何利芳

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东 广州 510635)

1 工程概况

石角咀水闸重建工程位于珠海市香洲区前山水道东侧出口，下连湾仔水道，距离澳门水道约4.6 km，西北连香洲城区，东南与澳门接壤。闸址距珠海市城区中心约12 km，距广州市中心约130 km，工程地理位置及对外交通见图1。本工程是一座涵盖挡潮、排水、御咸、航运和交通等功能的大型水利工程。主要建筑物包括拦河水闸、船闸、泵站、市政桥及两岸连接道路等。枢纽布置从右至左依次为10孔水闸总宽度145.00 m、排涝泵站挡潮闸总宽度31.25 m、江心洲总宽度32.60 m、5孔水闸总宽度72.20 m及船闸下闸首总宽30.00 m。交通桥布置在水闸的上游，两岸连接公路约1 km。水闸管理所仍位于江心洲现水闸管理所的位置不变，船闸管理所位于船闸下闸首左岸。本次重建工程虽然布置有船闸，是满足长远规划要求，但目前前山河段无通航要求，故施工期无通航要求及影响；取水口不在工程施工范围内，也不影响周围供水需求[1]。

图1 石角咀水闸重建工程地理位置

2 工程地质条件

区域位于珠江三角洲断陷区南缘，珠江口西岸，西部有西江磨刀门出海口，南临南海。区内原为浅海环境下的古海湾，孤立海岛分布其间，随着时间的推移，大量泥沙不断淤积，浅滩逐渐升高，岸线向南推进，孤岛与平原相连，形成现今低山丘陵与三角洲冲积平原相间分布的地貌形态。

闸址区位于前山河出海口附近，地貌类型主要为海陆交互沉积形成的三角洲平原地貌。地形平坦、开阔。水闸西面为南屏山，山脊走向为NEE-SWW，山脊高程100 m～200 m。水闸东部为跨境工业园，房屋建筑密布，地面高程一般为1.0 m～5.0 m。

3 施工导流方案设计

3.1 导流时段及导流流量

前山河流域洪水主要通过中珠联围内的大涌口水闸、广昌水闸、洪湾水闸和石角咀水闸等4座排水闸排除。石角咀水闸排水占整个中珠联围的55%，广昌水闸占排水总量的6.15%，考虑到广昌水闸改扩建工程与石角咀水闸重建工程可能存在工期重叠，如果石角咀水闸施工期间，广昌水闸亦因施工期影响不能导流，石角咀水闸需承担60%的分流流量，所以石角咀水闸全年及分期施工洪水及闸上水位可能会出现广昌水闸参与导流或不参与导流两种工况。石角咀水闸全年及分期施工洪水特征值见表1。

表1 石角咀水闸全年及分期施工洪水特征值

本工程若选用全年导流，施工洪水流量较大，可全年施工，施工时间充裕；而11月～次年2月洪水流量最小，但时段太短，难以安排组织施工。根据本工程布置及现场导流条件，初步确定一期施工选用10月～次年4月的导流时段，二期施工选用全年的导流时段[2]。

3.2 导流方式

本工程有一非常有利的施工导流条件就是利用现有的河中江心岛将项目划分为左右岸实施，也就是分期导流。

(1)一期施工导流

第一期(第1年10月～第2年4月)先于江心岛右侧河道(主河道)中施工一期上下游横向围堰封闭形成基坑，于第一个导流时段内完成右岸12孔水闸、泵站及右岸建筑物，此施工时段利用现状左岸8孔旧闸及船闸控制上游水位及导流。一期导流期主要完成水闸闸顶(含泵站防潮闸)以下的主体结构、上下游两侧翼墙、安装调试好水闸闸门；同时泵房进水池(含闸门)、泵房、出水池完成形象在拆除一期围堰后应具备挡水条件。

左岸现状8孔旧闸闸孔净宽5 m，底高程为-2.91 m；旧船闸净宽14 m，底高程-3.2 m，一期导流总净宽为54 m。根据表2当发生10年一遇施工期洪水，10月～次年4月闸下水位为0.65 m，当过闸流量选择广昌水闸参与导流流量为628.6 m3/s时，经计算得出相应闸上水位为0.9 m，壅高0.25 m，未超过水闸上游警界水位0.9 m，故该导流方式可行。当过闸流量选择广昌水闸不参与导流流量为685.8 m3/s时，经计算得出相应闸上水位为1.02 m，壅高0.37 m，超过水闸上游警界水位0.9 m，故广昌水闸不参与导流将造成上游围内受淹，统计见表2。

表2 施工导流闸上水位计算表

本一期导流需利用旧船闸参与导流，考虑现船闸现状多年未通航，需先清淤后过流，考虑船闸及其上下游共500 m范围内清淤厚1 m。并且要调试上下闸首闸门确保在一期导流期间能正常启闭，满足排水及挡潮功能，故更换现状船闸上下闸首人字门的启闭设备，选用型号为QRWY-2×800/2×400-3.0-B的液压启闭机及动力站，上下闸首各一套，共2套。同时需拆除现状下闸首封堵闸门及下游引航道中的封堵桩[3]。

(2)二期施工导流

第二期(第2年5月～第3年12月)于江心岛左侧河道中施工二期上下游横向围堰封闭形成二期施工基坑，于第二个导流时段内完成左岸5孔水闸、船闸及左岸建筑物，施工项目较复杂，此施工时段利用一期建成的右岸10孔新闸过流控制上游水位及导流。

右岸12孔，过流10孔，新闸闸孔净宽12 m，底高程-3.5 m，二期导流总净宽为96 m。根据表3所示：当发生10 a一遇施工期洪水，全年时段闸下水位为0.65 m，过闸流量选择广昌水闸参与导流流量为1195 m3/s时，经计算得出相应闸上水位为0.767 m，壅高0.117 m，未超过水闸上游警界水位0.9 m，该导流方式可行。当过闸流量选择广昌水闸不参与导流流量为1287 m3/s时，经计算得出相应闸上水位为0.797 m，壅高0.147 m，未超过水闸上游警界水位0.9 m，该导流方式亦可行，统计详见施工导流闸上水位计算表3。

本工程闸下游围堰由于受外海潮位影响，围堰需满足表2中外海10 a一遇10月～次年4月潮位2.16 m；闸上游围堰需满足表3中当水闸下闸挡潮时可能出现的10 a一遇全年时段闸上最高水位1.96 m。

3.3 导流建筑物

(1)导流建筑物布置

根据主体建筑物的布置特点及地形、地质条件等进行布置：

第一期(第1年10月～第2年4月)布置一期上下游横向围堰封闭右侧河床形成一期基坑，利用现状左岸8孔旧闸及船闸控制上游水位及导流，导流流量628.6 m3/s。

第二期(第2年5月～第3年12月)布置二期上下游横向围堰封闭左侧河床形成二期基坑，利用一期建成的右岸10孔新闸控制上游水位及导流，导流流量1195 m3/s。

导流建筑物布置详见图SL 1924CT-910-02～03[4]。

(2)导流建筑物型式选择

施工围堰可选用钢板桩、钢筋砼、土石围堰等结构。

①钢板桩围堰。钢板桩围堰有结构断面小，占用河床少，可水下施工，但造价高，施工难度大，遇河床存在抛石孤石难以进行下去等特点。由于单根钢板桩最长为18 m，一般建议5 m～6 m高度以下的围堰根据地质情况选用。

②钢筋砼围堰。钢筋砼围堰有可靠性高，结构断面可控制更小，但造价高，需干地施工等特点。可根据不同的挡水高度选用不同的挡墙形式，多用于分期导流并可在一期围堰保护下实施的二期纵向围堰。

③土石围堰。土石围堰占用河床断面大，但施工简单，造价低，为河床水下填筑围堰常规应用。

④围堰形式比选。本工程利用江心洲左右岸分期实施，只需设置拦河上下游横向围堰，一二期上下游横向围堰高度在5.8 m～7.5 m之间，此高度范围适宜采用土石围堰。故本阶段选用膜袋砂围堰及填土围堰经比较后确定。

(3)堰顶高程的确定

围堰堰顶高程=设计洪水静水位+堰顶超高。本工程一二期施工围堰按10年一遇相应时段施工洪水水位加安全超高0.5 m、风浪壅高0.006 m以及波浪爬高0.734 m，经计算围堰堰顶高程为：一期上游围堰堰顶高程为2.8 m，一期下游围堰堰顶高程为3.4 m；二期上游围堰堰顶高程为3.2 m，二期下游围堰堰顶高程为4.0 m。施工导流特性见表3。

表3 施工导流特性表

4 导流工程施工

一期围堰：第1年9月开始施工，为争取时间，拟设两个工作面分别从上游、下游右岸同时施工，于江心岛处合拢，围堰在第1年10月底前填筑完成。二期围堰：第2年5月开始施工，亦设两个工作面分别从上游、下游江心岛开始同时施工，于左侧河岸合拢，围堰在第2年6月底前填筑完成。

(1)膜袋砂围堰填筑

充填膜袋砂采用人工铺设、定位土工膜袋，充填所需砂料由外购砂料场提供，泵砂船运至充填区，吹填至围堰填筑位置，模袋按照一次充填→迸浆→二次充填→再二次进浆→袖口部位人工补镇的顺序填至设计高程，保证袋体充填饱满度不大于85%，厚度控制在400 mm～500 mm之间，充填体干密度不得小于14.5 kN/m3。

防渗土工膜由船运、潜水员配合铺设。

一期围堰抛填块石从Ⅲ1外购石料场购买，由2 m3挖掘机挖装15 t～20 t，自卸汽车运至工区，水下部分由小船运、潜水员配合抛填，水上部分由人工装8 t～12 t自卸汽车运输至施工面，人工抛填[5]。

二期横向围堰的填筑砂料、石料部分可利用一期围堰的拆除料，不足部分从外购料场购买，施工工序同一期围堰。

(2)围堰拆除

一、二期横向膜袋砂围堰拆除：水上挖掘机配合破膜及拖膜拆除围堰，堰体由自吸式泵砂船吸运至指定弃渣场统一由政府调配再利用，不列入永久弃渣量。

5 结语

本工程隶属中山市管理的前山河石角咀水闸，位于珠海繁华的城区内，又处在与澳门边防交界，现状旧闸连通两岸的国防公路。水闸左岸上游为武警法二支队营区，下游为珠澳跨境工业园区，水闸右岸下游为边防巡逻及瞭望塔区。在对工程建设条件进行深入分析的基础上，提出了施工导流布置方案：利用现有的河中江心岛将项目划分为左右岸实施分期导流，为珠海市的发展提供必要的水源保证，更重要的是解决了居民生活供水问题。石角咀水闸重建工程导流标准和导流方案的成功运用，将会为其他类似重建工程提供宝贵的借鉴。愿我国的水电事业蓬勃发展。