寧德市東湖塘二十五孔水閘除險(xiǎn)加固工程施工導(dǎo)流方案探討

阮元會(huì)

(寧德市溪南半島開發(fā)有限公司，福建 霞浦 355100)

1 工程概況

寧德市東湖塘二十五孔水閘位于寧德市城區(qū)東湖塘東南角金蛇頭村附近，坐落于東湖塘地面庫(kù)的入海口，為雙向排澇擋潮閘，是一座集擋潮排澇、景觀蓄水及保證泄洪安全的水閘工程。其上游是東湖塘地面庫(kù)，水閘控制流域面積為180 km2，塘周南、北側(cè)為寧德市新城區(qū)。下游與三都澳海灣相連，在外海潮位較低時(shí)通過(guò)東湖塘25孔水閘及南大塘4孔水閘排入海灣。原有閘室總寬度約123.9 m，共計(jì)25孔，閘孔共設(shè)25扇平板混凝土閘門，閘門孔口尺寸3.8 m×5.2 m(寬×高)，工程于1965年4月竣工。水閘位置見(jiàn)圖1。

圖1 寧德市東湖塘二十五孔水閘位置圖

除險(xiǎn)加固后的閘室總寬度118 m，共計(jì)9孔，每孔凈寬10 m，共設(shè)9扇工作閘門，為平板鋼閘門，閘門孔口尺寸10 m×10.46 m(寬×高)，除25#孔底板和閘墩，其余閘孔底板和閘墩均拆除重建。新閘閘室向東湖塘內(nèi)港平移10 m，閘槽段閘墩位置大部分位于舊閘閘室上游，外港車行交通橋段閘墩位置完全于舊閘啟閉房范圍重合。項(xiàng)目合同總工期 26個(gè)月。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工期：一期工程開工10.5個(gè)月后，閘門具備運(yùn)行條件，二期工程開工12個(gè)月后，閘門具備運(yùn)行條件。

2 工程條件

2.1 水文氣象

寧德市的氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候，城區(qū)雨量充沛，處于海岸暴雨中心，年平均降雨量達(dá)2046 mm，降水量主要集中在春夏季的3月～9月。其中5月～6月為梅雨季節(jié)，8月～9月主要為臺(tái)風(fēng)雨及雷陣雨。上游金溪、南際溪、小東門溪等流域來(lái)水直接排入新城區(qū)中心的東湖塘地面庫(kù)，上游溪流的平均坡降為18‰～50‰，外海為半日潮型，潮流為往復(fù)流。設(shè)計(jì)洪水成果數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)洪水成果表

2.2 閘址地質(zhì)條件

二十五孔閘閘址是利用金蛇山東北段鼻梁狀山脊開鑿形成的，河道及兩岸坡可見(jiàn)弱風(fēng)化基巖大面積裸露，基巖巖性為細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖，屬工程堅(jiān)硬巖類，工程地質(zhì)條件較好。兩岸地表及閘址上下游河道表面主要為第四系人工堆積、破殘積、沖洪積及海積地層覆蓋。左岸管理房及臨河側(cè)護(hù)岸岸線地基土層主要為填土、淤泥等，下伏強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖。閘址地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，以節(jié)理裂隙發(fā)育為主，未見(jiàn)大的斷層發(fā)育。

3 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

本工程為Ⅱ等工程，其主要建筑物攔河閘為2級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](SL303-2017)規(guī)定，相應(yīng)的臨時(shí)導(dǎo)流建筑物為4級(jí)。初步設(shè)計(jì)文件[2]上下游橫向圍堰采用充灌砂袋圍堰，縱向圍堰采用C15埋石砼圍堰，內(nèi)河洪水標(biāo)準(zhǔn)按10 a一遇全年洪水遭遇多年平均高潮位控制，水面高程為3.9 m，堰頂高程4.5 m；外江以10 a一遇最高潮位加同頻率的風(fēng)浪爬高作為控制標(biāo)準(zhǔn)，水面高程為5.3 m，堰頂高程5.8 m。

3.2 導(dǎo)流方案

參考業(yè)內(nèi)水閘改造重建工程施工導(dǎo)流經(jīng)驗(yàn)[3-5]，根據(jù)水閘地理位置、使用功能、地形、水文和交通條件，綜合考慮本水閘除險(xiǎn)加固工程位于東湖塘主要的入海出口，閘址位置河床較寬且周邊無(wú)開闊場(chǎng)地，同時(shí)工程施工期間，還需兼顧擋潮和泄洪排澇的功能，因此施工導(dǎo)流方式選擇采用二期導(dǎo)流、二段施工、閘孔泄流的方案。

將工程分為左右岸閘段，靠金蛇鼻側(cè)為左岸閘段，包括新建4孔閘室及其相應(yīng)的上下游段結(jié)構(gòu)物，寬度為52.4 m。鄰金蛇頭村側(cè)為右岸閘段，包括新建5孔閘室及其相應(yīng)的上下游段結(jié)構(gòu)物，寬度62.4 m。采用圍堰將左岸河床圍護(hù)，并修建新閘左岸閘段；施工期間，河水從被圍堰束窄的舊閘的右側(cè)閘孔通過(guò)，為保證內(nèi)河的安全，在外海潮水位較高時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉舊閘右側(cè)閘段的閘門來(lái)?yè)醭保淮蟀堕l段建成后，先拆除左岸河床圍堰再修筑右岸河床圍堰，形成有效圍護(hù)后修建新閘右岸閘段；施工期間，湖水從已建成的新閘左河床岸閘段閘孔通過(guò)，在外江潮水位較高時(shí)，可通過(guò)關(guān)閉新閘左側(cè)閘段的閘門來(lái)?yè)醭?。由于現(xiàn)有兩岸交通只能通過(guò)舊水閘交通橋通行，為保證工程區(qū)域周邊群眾正常通行的需要，要在舊水閘拆除前，搭設(shè)連接左右岸的交通鋼便橋。

3.3 施工導(dǎo)流程序

導(dǎo)流第一期工程(左岸)：首先實(shí)施第一期上下游充灌砂袋橫向圍堰，橫向圍堰堰頭(靠河床側(cè))與舊水閘之間先砌筑袋裝砂土子堰，形成初期閉合圍護(hù)后，在子堰靠基坑側(cè)，與子堰平行方向澆筑埋石砼第一期縱向圍堰。當(dāng)?shù)谝黄跈M、縱向圍堰銜接閉合后，拆除子堰，河道水流通過(guò)被圍堰束窄后的右側(cè)河床，經(jīng)舊閘右岸閘段導(dǎo)流。隨后，組織新閘左岸閘室施工段閘室和上下游結(jié)構(gòu)物全段施工，待新閘左岸閘室施工段的閘門具備運(yùn)行條件后，拆除第一期導(dǎo)流圍堰。導(dǎo)流第一期工程圍堰平面布置見(jiàn)圖2。

圖2 一期施工導(dǎo)流圍堰平面圖

導(dǎo)流第二期工程(右岸)：第一期導(dǎo)流圍堰拆除前，先在基坑內(nèi)修建第二期縱向埋石砼圍堰。第二期縱向圍堰順?biāo)鞣较蚺c已經(jīng)建成的新閘左岸閘段墩墻銜接。然后拆除一期導(dǎo)流圍堰，再實(shí)施第二期(右岸)上下游橫向充灌砂袋圍堰。第二期橫向圍堰與已建成的縱向圍堰銜接閉合后，河道水流通過(guò)被圍堰束窄后的左側(cè)河床，經(jīng)新閘左岸閘段導(dǎo)流。隨后組織新閘右岸閘室施工段段閘室和上下游建筑物全段施工，待新閘右岸閘室施工段的閘門具備運(yùn)行條件后，拆除第二期導(dǎo)流圍堰。導(dǎo)流第二期工程圍堰平面布置見(jiàn)圖3。

圖3 二期施工導(dǎo)流圍堰平面圖

3.4 圍堰方案

3.4.1 橫向圍堰

考慮橫向圍堰采用土石拋填圍堰方案，大量的土石方拋入海中，占地空間大且污染嚴(yán)重，容易造成灘涂及海上養(yǎng)殖物損失。結(jié)合閘外海運(yùn)條件便利，選擇充灌砂袋圍堰方案。上游充灌砂袋圍堰堰頂高程3.0 m，堰頂寬6.0 m，迎水坡1∶1，背水坡1∶1。下游充灌砂袋圍堰堰頂高程5.8 m，堰頂寬6.0 m，迎水坡1∶1.5，背水坡1∶1.5。充灌砂袋施工工藝簡(jiǎn)單，使用的海砂通過(guò)船運(yùn)從下游海面進(jìn)入。

3.4.2 縱向圍堰

考慮水閘上游塘內(nèi)水位可以通過(guò)舊水閘控制水位在較低位置運(yùn)行，子圍堰規(guī)模小，容易完成縱向埋石混凝土澆筑施工，因此上游縱向圍堰采用C15埋石砼圍堰的方式，圍堰堰頂高程3 m，堰頂寬2.0 m，迎水坡1∶0.35，背水坡1∶0.4。

考慮下游圍堰施工直接受到潮水位影響，若采用埋石混凝土結(jié)構(gòu)，澆搗混凝土需在退潮位時(shí)進(jìn)行施工，每天施工時(shí)間僅為4 h～5 h，且在小潮時(shí)無(wú)法施工。現(xiàn)有進(jìn)場(chǎng)道路無(wú)法滿足商品混凝土供應(yīng)車輛通行需要，進(jìn)行自拌混凝土，因澆搗方量大，圍堰完成需30天左右。結(jié)合水閘下游地質(zhì)情況(巖基)，優(yōu)化下游圍堰采用沉箱與沖灌砂袋相結(jié)合的圍堰方式。圍堰寬度10 m，高度7.8 m，在兩側(cè)采用18號(hào)工字鋼間距600 mm豎向布置，橫向采用63×63角鋼加固，兩側(cè)的工字鋼圍欄采用18 mm鋼絲繩對(duì)拉緊固，在圍欄中間采用沖灌沙袋填充，形成沉箱形式的圍堰。圍堰斷面見(jiàn)圖4。調(diào)整后的圍堰施工簡(jiǎn)易，極大的壓縮了縱向圍堰施工時(shí)間。

圖4 下游縱向圍堰斷面圖

3.4.3 下游縱向圍堰施工工藝

圍堰所在基底為不平整的巖基，在施工圍堰前，采用C25混凝土對(duì)基底進(jìn)行找平，同時(shí)進(jìn)行圍堰兩側(cè)工字鋼護(hù)欄的焊接。護(hù)欄的焊接在岸上進(jìn)行，在找平完成后采用吊車將焊接好的護(hù)欄按照圍堰位置進(jìn)行吊裝加固，護(hù)欄安裝完成后即進(jìn)行第一道鋼絲繩的安裝，隨后開始充填第一層沖灌沙袋，在完成第一層沖灌沙袋后再安裝第二層緊固鋼絲繩，與下游橫向圍堰連接處采用搭接的方式，與原有舊閘連接方式為直接插入13#閘孔內(nèi)，如此交替施工。

4 結(jié)語(yǔ)

施工導(dǎo)流是水閘施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，施工導(dǎo)流方案和圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程建設(shè)條件、工期和使用需求等密切相關(guān)，應(yīng)從降低導(dǎo)流工程費(fèi)用、縮短工期、防洪度汛擋潮、確保施工安全等多角度選擇導(dǎo)流方案。寧德市東湖塘二十五孔水閘除險(xiǎn)加固工程施工導(dǎo)流方案充分考慮上述原則，提出二期導(dǎo)流、二段施工、閘孔泄流的施工導(dǎo)流方案以及沉箱與沖灌砂袋相結(jié)合的圍堰結(jié)構(gòu)。目前工程已竣工，施工期間圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工期可控，事實(shí)證明了本工程導(dǎo)流方案的合理性和可行性。