合山水閘除險加固圍堰工程設(shè)計與施工分析

摘 要：江門市合山水閘樞紐工程位于開平市蜆岡鎮(zhèn)潭江主干流中上游河段，距恩平市區(qū)恩城鎮(zhèn)40km，距開平市區(qū)三埠25km。合山水閘于開工建設(shè)至今已30多年，經(jīng)安全鑒定，工程運用指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行除險加固才能達(dá)到正常運行，文章對合山水閘除險加固圍堰工程設(shè)計及施工過程遇到的問題進(jìn)行了詳細(xì)地分析。

關(guān)鍵詞：水閘；圍堰設(shè)計；施工；問題；解決方案

1 工程概況

1.1 工程簡介

江門市合山水閘樞紐工程位于開平市蜆岡鎮(zhèn)潭江主干流中上游河段，距恩平市區(qū)恩城鎮(zhèn)40km，距開平市區(qū)三埠25km。合山水閘樞紐工程是潭江流域規(guī)劃綜合治理，上堵下疏、中間分級整治、梯級開發(fā)的第九級工程，閘址以上集雨面積1383.8km2，最大過閘流量為4972.1m3/s，是一宗以灌溉為主兼顧防洪、供水、發(fā)電、航運綜合利用的大型水閘樞紐工程。潭江發(fā)源于陽江市牛尾嶺山，干流自西向東流經(jīng)恩平市、開平市并在新會區(qū)的環(huán)城圍溟祖咀附近折向南流，在崖門口出南海，貫穿整個江門市。

1.2 水文氣象

江門市合山水電站位于廣東省開平市蜆崗鎮(zhèn)潭江干流上游合山河段，距開平市區(qū)25km，距恩平市恩城鎮(zhèn)41km，水電站總集雨面積1383.8km2，干流河長77.33km。潭江是珠三角水系的一級支流，位于東經(jīng)111°56′21′′～113°03′14′′，北緯22°0′0′′～22°45′56′′，流域面積6026km2，主河道長248km，上游多高山峻嶺，植被良好，雨量充沛，水資源豐富。

本流域地處北回歸線以南，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，夏季以東南季候風(fēng)為主，冬季以東北季候風(fēng)為主；氣候溫和，日照時間長，終年無雪，無霜期長。據(jù)統(tǒng)計，多年平均氣溫22℃，極端最高氣溫39.2℃，極端最低氣溫-0.7℃，多年平均相對濕度80%左右。

1.3 工程地質(zhì)

本區(qū)大地構(gòu)造屬華南褶皺系（Ⅰ級），粵北、粵東北～粵中拗陷帶（Ⅱ級），粵中拗陷（Ⅲ級）的增城～臺山隆斷束（Ⅳ級）的西南部。

區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，北西向、北東向、近東西向、近南北向斷裂及褶皺構(gòu)造均發(fā)育，它們構(gòu)成了本區(qū)的構(gòu)造格局，并控制了第四系沉積層的分布和厚度，尤以北東向恩（平）-從（化）斷裂規(guī)模最大，距場區(qū)最近，影響最大。

站址區(qū)第四系覆蓋層厚度普遍小于3m，土類型以中粗砂、礫砂、填土和殘積土為主，多屬中軟土。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），閘址區(qū)地震動反應(yīng)譜特征周期調(diào)整為0.45s。

2 工程施工與設(shè)計

2.1 水閘除險加固工程主要項目

更換水閘和船閘工作閘門、重建水閘工作橋、新建水閘船閘啟閉室、閘室加固、重建上游鋪蓋和下游消能防沖設(shè)施、加固西閘交通橋、更換水閘船閘機電設(shè)備、新建及加固水閘護(hù)岸、改建防汛公路、新建管理房、新建自動化監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

2.2.1 圍堰設(shè)計

施工導(dǎo)流上下游橫向圍堰均采用土圍堰。閘下施工期最高水位為3.04m，根據(jù)施工期過閘流量、閘下水位，分別計算利用西閘和東閘導(dǎo)流時的閘上施工期水位，經(jīng)計算，一期上游圍堰施工洪水位為3.38m，二期上游圍堰施工洪水位為4.05m。導(dǎo)流圍堰堰頂寬度均為4m，一期上游圍堰堰頂高程為4.10m，二期上游圍堰堰頂高程為4.80m，下游圍堰堰頂高程均為3.80m，邊坡1：2.5，圍堰迎水坡采用復(fù)合土工膜防滲，0.5m厚砂袋護(hù)坡，砂袋高出堰頂0.5m，做為防浪墻，堰基表面有沖刷出來的砂層時需將其挖除，然后堰身填粉質(zhì)粘土。一期上游圍堰在圍堰上游堰基做截水槽并鋪設(shè)防滲土工膜一層，截水槽底寬2m，深2.50m，邊坡1：2.5。二期上游圍堰右岸42m范圍采用高噴灌漿防滲墻做堰基防滲，灌漿孔底部進(jìn)入強風(fēng)化粉砂巖約1m即孔底高程為-5.40～-4.40m，頂部伸入堰體內(nèi)約1.5m，灌漿孔沿堰體中心線布置一排，孔距1.5m，灌漿材料為純水泥漿，灌漿采用雙管旋噴樁。

2.2.2 圍堰復(fù)核計算

根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》，堰頂高程=靜水位+波浪爬高+安全超高，本工程采用土石圍堰，圍堰級別為4級，安全超高為0.5m。圍堰邊坡抗滑穩(wěn)定系數(shù)不小于1.05。波浪爬高根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》相關(guān)公式計算，圍堰抗滑穩(wěn)定計算采用瑞典圓弧法，圍堰高程及穩(wěn)定復(fù)核計算成果見表1。

表1 圍堰高程及穩(wěn)定復(fù)核計算成果表（單位：米）

3 現(xiàn)場施工過程中遇到的問題及解決方案

3.1 工程預(yù)算問題

工程預(yù)算中缺少圍堰土方材料費，需另行考慮土方購置問題。

解決方案：由于工程施工現(xiàn)場附近有三個土料場，分別是13公里的金雞，7公里的蜆岡，0.5公里的合山，因此，取合山江心島原山頭作為土料場，開挖山頭取土填筑圍堰。

方案實施效果：不用增加土方材料費就能提供足夠土料填筑圍堰，既節(jié)省了預(yù)算的開支，又有足量的土料進(jìn)行填筑圍堰。

3.2 工程交通問題

本工程對外交通方便，東、西泄洪閘均有交通橋與縣級公路連接，西閘交通橋現(xiàn)已成危橋，禁止重車通行，故工程對外交通重車均從東閘交通橋通過，但由于東閘交通橋限寬、限重因素，原兩交通橋無法通行工程車輛。

解決方案：經(jīng)過對車輛載重、橋身的限重以及圍堰設(shè)計的綜合考慮，決定將圍堰原設(shè)計頂寬4米增加到6米，用于臨時交通通道。

方案實施效果：工程車輛行駛圍堰臨時交通通道，保證原兩交通橋安全。因此，在預(yù)算方面就應(yīng)該相應(yīng)增加。

3.3 工程滲水問題

圍堰填筑完成后，滲水情況嚴(yán)重，使用9臺合共51.5kw水泵抽水也未能抽干基坑積水，致使基坑內(nèi)的水下工程無法施工。

解決方案：經(jīng)過對圍堰填筑設(shè)計以及滲水情況的綜合分析，決定以增加上游圍堰鋼板樁的方式來解決滲水問題。

方案實施效果：能較好地防止?jié)B漏，基坑內(nèi)水位能滿足水下工程施工要求。因此，在預(yù)算方面就應(yīng)該相應(yīng)增加。

4 結(jié)束語

綜上所述，合山水閘除險加固圍堰工程雖是除險加固工程中一項臨時工程，但其是工程施工的前提、安全的保證，是整個工程的重要關(guān)鍵部份。圍堰從設(shè)計、施工到完工，整個過程都要求我們參建各方結(jié)合實際，用自己的專業(yè)知識和經(jīng)驗相互合作，解決工程上遇到的各種問題，力爭把圍堰工程按時、按質(zhì)完成，確保整個合山水閘除險加固工程安全進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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