罗裕综

（广东省佛山市顺德区容桂街道城建和水利办公室，广东 佛山 528000）

1 工程概况

某水闸工程为重建新塘闸站，闸孔净宽5 m，过闸流量设计为14.95 m3/s；电排站设计流量为5.56 m3/s，安装2 台1000ZLB-125型立式轴流泵机组，配套电动机额定功率220 kW；装机总容量为2×220 kW=440.00 kW。该水闸工程根据地形地质条件，对建筑物进出水条件进行考量，分析工程围堰和布置厂区场地等条件因素，选择重建的闸站在原新塘水闸闸址上，设计水闸与排涝泵站一体式的堤身。工程纵轴线遵循原有纵轴线，横轴线设计原则是方便施工交通、满足围堰的施工，在原水闸内江侧布置，距离原有新塘水闸顶交通桥10.00 m 的位置。该闸顶交通桥两侧新堤段高程与新闸顶为6.20 m，同时延伸到两岸平顺连接原有堤面，形成完整的防洪体系，整体设计标准为一级防洪。

2 工程的总体规划

2.1 一期围堰工程规划

2.1.1 考虑改变围堰导流方式

改变以后能够显著缩短工期，可以确保此工程项目在枯水期内完工，以履行约定的合同工期。左移纵围堰可以提升施工高程，减小纵围堰的建设难度，整体安全性得以保障，而且闸体的大部分工程皆在非汛期施工，有效减轻了二期围堰度汛的压力。进行整体浇筑闸室底板，让底板的施工质量得以保障，大大减少了混凝土浇筑次数以及混凝土施工缝。

2.1.2 围堰导流方式更改的弊端分析

施工强度有所加大，工程安排更加紧张，施工费用相应提高。基于渠底会形成很大冲刷，必须进行干砌石护底，为了强化抗冲性，可以利用混凝土灌注减小糙率，但面对特大洪峰，存在很大的风险，要实施的预案在预留缺口处放水。伴随基坑施工进度，导流明渠和纵向围堰的安全会受到影响。可以考虑在基坑内预留4.50 m宽的作业面，方便开挖时安置钢管护臂桩，同时有必要在围堰相邻基坑侧安置密排钢管桩，预防基坑有深度后外露的钢管挤出桩身。

所以按照该水闸工程节点工期和整体工期需要，拟调整原有招标文件规定的纵向围堰工程位置，将纵向围堰向闸室左边转移，更方便整体闸室的建设，保证充足的时间进行上部闸室结构施工。可以在纵向围堰内侧预留4.50 m宽的作业面，纵围堰左侧留10 m 宽的导流明渠，并进行干砌石保护以应对水流冲刷。基于闸室底板左边与围堰较近，为了确保纵围堰在施工过程中的安全，针对纵围堰设计考虑布设12 m 长的密排钢管桩。一期工程围堰长度分别为：外围堰74 m、内围堰40 m，纵围堰33.60 m。

2.3 二期围堰的规划

二期围堰施工量包括左岸上下游的连接堤段以及刺墙等，计划二期围堰的施工在一期围堰拆除后进行，必须在施工期做好防汛工作。下游围堰所需的钢管桩可以利用一期围堰拆除的钢管桩，可以利用松木桩实施上游围堰打设。纵围堰设计采用边墩，二期围堰的结构等同一期围堰。工程用材包括：φ219 mm 钢管桩588 根；7.50 m 长对拉圆钢1 305 根，28a 槽钢750 m；4.50 m长的20a槽钢334 m，松木桩393根；竹篱笆2 260 m3；无纺土工布1 070 m2；土方20 000 m3；抛石2 000 m3。

3 重建闸站基础工程中钢管桩围堰施工技术

3.1 围堰设计

3.1.1 设计标准

按照当地潮汛和水文特点，并结合设计招标文件以及该水闸项目的具体施工位置，围堰标准选择5年一遇。施工围堰高潮位设计3.44 m，顶高程设计为4 m，围堰顶部预留超高0.55 m，施工时必须达到6 m以上，并预留抢险空间。导流标准按照非汛期5年一遇的设计，大约流量为58.60 m3/s，该工程均在枯水期进行水下部分结构施工。基于狭小的施工场地，设置后过水面积的最小断面为18.65 m2，混凝土护坡糙率为0.015，明渠底高程按0.50 m设计，渠道坡降1：2 000，下游根据非汛期潮水位的1.57 合并计算，该导流明渠流量为42 m3/s，设定流速2.03 m/s，对应上游的洪水位为4.24 m，足以符合原设计枯水期的流量标准。

3.1.2 围堰布置

按照工程现场的具体状况以及闸室设计结构的标准，考虑在水闸出口防冲桩外出布设外围堰，与防冲桩的净距离为2.50 m，在上游混凝土护坦的上游侧边线处设置内围堰，预留作业面4.50 m。

3.1.3 结构形式

基础利用土方填平到0.50 m的高程。土方开挖可以利用上游接线工程河道进行，在填土的过程中布设围堰桩。基于紧迫的工期，结合同类闸室的阳光围堰施工经验，更考虑到增加抗弯性能，决定把原设计的40a 槽钢改为φ219 mm 的钢管桩。基于主体为淤泥质粉砂土的较好地质，所以，将钢管桩入土深度和外露长度的比值可设置为1.50～1.00 之间。根据围堰的高度调整钢管打设的总长度，通常为11.50～16.50 m。围堰结构设计可选择钢管围令，横向必须确保对拉的两排钢管，其他的对拉采用圆钢，让整体结构稳固。双排钢管桩围堰结构图，如图1所示。

图1 双排钢管桩围堰结构图

反滤可采用无纺土工布，设定潮位的平均高度为1.50 m，在高度以下利用黏土闭气，方便固结；1.50 m以上部分利用2 m宽的黏土芯墙，利用黏土实施两侧的闭气。围堰的宽度因为自然的地理条件限制，只能根据原设计4.50 m宽布设。围堰顶的设计，必须考虑预留抢险的空间，并且可以考虑加高子围堰，必须是钢管高出设计高程50 m的标准。

在围堰的整体工程中，要重点保护基坑侧，施工顺序要科学合理；务必先进行基础桩灌注，实现加固地基、保护围堰的作用。开挖方式利用分层进行的水力冲挖，必须保证足够地放坡，并要注意边坡的稳定状态，方便随时实施保护手段。

3.1.4 地基整体稳定计算

该围堰工程设定的水位组合条件，为抵御5年一遇最高洪水位，设计围堰以外水位4.22 m，围堰以内不设水位，河床底高程为-2.40 m。为了确保工程安全，可以忽略钢管框架的阻滑作用。

3.1.5 渗流稳定计算

如图2所示，设定管涌范围为B，作用其上的所有渗透压力为J，计算公式为：

图2 渗流破坏计算简图

式（1）中：h表示水头损失的区域，在范围B内从镇压层顶面到堰底，取h≈hw/2；γw表示水的容重；发生流沙的区域设定为B，按照以往经验，会最先发生的区域为距离坑壁大约埋入堰体一半深度内，约等于公式为B≈D/2。土体水中抵抗渗透压力重量计算公式为：

W=γ′DB=5.80×4.00×2.00=46.40 kN（2）

式（2）中：γ′表示土的浮容重；埋入堰体的深度设定D。要避免发生管涌，必须符合W＞J 的要求，则必须满Ks=46.40÷9.80=4.70，符合设计中抗渗流稳定性标准。

3.2 钢管围堰施工

3.2.1 施工技术标准

基于文章介绍的水闸围堰工程不具备设计标准的坝顶高度，在施工中务必要进行二次加高的工序。以弧形结构作为加高顶部的结构形式，可以采用从C15混凝土浇筑施工。设计规格为1.14 m 宽、2.12 m 高，加高之后的围堰高程为237.10 m。应该将防浪墙设置在坝顶部分的上游位置，防浪墙为混凝土结构，34 mm 的厚度，下游有必要设置0.80 mm 的钢管制成的围栏。在工程建设中必须重视新建设的围体结构混凝土浇筑的施工过程，围堰混凝土浇筑程序见图3。针对新旧坝体的结合处，必须进行凿毛和冲洗施工，确保良好的连接性能。

图3 围堰混凝土浇筑程序图

3.2.2 具体施工方式

钢管桩围堰施工：进行土方填筑时，土方开挖施工应该在河道的上游部分进行，而且还要将钢管桩打入施工位置，打入施工利用平板驳运输，以确保钢管打入的质量。另外，必须利用人工操作进行焊接钢管、铺设土工、对接圆钢等工序，对于重要的开挖填筑工序，可以选择小型水上挖掘机进行，确保工程质量达标。

围堰施工排水：可以利用抽水机、泥浆泵、潜水泵等设备进行围堰工程的排水工作，必须确保全部设备性能都满足使用的需求，最大限度地保证排水质量的合格。另外，进行现场的监督管理也是不可或缺的，这样可以确保抽水之后围堰结构具备足够的稳定性与安全性，杜绝围堰发生漏水、渗水等结构性的问题，并且要通过查看掌握围堰的结构变化状况，以及时地发现其中存在的缺陷和隐患，一旦发现问题就要进行准确、果断地处理。

围堰拆除施工：直到防渗板、混凝土灌注桩以及钢筋混凝土闸墩等工程环节全部完工而且可以满足工程设计以及通水的要求后，就可以全部拆除围堰结构，这样有效提升施工的效率和工程质量，而且及时进行二期围堰工程的施工，确保整个水利项目如期完成。

4 重建闸站基础工程中钢管桩围堰施工质量控制措施

4.1 工程质量管控措施

构建科学合理的质量保证体系，并一丝不苟地落实体系中的责权。每个项目环节都要做好技术交底，让操作者清楚地知道工序规范和质量标准。认真落实“三检制度”施工程序，必须经过监理工程师审核同意并签字后方可进行下一道工序。施工资料整理必须到位，促进工程技术法规的落实，虚心接受监理部门和业主的监督检查。

4.2 工程质量保障措施

钢筋质量。此工程所用钢筋主要来自比较信赖的厂家，钢筋的规格从Ф8～Ф25 之间，都附带生产厂家的产品质量证明书，按照工程的进度要求进行两批进场，同时对材料的工艺性能和力学性能进行严格检验，其中Ф8～Ф25 型钢筋进行12 组的力学性能检验，Ф16～Ф25型钢筋进行6组焊接接头检验，检验结果符合标准要求。

橡胶止水产品质量合格证明一应俱全，并进行一组取样送检，结果显示各项指标都满足要求。

所采用的混凝土的配合比、水泥、碎石、砂等都具备生产厂家出示的物理性能和设计检验报告。另外，在施工过程中始终严格按照工程规范对混凝土试块进行送检和抽查，没有发现任何质量问题。

闸室主体两侧主堤的回填土及内外江连接段建筑物两侧土方回填，完全符合设计要求。内江连接段建筑物两侧土方填筑全部使用利用方、施工单位自检127 组，利用方填筑压实度为0.94～0.98，委托清远市水利水电工程质量检测有限公司抽检5 组，干密度值为1.48～1.58 g/cm3，压实度为0.95～1.10，填土的干密度都符合工程要求。

5 结语

通过以上重建水闸工程案例介绍可以看出，围堰是水闸工程的主体结构，该技术的应用效果是良好的，可以在相关的水利工程中推广。但也要强调的是，基于围堰具有挡水的关键作用，是水利工程安全的重要保障，所以加大监督和监管的力度是必不可少的，以确保该部分结构符合工程耐久性、强度等诸多方面的要求，提升水利工程整体的使用性能。水闸工程利用钢管围堰技术施工，具备工程进度快、无须考虑加荷速率因素，加之小断面、小空间占用等优势，更适合布置导流。所以，如果能把该施工技术的优点得以发挥，必将对城市防洪和基础设施建设作出巨大贡献。