水閘主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)分析
——以馬灘水閘改擴建工程為例

黃祖榮

（東莞市運河治理中心，廣東 東莞 523001）

0 引言

我國主要流域均建設(shè)有大量的水閘，截至2009年，全國已建成流量5 m3/s及以上的水閘超過10萬座，其中大型水閘已達到902座。但是，由于大多數(shù)水閘建設(shè)時間早、工程工藝落后，而且后期運行維護不到位，以至于水閘各部分出現(xiàn)不同程度的破損、老化問題，水閘病險程度不斷加劇。水閘一旦出現(xiàn)病險情況，將對上下游防洪安全產(chǎn)生不利影響，直接制約區(qū)域社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。由此，近年來水閘改擴建工程數(shù)量持續(xù)增加。本文以馬灘水閘改擴建工程為例展開詳細分析。

1 馬灘水閘工程概況

1949年以來我國建設(shè)了大量水閘，受當(dāng)時技術(shù)水平、經(jīng)濟條件的限制，水閘工藝普遍較為落后，且質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)低，各種配套設(shè)施不足。馬灘水閘于1965年建成，屬于原東深供水工程第二個攔河梯級，位于石馬河中下游的清溪鎮(zhèn)馬灘村，為大（二）型水閘。該水閘建成以來一直隸屬東深供水管理局管理，直至2006年才劃歸石馬河流域管理處管理。由于長期的粗放式管理與維修養(yǎng)護不足，導(dǎo)致水閘病險情況較為嚴(yán)重。2009年，由于阻水嚴(yán)重，政府對馬灘水閘進行了緊急擴建。目前為配合石馬河調(diào)污工程，規(guī)劃在馬灘水閘現(xiàn)狀已拆除部位新建水閘，并結(jié)合保留的14孔泄水閘下閘蓄水。

截至目前，馬灘水閘運行時間已超過50年，發(fā)揮了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益，水閘目前已不能正常運行。根據(jù)對水閘功能的重新定位，為滿足當(dāng)?shù)厣鐣l(fā)展的需要，建議盡快將馬灘水閘除險加固工程納入重要議程，開展除險加固工作[1]。

2 工程總布置及改擴建方案

馬灘水閘安全鑒定顯示，閘室結(jié)構(gòu)強度、混凝土結(jié)構(gòu)及耐久性、工作橋、左岸土堤壓實度、閘門及啟閉機設(shè)備、電氣設(shè)備、觀測設(shè)施等方面均難以滿足現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求，初步判定為三類閘，必須進行除險加固。

2.1 工程總布置

本工程以舊閘加固為主，仍選用舊閘位置，工程布置以原有水閘布置為基礎(chǔ)進行加固擴建。水閘現(xiàn)狀左岸土堤長約20 m，右岸拆除建筑物位置垂直水流向?qū)挾燃s50 m，本次擴建閘孔若布置于左側(cè)，將明顯增加開挖量且需對右岸進行修復(fù)銜接。因此水閘擴建閘孔采取布置于右側(cè)已拆除溢流堤位置的方案。新增水閘單孔寬度與舊閘一致，即6 m。在考慮滿足過流要求的情況下，從節(jié)約投資的角度出發(fā)，最終確定右側(cè)新增水閘5孔為最優(yōu)方案。新建水閘總凈寬30 m，擴建后水閘共19孔（其中14孔為舊閘加固），水閘過流總凈寬114 m[2]。

2.2 改擴建方案

本工程改擴建后，攔河水閘共19孔（舊閘14孔，新閘5孔），過流總凈寬114 m，單孔凈寬6 m，閘墩厚1.5 m，內(nèi)設(shè)工作閘門和檢修閘門；閘頂高程24.744 m，上設(shè)2 m寬人行橋、啟閉設(shè)備平臺與構(gòu)架，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水閘施工流程如圖1所示。

圖1 水閘施工流程

（1）舊閘采用開敞式實用堰，堰頂高程11.244 m，消力池總長20 m（其中斜坡段長4.5 m，水平段長15.5 m），池底高程為7.944 m，下游護面長25 m，采用C25模袋混凝土，厚0.5 m。

（2）新閘采用平底寬頂堰，閘底板面高程8.944 m，新閘段不設(shè)置消力池及海漫；在新舊閘連接處上下游設(shè)導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻型式采用C25鋼筋混凝土懸臂式擋土墻。墻底板面高程8.744 m，墻頂高程12.744 m，墻寬1.5 m，基礎(chǔ)寬度4.5 m，上游段導(dǎo)流墻長15 m，下游段導(dǎo)流墻長25 m。

3 水閘主體結(jié)構(gòu)施工要點

3.1 施工條件

（1）交通條件：工程區(qū)域附近，有龍林高速公路及省道S358，閘址兩岸均有公路經(jīng)過。因此，本工程對外交通較為方便。主要設(shè)備和建筑材料可采用公路運輸。

（2）通航條件：閘址上下游河道不屬于通航河段，故施工期可不考慮通航要求。

（3）材料來源：工程所需天然建筑材料砂、石料、土料在當(dāng)?shù)厥袌鲑徺I；水泥、木材、鋼材、燃油、火工材料由東莞市區(qū)或樟木頭鎮(zhèn)市場供應(yīng)。

（4）水、電供應(yīng)：施工用電利用系統(tǒng)電，閘址處目前已有10 kV輸電線路通過，可就近T接為本工程提供施工電源，工地自備柴油發(fā)電機組；施工、生活用水均采用城鎮(zhèn)居民的生活供水。

（5）機械維修條件：工程機械設(shè)備、汽車大中修和零部件加工委托有關(guān)專業(yè)廠家承擔(dān)[3]。

3.2 施工特點

（1）水閘下游左、右岸均有臺地，右岸臺地高程約17.0 m，左岸臺地高程約18.0 m，場地較寬敞，可用于施工營造地布置。

（2）馬灘泄洪閘已有14孔舊閘，本次工程只對其進行加固，施工導(dǎo)流時可充分考慮利用舊閘導(dǎo)流。

（3）舊閘加固段由于只對舊閘混凝土表面進行刷漆處理、拆除重建啟閉機層及其排架以及新建導(dǎo)流墻和下游護面，工程量較小，且啟閉機、排架及不受水流影響，導(dǎo)流墻及模袋混凝土護面施工速度快，因此舊閘施工時枯水期河道占用的時間短，導(dǎo)流流量小，可以考慮適當(dāng)減小圍堰規(guī)模[4]。

（4）工程所在地右岸有公路通過且具備交通要求，交通方便，因此舊閘加固時場內(nèi)交通需考慮從右岸連接。

3.3 施工要點

3.3.1 主體工程量

本項目水閘主體結(jié)構(gòu)工程量如表1所示。

表1 水閘主體結(jié)構(gòu)工程量

3.3.2 材料與設(shè)備準(zhǔn)備

本工程共需水泥74.4 t，商品混凝土8671 m3，鋼筋345 t，碎石1877 m3，塊石7887 m3，砂130 m3，分年度均衡供應(yīng)。主要機械設(shè)備如表2所示。

表2 主要機械設(shè)備

3.3.3 具體施工要點

（1）土方開挖。本工程土方開挖主要涉及內(nèi)容包括水閘基礎(chǔ)、上下游擋墻段、河道清障，采用挖掘機挖土+推土機集渣的方法，人工輔助，并使用自卸汽車將土方運至圍堰填筑點或渣場。

（2）舊閘拆除。本工程舊閘拆除中混凝土的拆除量2106 m3，主要采用的是風(fēng)鉆鉆孔爆破法，同時輔以人工鋼釬、鐵錘鑿除方法，推土機集渣、自卸汽車運送至棄渣場。

（3）石方開挖。本工程石方開挖主要采用靜力破碎方法，推土機集渣、自卸汽車運送至棄渣場。

（4）混凝土澆筑。本工程水閘主體工程澆筑工作中，最大澆筑強度達到0.36萬m3/月，外購商品混凝土采用自卸汽車運至現(xiàn)場，泵送入倉并振搗密實；采用平板車將預(yù)制件運輸至安裝部位，汽車吊吊裝。為保證施工質(zhì)量，減少混凝土裂縫等病害，需加強溫度控制?；炷翜乜貏討B(tài)控制流程如圖2所示[5]。

圖2 混凝土溫控動態(tài)控制流程

（5）土方填筑。本工程土方填筑料為部分開挖料+外購料，自卸汽車運至工作面，采用推土機平倉、輪胎碾壓的方法，邊角部位以蛙式打夯機夯實[6]。

（6）格賓石籠。本工程使用自卸汽車將外購石料運至工作面，采用反鏟式挖掘機+人工的方式裝填、碼放石料，采用汽車式起重機+人工的方式敷設(shè)金屬網(wǎng)箱。

（7）砂、碎石墊層填筑。本工程砂、碎石均為外購，使用自卸汽車運至工作面，人工鋪筑，并做好整平處理。

（8）高噴防滲墻。本工程圍堰采用回旋鉆+泥漿護壁+擺噴施工方法。高噴防滲墻施工工藝流程如圖3所示。

圖3 高噴防滲墻施工工藝流程

（9）金屬結(jié)構(gòu)與機電設(shè)備安裝工程。主要金屬結(jié)構(gòu)用20 t平板拖車運輸至現(xiàn)場，25 t汽車吊就位安裝。

4 結(jié)語

綜上所述，水閘是水利工程重要組成部分，發(fā)揮著河道管理、防洪減災(zāi)以及水文水勢調(diào)節(jié)等作用，其運行情況直接關(guān)系到區(qū)域社會經(jīng)濟的安全、穩(wěn)定發(fā)展。鑒于不少水閘已經(jīng)出現(xiàn)了各種病險問題，如結(jié)構(gòu)變形、混凝土開裂、表面劣化、閘門及其啟閉設(shè)備老化損壞等，落實除險加固工作十分關(guān)鍵。馬灘水閘經(jīng)過多年運行后各方面均難以滿足現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范要求，經(jīng)鑒定為三類閘，綜合分析后決定在原有水閘布置的基礎(chǔ)上，實施加固擴建工作，經(jīng)由一系列改建、拆除、新建等措施，切實保障水閘功能的正常發(fā)揮，獲得良好的運行效益。