時，潛水員先對其四角進行定位，模袋底部可掛鉛錘沉底固定，固定之前需要先保證鋪設準確，并及時灌注混凝土[2]。

4 施工方法

4.1 清理拆除

在低潮位時，采用船上300 m 時運輸船+長臂挖掘機液壓0.65 m～1.0 m 液對基坑底部毀損條石及沙土進行清理、整平、配自航式倉容積100 m 部的石駁船將棄渣送至下游河床低洼處回填，基坑周邊與海漫接觸部位采用80 t 浮吊輔助，配備蛙人下水定位，將邊界處交錯條石馬砌整齊，清理過程中應注意避免破壞船閘邊墻、海漫等周邊水下建筑物。

4.2 模袋砼水下施工

4.2.1 施工流程

施工流程見圖3。

圖3 施工流程圖

4.2.2 模袋的準備

（1）模袋產(chǎn)品應采用優(yōu)質(zhì)材料，由專業(yè)生產(chǎn)模袋的企業(yè)制作生產(chǎn)。

（2）模袋布按設計要求制作,本工程的模袋指標見表1。

表1 模袋指標

模袋示意圖見圖4。

圖4 模袋示意圖

4.2.3 模袋鋪設固定

在模袋上端，沿軸線方向設立固定樁，固定樁間距為2 m。將直徑50 mm、長度6 m 的鋼管直接橫穿在模袋上端原本預設的布套之中，要求同一個單元一次穿好。在做好模袋上端的定位之后，需要將其下端對應的找出來，將其拉倒制定的位置，然后實現(xiàn)平直定位處理，通過潛水員將其固定。等待模袋沉入水底之后，還需要潛水員做好相互的配合，實現(xiàn)其檢查處理[3]。

模袋與模袋處搭接采用正反搭接，先施工的在下，后施工的在上。施工過程全程定位，保證搭接質(zhì)量。

模袋鋪設完成后，及時進行混凝土的灌注。

4.2.4 砼工程

（1）砼配合比設：原材料要求見表2。

表2 砼配合比設計原材料

（2）砼配合比設計要求：①要求水泥漿量大；②要求砂率大，通常模袋混凝土砂率應大于50%；③石子粒徑小，如果粒徑過大則對于充灌模袋有不利影響；④摻入粉煤灰；⑤要摻入混凝土高效減水劑，也可以摻入泵送劑。

4.2.5 砼拌制

本工程采用泵送C25 細石水下混凝土。

4.2.6 砼輸送

混凝土采用地泵施工。

4.2.7 模袋混凝土充填

①在正式進行充填之前，必須要保證全部模袋定位不發(fā)生位移，然后再進行施工。充填過程間隔不要超過半個時，速度保持在10 m3/h～15 m3/h 范圍內(nèi)，壓力在0.2 MPa～0.3 MPa 之間最佳。

②充填時應避免出現(xiàn)模袋動態(tài)張力不均勻的情況，施工人員在監(jiān)督過程中若發(fā)現(xiàn)存有流動不暢或者是堵塞等問題時，應盡快整治。

③充填時相鄰塊體連接要先縫好，上下層及上層和上層間應確保牢固，上層要盡量做到縫密一些。

④每一只灌口充填完成后相關人員要相互配合，緩慢抽出軟管，然后盡快將灌口扎緊，避免混凝土從中溢出。

⑤在填充每個模塑袋到另一個模塑袋之后，重復上述步驟，以便繼續(xù)填充直到完成填充任務。

5 結語

經(jīng)過施工過程中的定位測量及施工完成后的水下地形測量數(shù)據(jù)評定，此次沖坑除險措施方案加固效果滿足加固設計要求，達到了加固預期。此加固方案對于感潮水工工程及需帶水加固作業(yè)工程具有一定的借鑒意義。