鋼圍堰在船閘靠船墩及駁岸快速維修施工中應(yīng)用研究

◎ 張長(zhǎng)駿 江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司

1.工程概況

劉老澗船閘位于宿遷市宿城區(qū)洋北鎮(zhèn)，是蘇北運(yùn)河自施橋以上第六級(jí)梯級(jí)船閘。三號(hào)船閘于2005年12月開工建設(shè)，2008年10月交付使用，閘室有效尺寸260×23×5m，設(shè)計(jì)年通過能力4000萬噸。三號(hào)船閘上游靠船墩總長(zhǎng)400m，共20個(gè)重力式漿砌塊石靠船墩，間距20m，靠船墩寬度均為5m，靠船墩之間為直立式漿砌塊石重力式駁岸。近年來因船舶大型化等因素影響，靠船墩及駁岸水上、水下部分均損壞嚴(yán)重，本次改造對(duì)靠船墩及駁岸水上、水下部位統(tǒng)一進(jìn)行加固改造。

設(shè)計(jì)改造方案大致如下：

（1）靠船墩設(shè)計(jì)方案：墩體拆除底高程為17.00 m，其中高程19.00 m以上墩體整體拆除，高程17.00 m 至高程19.00 m的迎水面1.0m～1.5m部分拆除。清底后將U1型鋼圍堰安裝到靠船墩外側(cè)，經(jīng)水下檢查堵漏并抽水后形成16.00m以上干地施工條件。植筋并安裝整體式鋼護(hù)面、鋼筋網(wǎng)，分層澆筑混凝土至地面，安裝上層墩體模板，澆筑上層混凝土和壓頂。

（2）直立式駁岸設(shè)計(jì)方案：先期加工制作U2型鋼圍堰。駁岸迎水面1m厚度拆除至高程17.00m，清底后將U2型鋼圍堰安裝到直立式駁岸外側(cè)，經(jīng)水下檢查堵漏并抽水后形成16.00m以上干地施工條件。植筋并安裝整體式鋼護(hù)面、鋼筋網(wǎng)，分層澆筑混凝土至設(shè)計(jì)高程，安裝壓頂混凝土模板，澆筑壓頂混凝土。墻厚土回填，道板磚路面恢復(fù)。

主要施工方法及工期：本工程計(jì)劃采用先墩后墻的施工方法，先拆除、維修靠船墩，再拆除、維修駁岸墻。本工程主要工程量包括加固改造20個(gè)靠船墩和16段駁岸，靠船墩和駁岸水下部分維修分別采用U1型和U 2 型鋼圍堰擋水、再抽水至拆除線以下形成干地施工條件。因靠船墩和駁岸的鋼圍堰是分體的，且U1型和U2型鋼圍堰要分別利用駁岸和靠船墩作為支撐面，在現(xiàn)有鋼圍堰條件下，靠船墩和駁岸不能同步拆除，也不能同步進(jìn)行混凝土澆筑，只有將駁岸兩端的靠船墩維修完成后才能拆除駁岸并進(jìn)行后續(xù)施工?？看站S修改造主要流程包括拆除、清底、鋼圍堰安裝、抽水和堵漏、植筋、鋼護(hù)面安裝、混凝土澆筑、鋼圍堰拆除等。

2.施工過程控制

2.1 靠船墩施工作業(yè)流程

施工準(zhǔn)備→靠船墩拆除、清底→鋼圍堰安裝、抽水→鋼護(hù)面安裝 →植筋→隱蔽工程驗(yàn)收→水下混凝土澆筑→胸墻混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)→ 拆除鋼圍堰→持續(xù)養(yǎng)護(hù)。

2.2 駁岸墻施工作業(yè)流程

施工準(zhǔn)備→鋼圍堰、鋼護(hù)面加工制作→駁岸墻拆除、清底→鋼圍堰安裝、抽水→植筋→鋼護(hù)面、護(hù)角安裝→鋼筋網(wǎng)綁扎→隱蔽工程驗(yàn)收→水下混凝土澆筑→上部模板安裝→水上混凝土澆筑→鋼圍堰拆除。

2.3 靠船墩及駁岸拆除、清底

靠船墩及駁岸拆除作業(yè)前，在施工區(qū)域航道兩端分別設(shè)置一座航標(biāo)，航標(biāo)的設(shè)置及色標(biāo)必須符合航道管理部門的相關(guān)規(guī)定，將施工區(qū)域水域與航道的其它部分隔離開，以防拆除作業(yè)時(shí)飛石傷及過往船舶和船員。所有航標(biāo)要到工程結(jié)束后方能移除，并適時(shí)對(duì)各航標(biāo)進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)在隔離區(qū)域兩端懸掛明顯的施工警示標(biāo)志，警示過往船舶不要進(jìn)入施工水域?？看詹捎猛谀啻喜鸪?，設(shè)計(jì)拆除線以上30cm采用人工進(jìn)行拆除，配兩臺(tái)空壓機(jī)、四個(gè)風(fēng)鎬，工人輪班作業(yè)，用經(jīng)緯儀放出拆除線控制鑿除。挖泥船每天拆除作業(yè)完成后，必須隨即進(jìn)行水下清渣，將水下砼塊及碎石及時(shí)清理干凈，并用泥駁外運(yùn)建筑垃圾堆放場(chǎng)，確保通航安全。拆除完成后應(yīng)將鑿除面用水沖洗清渣，去除柔弱部分，對(duì)已松動(dòng)的塊石、塊砼要剔除干凈。

2.4 鋼圍堰安裝、抽水

靠船墩采用鋼圍堰擋水，抽干水后干地施工的方法?？看詹捎肬1型鋼圍堰（甲方提供），重量約為11噸左右。采用150T起重機(jī)進(jìn)行起吊、安裝。在鋼圍堰頂部焊接兩個(gè)吊耳作為吊點(diǎn)，將鋼圍堰按照靠船墩位置進(jìn)行水下安裝（先將鋼圍堰浮箱內(nèi)注水，施工時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)鋼圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，改造方案見后面），用挖泥船將鋼圍堰穩(wěn)定并推到駁岸墻墻體處并壓緊，并用兩個(gè)5T鏈條葫蘆分別在鋼圍堰兩邊拉緊。然后用多臺(tái)大口徑潛水泵進(jìn)行抽水。在抽水的同時(shí)，由于鋼圍堰內(nèi)水被抽走，造成外部壓力大于圍堰內(nèi)壓力，使河水對(duì)鋼圍堰造成擠壓作用，使鋼圍堰與直立式護(hù)岸緊密接觸。對(duì)于局部滲漏的位置由潛水員用棉花擰成的棉條和木楔塊進(jìn)行封堵，保證鋼圍堰內(nèi)的干地施工作業(yè)。施工期間，潛水泵應(yīng)不間斷進(jìn)行抽水，抽水速度要大于滲水速度，保持圍堰內(nèi)干地施工狀態(tài)。

圖1 鋼護(hù)面安裝示意圖

駁岸墻采用U2型鋼圍堰擋水，重量約25噸，由于先期在上游遠(yuǎn)調(diào)碼頭制作完成，租用兩臺(tái)25噸輪式起重機(jī)進(jìn)行起吊下水，懸掛在平板船上的龍門吊上，再用機(jī)動(dòng)船將平板船拖行至駁岸墻位置后浮箱（施工時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)鋼圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，改造方案見后面）注水進(jìn)行水下安裝，用挖泥船將鋼圍堰穩(wěn)定并推到與支撐墻體處并壓緊。利用鋼絲繩和鏈條葫蘆將鋼圍堰和兩端靠船墩系船鉤拉緊固定。然后用多臺(tái)大口徑潛水泵進(jìn)行抽水。在抽水的同時(shí)，由于鋼圍堰內(nèi)水被抽走，造成外部壓力大于圍堰內(nèi)壓力，使河水對(duì)鋼圍堰造成擠壓作用，使鋼圍堰與直立式護(hù)岸緊密接觸。對(duì)于局部滲漏的位置用沙袋封堵，保證鋼圍堰內(nèi)的干地施工作業(yè)。施工期間，潛水泵應(yīng)不間斷進(jìn)行抽水，抽水速度要大于滲水速度，保持圍堰內(nèi)干地施工狀態(tài)。

2.5 植筋

植筋采用帶肋鋼筋。鋼筋的種類、直徑、物理、化學(xué)性能應(yīng)符合施工圖或有關(guān)規(guī)范的要求。鋼筋的切斷、彎折或其它加工按照有關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行，已彎成形的鋼筋不得重新彎折再用。采用不會(huì)損傷材料的冷彎方式進(jìn)行，彎折采用彎鉤機(jī)進(jìn)行。植筋的施工步驟如下：

打眼→清孔→植筋→固化。

植筋應(yīng)植在漿結(jié)牢固的大塊石上，不得植在砌縫中。植筋孔的直徑、孔深應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。清孔后才能注膠，注膠時(shí)應(yīng)將注膠管插入到孔底，直到孔內(nèi)注滿植筋膠，選好鋼筋后旋轉(zhuǎn)插入孔內(nèi)。固化過程中避免人為對(duì)植筋的擾動(dòng)。

2.6 鋼護(hù)面安裝

制作合格的鋼護(hù)面整體吊裝到靠船墩迎水面鋼圍堰內(nèi)，將鋼護(hù)面擱放在拆除墩體底部（底部已修整平整）相應(yīng)高程位置，事先在鋼護(hù)面頂面焊接兩根1.04m鋼筋，駁岸墻鋼護(hù)面頂面焊接0.54m鋼筋（從鋼護(hù)面外側(cè)起算），將儀器架設(shè)在控制點(diǎn)上，（該控制點(diǎn)至原墩體迎水面距離為1.04m、與駁岸墻迎水面距離為0.54m），前視20#墩控制點(diǎn)，將儀器望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)鋼護(hù)面頂部的兩根鋼筋，使兩根鋼筋邊線與望遠(yuǎn)鏡十字線重合，從而確保加固改造后靠船墩前沿線與原墩體前沿線一致。鋼護(hù)面背面的錨筋與靠船墩體上的植筋焊接牢固。

2.7 混凝土工程

混凝土采用商品混凝土，泵車澆筑；澆筑前先用清水和同標(biāo)號(hào)砂漿對(duì)泵管進(jìn)行濕潤(rùn)，再進(jìn)行混凝土輸送。混凝土采用分層澆筑、分層振搗的方法。每次澆筑高度不大于50cm，隨澆隨振。振搗時(shí)保證不漏振、不過振。澆筑混凝土的同時(shí)安排專人對(duì)模板進(jìn)行看守，發(fā)現(xiàn)模板有變形時(shí)立即停止?jié)仓?，?duì)模板進(jìn)行再次加固處理，以保證混凝土的成形質(zhì)量。

3.施工鋼圍堰的優(yōu)化改造

（1）原設(shè)計(jì)鋼圍堰。U2型鋼圍堰長(zhǎng)度17.0m、高度為5.35m寬度0.5m，鋼圍堰頂高程19.5m、鋼圍堰底部擱置在駁岸前沿底板上，鋼圍堰底部及側(cè)面采用方木止水，駁岸底板高程為14.0m。

（2）鋼圍堰制作改造后的方案。U1型鋼圍堰由甲方提供，項(xiàng)目部經(jīng)過研究后對(duì)U1型鋼圍堰也進(jìn)行了優(yōu)化，在原鋼圍堰上肋板上增加面板，使U1鋼圍堰中間形成空倉，在頂部開設(shè)直徑30cm注水孔。優(yōu)化改造后U2型的鋼圍長(zhǎng)度為17.0m、面板高度為3.2m、寬度0.5m，鋼圍堰頂高程19.5m、面板底高程16.3m，（鋼圍堰采用雙面腹板，中間形成空箱）在底橫梁下部豎向焊接4根2.15m的H型鋼作為支撐腿，全部支撐在駁岸底板上。

鋼圍堰橫向主梁為4 根H500×200×10×16型鋼，鋼圍堰底第一根橫梁至第二根橫梁間距為1.0 m、第二根至第三根橫梁間距為1.0 m、第三根橫梁至第四根橫梁間距為1.2m，底橫梁下部4根H型鋼支撐腿間距為4.5 m。鋼圍堰兩面加焊14 mm 厚的面板進(jìn)行封倉，鋼圍堰面板中間形成空倉。在鋼圍堰頂部?jī)啥碎_直徑30cm的孔，進(jìn)行注水排水調(diào)節(jié)鋼圍堰浮力。在鋼圍堰16.3m處設(shè)置牛腿，并在水平木方上安裝25mm×150 mm×15000m×40mm(厚＊寬＊長(zhǎng)度＊球頭)緊靠駁岸墻進(jìn)行止水。圍堰接頭結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性是維護(hù)圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，因此，在建設(shè)水利工程的過程中，對(duì)圍堰接頭進(jìn)行加固處理是重要且必要的，定期對(duì)圍堰接頭進(jìn)行維修，及時(shí)處理滲漏等問題，避免導(dǎo)致?lián)p毀圍堰穩(wěn)定性的問題出現(xiàn)。在本項(xiàng)目施工過程中處理圍堰接頭時(shí)，采用在鋼圍堰兩側(cè)豎向方木上安裝球頭止水橡皮與兩側(cè)靠船墩緊貼進(jìn)行止水，以此來減少滲漏破壞、延長(zhǎng)堰體壽命。

4.鋼圍堰優(yōu)化改造前后的施工周期、設(shè)備、經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

優(yōu)化前鋼圍堰采用的是單面腹板，無空倉，鋼圍堰無浮力，鋼圍堰的安裝必須使用起重船進(jìn)行安裝及拆除移動(dòng)，起重船進(jìn)行鋼圍堰安裝拆除時(shí)必然占用航道，影響船舶的正常通航，船閘上、下水船舶放閘時(shí)，起重船無法進(jìn)行鋼圍堰安裝、拆除。從而導(dǎo)致鋼圍堰安裝、拆除周期的不確定性。

優(yōu)化后鋼圍堰采用雙面腹板，中間形成空倉，鋼圍堰從鋼圍堰頂部開設(shè)注水孔，由于浮力鋼圍堰需要固定在施工平板船的龍門吊上進(jìn)行移動(dòng)，鋼圍堰安裝時(shí)空倉內(nèi)注水，同時(shí)下放鏈條葫蘆使鋼圍堰下沉，緊貼駁岸墻；鋼圍堰拆除時(shí)先將鋼圍堰空倉內(nèi)抽出，使鋼圍堰慢慢上浮，同時(shí)拉升龍門吊上的鏈條葫蘆，使鋼圍堰上升固定在平板船上，從而可以移動(dòng)至下一個(gè)靠船墩或駁岸段。鋼圍堰安裝、拆除不受船閘船舶通航的影響，隨時(shí)可以進(jìn)行施工作業(yè)。每個(gè)靠船墩或駁岸段只需要兩天就可以拆除移動(dòng)鋼圍堰，縮短了施工周期。

從經(jīng)濟(jì)上來說：優(yōu)化前鋼圍堰需要租用起重船，優(yōu)化后鋼圍堰只需一個(gè)施工平板船，從而節(jié)省一筆費(fèi)用。

5.結(jié)束語

船閘靠船墩及駁岸改造工程采用鋼圍堰尤其鋼圍堰采用雙面腹板中間空倉，通過注入、抽水方式使鋼圍堰下沉、上浮配合平臺(tái)上的龍門吊進(jìn)行施工縮短了施工周期節(jié)約了成本。本文主要敘述了船閘靠船墩及駁岸利用鋼圍堰快速維修的施工工藝，這為以后類似項(xiàng)目在時(shí)間緊，通航壓力大的情況下，為快速維修改造靠船墩及駁岸提供了一條思路。