武障河閘擴建工程中現(xiàn)狀問題及方案分析

楊 磊，蘭 軍

（1.連云港市鹽東水利工程管理處,江蘇 連云港 222500；2.灌南縣水利建筑工程有限公司,江蘇 連云港 222500）

1 工程概況

灌南縣武障河閘位于新安鎮(zhèn)境內(nèi)武障河與鹽河交匯處東側約500 m處,是鹽東控制工程的骨干工程之一,其主要工程任務有排澇入海、擋潮御鹵、蓄水灌溉等[1]。武障河閘建于二十世紀六七十年代,原設計標準為3 級建筑物,武障河閘北岸為二郎神遺址公園,南岸為大魚島,大魚島南側為鹽灌船閘,武障河閘工程位置示意圖見圖1。原河閘閘身總寬103.46 m,共14 孔總凈寬88 m,其中,12 個中孔閘門寬為6 m,兩邊孔為通航孔凈寬8 m,閘身采用鋼筋混凝土,閘底采用混凝土反拱式,順水流長14 m,邊孔底板寬9.6 m,閘頂高程5.0 m,底板高程-2.5 m,鋼板閘門直升門,閘墩采用鋼筋混凝土結構,公路橋為梁板結構,橋面寬7 m,工作橋寬4.5 m,采用鋼筋混凝土排架結構。由于當時受技術、經(jīng)濟等因素的影響和限制,原設、施工不滿足設計施工要求,從1976 年運行至今,水閘已經(jīng)過多次除險加固,目前水閘已無法正常運行,經(jīng)安全鑒定為三類閘,需對武障河閘老閘進行拆除,在原址下移約960 m位置新擴建節(jié)制閘1 座,并對上下游引河及老河槽進行拓潑,上游北岸及下游兩岸新建堤防等。

圖1 武障河閘工程位置示意圖

2 存在的問題

鹽東控制武障河閘工程建設時因受經(jīng)費、材料等因素限制,采用素混凝土反拱底板、預制砼薄殼拼裝等結構形式,閘門門頂高程僅為3.00 m,擋潮高度不足。2015 年武障河閘經(jīng)安全鑒定被評定為三類閘,安全鑒定后一直沒有采取除險加固措施,但經(jīng)近幾年運行發(fā)現(xiàn),工程存在問題進一步加劇,特別是閘室底板縱向通縫進一步增多,存在重大安全隱患,閘門、啟閉機長期頻繁高負荷運行、部分電氣設備老化,給運行管理帶來很大的不便。2017 年3 月水下檢查結果及近幾年管理單位運行管理過程中發(fā)現(xiàn)的問題,該閘目前存在較多安全隱患,主要問題有：（1）武障河閘實際的過流能力不足,不能滿足區(qū)域排澇的要求；（2）閘下河道規(guī)模不足,制約武障河閘外排能力的提高；（3）河閘擋潮高程不足,影響農(nóng)田灌溉及飲用水安全；（4）閘底板存在較多縱向貫穿通縫,且有明顯加大的變化趨勢,影響工程安全；（5）工程結構破損、老化嚴重,影響工程安全；（6）工程管理不便。

2015年7月進一步對武障河閘工程進行安全鑒定,通過現(xiàn)場檢測,室內(nèi)試驗以及 安全復核計算分析等,進一步細化河閘存在的問題,歸結如下[2]：

（1）混凝土工程?；炷撂蓟疃瓤傮w較小,水下部分閘墩、門檻混凝土面層多處 剝落,閘底板面層多處裂縫、剝落,河閘2號孔底板曾發(fā)現(xiàn)漏水通道,已進行灌漿處理,4號孔閘底板有縱向貫穿裂縫；通航孔檢修便橋鋼筋保護層厚度偏小,多處有鋼筋銹脹外露,泄水孔檢修便橋拱板頂部均有貫穿裂縫；交通橋接線破損較重,橋頭跳車現(xiàn)象嚴重,接線擋土墻破損前傾。

（2）砌體工程。漿砌塊石翼墻墻身多處滲水窨潮,勾縫砂漿普遍脫落,部分墻體砌筑砂漿淘空；墻體間伸縮縫變形,縫內(nèi)油氈脫落。

（3）鋼閘門。鋼閘門防腐涂層破損、閘門銹蝕,部分鋼閘門存在漏水問題、部分漏水問題嚴重。

（4）啟閉機。抽檢2 臺啟閉機滲油現(xiàn)象嚴重,齒輪輪轂上沙眼、氣孔較多,齒面存在偏磨現(xiàn)象,齒輪齒面和制動輪表面硬度、制動輪徑向跳動、齒輪間隙等指標不符合規(guī)范要求；鋼絲繩局部存在斷絲現(xiàn)象。

（5）電氣設備。部分電氣設備老化,電機絕緣電阻不滿足規(guī)范要求,存在安全隱患； 自動化監(jiān)控系統(tǒng)故障率高,不能正常使用。

（6）經(jīng)計算復核：①高潮位時洪水從閘門頂漫入內(nèi)河,擋潮高度不能滿足現(xiàn)狀水位要求；②海漫長度和防沖槽斷面均不能滿足規(guī)范要求；③閘底板在反向設計工況和校核工況下基底不均勻系數(shù)不滿足規(guī)范要求；④閘室底板和閘墩結構配筋不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

3 除險加固方案

3.1 工程選址與總體布置

根據(jù)鹽東控制三閘總體布局優(yōu)化方案成果,結合武障河閘工程自身安全隱患,本次工程總體布置初擬三個方案進行比選。

方案一：擴孔加固,向南側增加9 孔凈寬6 m閘室,閘底板面高程-2.50 m,老閘僅保留閘室底板及北側上下游翼墻,同時引河拓浚長度為1.81 km,筑堤長度為2.60 km,工程總投資25991.42 萬元。

方案二：原址拆建,老閘拆除,新建閘孔總凈寬132 m節(jié)制閘,閘底板面高程-3.00 m；同時引河拓浚長度為1.81 km,筑堤長度為2.60 km,工程總投資24886.13 萬元。

方案三：下移新建,老閘拆除,下移新建武障河閘,閘孔總凈寬130 m,閘底板高程-3.50 m；武障河老河槽處、老閘址處各建交通橋一座,引河疏浚拓?？傞L度2.74 km, 筑堤長度總長約1.550 km,工程總投資23362.60 萬元。

從征地拆遷、工程施工、工程管理、水流條件、環(huán)境影響和社會風險以及工程實施難易等方面比較,擬推薦方案三下移新建方案。為減少工程征地、拆遷量,節(jié)省工程投資,工程總體布置采用上游引河利用現(xiàn)狀武障河和北側老河槽（老武障河）聯(lián)合排澇,武障河閘采用下移新建方案,距現(xiàn)狀武障河閘約960 m,為恢復縣道X207 道路交通,現(xiàn)狀武障河閘位置拆閘建橋（武障河南橋）,老河槽與縣道交叉處破路建橋（武障河北橋）,新閘及武障河南北橋平面總體布置位置示意圖見圖2。

圖2 新閘及武障河南北橋平面總體布置位置圖

3.2 老閘拆除

因老閘交通橋承載新張公路（X207）的交通,拆除計劃要等上下游圍堰填筑完成后干法施工,為滿足兩岸行人的通行要求,在老閘的下游消力池邊填筑臨時交通道路。新建武障河閘移址下游約960 m,拆除不影響新閘的施工,但對新建武障河南橋的工期影響較大,因此計劃對舊閘實行局部拆除,實行“兩頭一中”原則,原閘閘身總寬103.46 m,橋梁長150 m,兩端橋臺樁位于接線上可拆除路面后交叉進行,一中就是底板以上的墩墻及交通橋、啟閉房等上部結構拆除由中間向兩岸進行拆除,對樁位處的底板實行局部拆除,具備打樁條件立即進行橋梁樁基施工,等樁基完成后對未拆除的底板進行拆除,在橋梁施工期間還應考慮臨時便道,拆除時預留部分底板作施工便道,橋梁下部完成后再進行拆除,這樣即能保障橋梁按期完成,又不影響老閘拆除要求。原武障河閘拆除老閘、拆除老河槽與鹽河口擋墻、拆除原閘門及啟閉設備等項目,拆除工程量清單見表1。

表1 原武障河閘拆除工程量清單統(tǒng)計表

3.3 主要建筑物

（1）節(jié)制閘工程

武障河閘擴建工程總設計排澇流量為849 m3/s,擬下移新建,距老閘下游約960 m, 采用2+3+3+3+2 布孔方案,共13 孔,單孔凈寬10.0 m,總凈寬130 m,工程南側布置控制室,北側布置樓梯間。

（2）橋梁工程

武障河閘下移后及老河槽連通后,為恢復縣道X207 道路交通,需新建橋梁兩座, 即武障河南橋、武障河北橋,分別位于老閘址處、老河槽與縣道X207 交界處。武障河南橋橋跨縱向布置為30+6×20=150 m,總長150 m；武障河北橋橋跨縱向布置為 16+20×3+16=92 m,總長92 m,南北橋寬度均為凈7.5+2×0.5 m。中跨為30 m跨的兩端簡支裝配式后張法預應力小箱梁結構,20 m、16 m跨的兩端簡支先張法預應力空心板梁結構,橋面橫坡2.0%。橋墩采用單排柱式橋墩,灌注樁基礎。

（3）上下游引河疏（拓）浚及堤防填筑工程

1）上下游引河疏（拓）浚工程

經(jīng)模型分流計算,武障河新閘上游引河設計最大過流流量為594 m3/s,老河槽設計過流流量為255 m3/s,下游引河設計過流流量為849 m3/s。上游引河疏浚標準為鹽河口~新閘址河底高程-3.00 m~-3.50 m,河底寬度為80 m,兩岸邊坡為1∶4；下游引河拓浚標準為河底高程-3.50 m,河底寬度為130 m,兩岸邊坡為1∶4[3]；老河槽抽槽標準為河底高程-3.00 m,河底寬度為32 m,兩岸邊坡為1∶4。

2）堤防填筑工程

武障河閘閘上右堤防建設標準為堤頂高程5.20 m,迎水坡1∶2,背水坡1∶2,長約 0.95 m；閘下堤防建設標準為右堤（南側）頂高程5.70 m,左堤頂高程5.50 m,迎水坡1∶2, 背水坡1∶2,長約0.30 m,結合兩閘對外交通堤頂永久道路建設,堤頂寬度設計6 m寬。

3.4 地基處理

武障河新閘上下游第三翼墻底板底高程位于②層淤泥質(zhì)土,上游第三節(jié)翼墻底板下淤泥質(zhì)土層厚0.51 m~1.85 m,下游第三節(jié)翼墻底板下淤泥質(zhì)土層厚1.56 m~1.86 m,②層淤泥質(zhì)土地基允許承載力為55 kPa,需進行地基處理[4]。

擬考慮將上游第三節(jié)翼墻底板②層土挖除,換填水泥土（水泥摻入比15%）,換填 厚度為為1.8 m,閘下河坡?lián)鯄蓚雀?00 m,根據(jù)地質(zhì)資料,底板下②層淤泥質(zhì)土,層厚2.3 m~3.2 m,擬考慮采用樁長6 m,φ60@130攪拌樁進行地基處理,經(jīng)計算,地基復合承載力為75 kPa,滿足地基承載力要求。

4 結論及建議

本文通過武障河閘目前存在的問題及安全隱患,提出了河閘的除險加固方案,并對工程總體布置和主要建筑物設計進行概述。工程實施后將提高河閘的排澇標準以及區(qū)域的防洪標準,消除了工程安全隱患,保護了該區(qū)域人民的生命財產(chǎn)安全,有利于本地區(qū)的社會穩(wěn)定,為經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定、高質(zhì)量發(fā)展提供了重要保障,具有巨大的社會效益。