高大水閘空箱岸墻的作用及質(zhì)量控制

姜騰飛 安徽省阜陽市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

1.涵閘空箱岸墻的作用

水閘閘室與兩岸連接的建筑物受高度及地基的影響，采用的型式也不同，閘身較高時(shí)宜采用空箱式。空箱岸墻主要由前墻、后墻、隔墻、底板、頂板及上部建筑等組成，可利用前墻、后墻、隔墻之間形成的空箱充水或填土配重來調(diào)整地基應(yīng)力分布，增加繞滲長度，同時(shí)能夠減小閘室兩側(cè)填土形成的邊荷載及沉降對閘室造成的直接影響。在高大水閘的設(shè)計(jì)施工中得以廣泛應(yīng)用。

2.工程實(shí)例

柳河閘地處安徽省阜陽市潁泉區(qū)行流鎮(zhèn)沙潁河右堤柳河口，控制流域面積215km，蓄水庫容260萬m，灌溉農(nóng)田2.2萬畝。柳河閘設(shè)計(jì)5年一遇除澇流量152.7m/s，20年一遇排洪流量240.8m/s，校核行洪流量268.6m/s。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）及《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2016）之規(guī)定，為Ⅲ等中型水閘，由于該閘位于沙潁河右堤（2級堤防），故主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。主要建設(shè)內(nèi)容為老閘移址重建，重建涵閘共3孔，單孔凈寬5.5m，閘室順?biāo)鞣较蜷L16m，垂直水流方向長20.3m，底板頂面高程24.5m，墩頂高程36.06m，閘室高度13.06m，考慮優(yōu)化地基應(yīng)力分布，增加繞滲長度，設(shè)計(jì)單位在閘室兩側(cè)布設(shè)空箱岸墻，箱內(nèi)填土配重，右岸空箱上設(shè)橋頭堡。詳見圖1。

圖1 閘室橫剖面圖

3.質(zhì)量控制

3.1 制定專項(xiàng)方案

施工準(zhǔn)備階段，項(xiàng)目管理人員依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及施工組織設(shè)計(jì)制定了空箱岸墻專項(xiàng)施工方案，并由建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位召開了專題會議，對方案進(jìn)行了優(yōu)化。確定方案后，項(xiàng)目管理人員對各施工班組進(jìn)行了技術(shù)交底，確保工程施工按照體系文件進(jìn)行，做到有章可循、有據(jù)可依。

3.2 降水及地基復(fù)核

本工程位于柳河與沙潁河交匯處，受外河水位影響，地下水位較高，同時(shí)基坑面積和基坑深度較大，遂采用多點(diǎn)分布深井降水。通過計(jì)算單井出水量、影響半徑、基槽涌水量，最終確定在基坑周邊布設(shè)四眼降水井進(jìn)行降水?；娱_挖前，按照設(shè)計(jì)要求將地下水降至建基面以下0.5m左右，機(jī)械開挖至基面以上0.5m左右采用人工挖除，并在基坑周邊開設(shè)排水溝（深度50cm），利用抽排明排相結(jié)合的方式確?；幼鳂I(yè)面干燥?；娱_挖完成后，各參建單位組織人員對基坑進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，基壁土層分布情況與勘測設(shè)計(jì)文件基本吻合，槽底土質(zhì)與勘測設(shè)計(jì)文件一致，基面平整無積水、無雜物、無浮土，基坑尺寸和基面高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 鋼筋、模板、止水安裝及混凝土澆筑

3.3.1 鋼筋安裝

鋼筋原材料需具備質(zhì)量證明文件，經(jīng)現(xiàn)場取樣并送至試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)，檢測合格后方可投入使用。柳河閘空箱岸墻沿水流方向長度16m，垂直水流方向長度11m，高度約12m，側(cè)墻鋼筋安裝固定存在較大難度。為防止鋼筋傾斜，施工人員在兩岸空箱前墻及閘室軸線位置各布設(shè)一套雙排腳手架（立桿縱距1.5m，橫距1.05m，步距1.8m）并利用橫桿、斜拉桿、剪刀撐將其連接為一個(gè)整體，空箱內(nèi)部隔墻之間均搭設(shè)滿堂腳手架。側(cè)墻鋼筋安裝分步進(jìn)行，施工人員先是利用部分站筋和水平分布筋安裝形成鋼筋骨架（水平間距4m、豎向間距3m、雙排鋼筋利用拉結(jié)筋固定），再將外側(cè)腳手架與鋼筋骨架相連，確保了高墻體鋼筋的垂直度和穩(wěn)固性。

3.3.2 止水安裝

本工程空箱岸墻采用WB11-330-10橡皮止水，在前墻與閘室墩墻分縫處分別設(shè)有3道垂直止水和1道水平止水。止水橡皮安裝中心線與接縫中心線偏差控制在±5mm以內(nèi)，搭接長度在100mm以上，搭接部位削平磨毛后再粘接并用鋼夾板固定，橡皮半圓空腔內(nèi)填筑聚氯乙烯膨脹膠泥，安裝位置準(zhǔn)確、牢固，搭接密實(shí)、止水有效。

3.3.3 模板安裝

柳河閘空箱岸墻長度16m，高度約12m，屬高大墻體，要充分考慮澆筑產(chǎn)生的側(cè)壓力及振搗產(chǎn)生的荷載，模板及其支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。進(jìn)場材料具備質(zhì)量合格證明經(jīng)審核后投入使用，項(xiàng)目技術(shù)人員通過基本荷載組合計(jì)算，確定對拉螺栓橫向及豎向間距為400mm，并加裝pvc套管，以便后期澆筑閘室邊墩時(shí)可以穿過空箱前墻安裝使用，后期螺栓孔處理方式為：孔周垃圾清理→用φ16的電鉆將孔眼擴(kuò)成喇叭口形→沖洗濕潤→涂刷膠漿→孔眼膨脹水泥砂漿封堵密實(shí)→養(yǎng)護(hù)。模板安裝過程中，質(zhì)檢人員認(rèn)真校核斷面結(jié)構(gòu)尺寸、軸線位置、板面縫隙、錯(cuò)臺、平整度及垂直度，并報(bào)監(jiān)理單位復(fù)核，確保滿足設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求。

3.3.4 混凝土澆筑

混凝土原材料由項(xiàng)目部委托試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)檢測合格并制定配合比，經(jīng)審核后投入使用?？紤]澆筑速度、振搗方法、凝固速度、塌落度等因素對側(cè)壓力的影響，項(xiàng)目管理人員要求嚴(yán)格控制水灰比、坍落度，泵車導(dǎo)管加裝軟管至倉底以上50cm處，防止高差過大形成較大沖擊力使模板開裂。澆筑速度保持緩慢連續(xù)，分層均勻鋪設(shè)，層厚60cm，澆筑至2m左右間歇1-2 h，為防止冷縫出現(xiàn)，待初凝前繼續(xù)澆筑，間歇過后，粘附在模板、鋼筋和預(yù)埋件表面的灰漿及時(shí)清除，確保了混凝土與鋼筋、埋件的有效結(jié)合，避免了模板表面砂漿硬化引起麻面。

混凝土澆筑采用輪班制，澆筑過程中，木工班組安排人員在空箱外墻及箱內(nèi)隨時(shí)檢查模板、支架等穩(wěn)固情況，如有變形、漏漿、螺栓松動，立即處理。鋼筋班組負(fù)責(zé)檢查鋼筋、變形通縫的位置，如發(fā)現(xiàn)移動，及時(shí)校正?；炷涟嘟M每臺振搗器配4名工人，分兩組輪換下倉振搗。倉上方安排2人用手提式送風(fēng)機(jī)向倉內(nèi)送風(fēng)保證倉內(nèi)空氣流通，防止倉內(nèi)悶熱缺氧。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)及強(qiáng)度驗(yàn)證

3.4.1 混凝土養(yǎng)護(hù)

空箱岸墻澆筑完成6h后，混凝土外露面采用土工布覆蓋，施工人員以降水井為養(yǎng)護(hù)水源，在墻體頂部布設(shè)DN20PE管，管身每隔10cm開設(shè)小孔，同一截面均勻開設(shè)4個(gè)，形成管道養(yǎng)護(hù)框架，自上而下均勻?yàn)⑺?。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)混凝土保持濕潤狀態(tài)。

3.4.2 強(qiáng)度驗(yàn)證

為保證混凝土質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，根據(jù)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB50164-2011）的規(guī)定，施工單位在混凝土原材料、配合比、施工過程及成型后的各個(gè)階段對質(zhì)量進(jìn)行控制和檢查。在混凝土澆筑過程中，做好各項(xiàng)取樣試驗(yàn)工作。坍落度檢查，每班在出料口進(jìn)行四次，在倉面進(jìn)行兩次?；炷猎噳K按規(guī)范要求取樣制件，并送至試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)養(yǎng)，齡期到后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測。

3.5 空箱填土配重

空箱岸墻澆筑完成并連續(xù)養(yǎng)護(hù)10 d 左右，經(jīng)試驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)初步檢測，混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%，開始空箱內(nèi)、外側(cè)填土工作。填土前將箱內(nèi)雜物清理干凈，土料采用松散土質(zhì)，并由試驗(yàn)室出具擊實(shí)試驗(yàn)報(bào)告，確定最大干密度和最佳含水量。土方回填嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求施工，具體要求如下：為避免土方回填過程中造成空箱滑移，空箱內(nèi)部填土完成后，再進(jìn)行后墻外側(cè)填土，回填土期間，降水井保持持續(xù)降水。回填土料不得參雜建筑垃圾、木料等其它雜物，并合理控制土質(zhì)含水量。采用輕型機(jī)具分層夯實(shí)，混凝土結(jié)合面涂刷粘土漿，壓實(shí)層高20cm左右，回填土分層同步進(jìn)行壓實(shí)度實(shí)驗(yàn)，確保壓實(shí)度及含水量滿足設(shè)計(jì)要求。

3.6 沉降、位移觀測

為及時(shí)掌握空箱岸墻澆筑完成，空箱內(nèi)、外側(cè)填土完成以后沉降、位移情況，在空箱岸墻施工過程中共設(shè)置4個(gè)臨時(shí)沉降標(biāo)點(diǎn)，2個(gè)位移沉降標(biāo)點(diǎn)，2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。各觀測點(diǎn)位置均作有標(biāo)記，且點(diǎn)位穩(wěn)固?？障涞装鍧仓瓿杉催M(jìn)行臨時(shí)沉降觀測，以后每加一次荷載觀測一次，工程完成后接測永久沉降標(biāo)點(diǎn)。

自2018年4月空箱底板澆筑完成至2018年7月空箱岸墻填土完成，共完成3次沉降觀測，2次位移沉降觀測，通過對觀測結(jié)果分析，平均沉降量為8mm，沉降均勻，未發(fā)生明顯差異沉降，同時(shí)考慮到觀測誤差，分析觀測結(jié)果，無水平位移。詳見表1、表2。

表1 位移、沉降觀測記錄

表2 臨時(shí)沉降觀測記錄

4.結(jié)語

空箱岸墻在高大水閘設(shè)計(jì)施工中，起到至關(guān)重要的作用?？障鋬?nèi)部填土充水，在調(diào)整地基應(yīng)力的同時(shí)，也節(jié)省了資源，同時(shí)保證了建筑物整體的穩(wěn)定性。在實(shí)踐中，充分體現(xiàn)了水利工程“先重后輕”的施工原則，制定專項(xiàng)方案并認(rèn)真落實(shí)，加強(qiáng)各道工序環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，及時(shí)做好位移沉降觀測，是保證工程建設(shè)質(zhì)量、運(yùn)行安全和及時(shí)發(fā)揮效益的有效手段。在建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等單位的大力協(xié)同下，阜陽市柳河閘除險(xiǎn)加固工程榮獲安徽省水利廳2020年度優(yōu)質(zhì)工程“禹王杯”，本人為主要貢獻(xiàn)人之一，謹(jǐn)在文末向參建的同仁致以深深的謝意。