寧德市東湖塘二十五孔水閘除險加固工程施工導流方案探討

阮元會

(寧德市溪南半島開發有限公司，福建 霞浦 355100)

1 工程概況

寧德市東湖塘二十五孔水閘位于寧德市城區東湖塘東南角金蛇頭村附近，坐落于東湖塘地面庫的入海口，為雙向排澇擋潮閘，是一座集擋潮排澇、景觀蓄水及保證泄洪安全的水閘工程。其上游是東湖塘地面庫，水閘控制流域面積為180 km2，塘周南、北側為寧德市新城區。下游與三都澳海灣相連，在外海潮位較低時通過東湖塘25孔水閘及南大塘4孔水閘排入海灣。原有閘室總寬度約123.9 m，共計25孔，閘孔共設25扇平板混凝土閘門，閘門孔口尺寸3.8 m×5.2 m(寬×高)，工程于1965年4月竣工。水閘位置見圖1。

圖1 寧德市東湖塘二十五孔水閘位置圖

除險加固后的閘室總寬度118 m，共計9孔，每孔凈寬10 m，共設9扇工作閘門，為平板鋼閘門，閘門孔口尺寸10 m×10.46 m(寬×高)，除25#孔底板和閘墩，其余閘孔底板和閘墩均拆除重建。新閘閘室向東湖塘內港平移10 m，閘槽段閘墩位置大部分位于舊閘閘室上游，外港車行交通橋段閘墩位置完全于舊閘啟閉房范圍重合。項目合同總工期 26個月。關鍵節點工期：一期工程開工10.5個月后，閘門具備運行條件，二期工程開工12個月后，閘門具備運行條件。

2 工程條件

2.1 水文氣象

寧德市的氣候屬亞熱帶季風濕潤氣候，城區雨量充沛，處于海岸暴雨中心，年平均降雨量達2046 mm，降水量主要集中在春夏季的3月～9月。其中5月～6月為梅雨季節，8月～9月主要為臺風雨及雷陣雨。上游金溪、南際溪、小東門溪等流域來水直接排入新城區中心的東湖塘地面庫，上游溪流的平均坡降為18‰～50‰，外海為半日潮型，潮流為往復流。設計洪水成果數據見表1。

表1 設計洪水成果表

2.2 閘址地質條件

二十五孔閘閘址是利用金蛇山東北段鼻梁狀山脊開鑿形成的，河道及兩岸坡可見弱風化基巖大面積裸露，基巖巖性為細粒鉀長花崗巖，屬工程堅硬巖類，工程地質條件較好。兩岸地表及閘址上下游河道表面主要為第四系人工堆積、破殘積、沖洪積及海積地層覆蓋。左岸管理房及臨河側護岸岸線地基土層主要為填土、淤泥等，下伏強～弱風化花崗巖。閘址地質構造簡單，以節理裂隙發育為主，未見大的斷層發育。

3 施工導流設計

3.1 導流標準

本工程為Ⅱ等工程，其主要建筑物攔河閘為2級建筑物，根據《水利水電工程施工組織設計規范》[1](SL303-2017)規定，相應的臨時導流建筑物為4級。初步設計文件[2]上下游橫向圍堰采用充灌砂袋圍堰，縱向圍堰采用C15埋石砼圍堰，內河洪水標準按10 a一遇全年洪水遭遇多年平均高潮位控制，水面高程為3.9 m，堰頂高程4.5 m；外江以10 a一遇最高潮位加同頻率的風浪爬高作為控制標準，水面高程為5.3 m，堰頂高程5.8 m。

3.2 導流方案

參考業內水閘改造重建工程施工導流經驗[3-5]，根據水閘地理位置、使用功能、地形、水文和交通條件，綜合考慮本水閘除險加固工程位于東湖塘主要的入海出口，閘址位置河床較寬且周邊無開闊場地，同時工程施工期間，還需兼顧擋潮和泄洪排澇的功能，因此施工導流方式選擇采用二期導流、二段施工、閘孔泄流的方案。

將工程分為左右岸閘段，靠金蛇鼻側為左岸閘段，包括新建4孔閘室及其相應的上下游段結構物，寬度為52.4 m。鄰金蛇頭村側為右岸閘段，包括新建5孔閘室及其相應的上下游段結構物，寬度62.4 m。采用圍堰將左岸河床圍護，并修建新閘左岸閘段；施工期間，河水從被圍堰束窄的舊閘的右側閘孔通過，為保證內河的安全，在外海潮水位較高時，可通過關閉舊閘右側閘段的閘門來擋潮；待左岸閘段建成后，先拆除左岸河床圍堰再修筑右岸河床圍堰，形成有效圍護后修建新閘右岸閘段；施工期間，湖水從已建成的新閘左河床岸閘段閘孔通過，在外江潮水位較高時，可通過關閉新閘左側閘段的閘門來擋潮。由于現有兩岸交通只能通過舊水閘交通橋通行，為保證工程區域周邊群眾正常通行的需要，要在舊水閘拆除前，搭設連接左右岸的交通鋼便橋。

3.3 施工導流程序

導流第一期工程(左岸)：首先實施第一期上下游充灌砂袋橫向圍堰，橫向圍堰堰頭(靠河床側)與舊水閘之間先砌筑袋裝砂土子堰，形成初期閉合圍護后，在子堰靠基坑側，與子堰平行方向澆筑埋石砼第一期縱向圍堰。當第一期橫、縱向圍堰銜接閉合后，拆除子堰，河道水流通過被圍堰束窄后的右側河床，經舊閘右岸閘段導流。隨后，組織新閘左岸閘室施工段閘室和上下游結構物全段施工，待新閘左岸閘室施工段的閘門具備運行條件后，拆除第一期導流圍堰。導流第一期工程圍堰平面布置見圖2。

圖2 一期施工導流圍堰平面圖

導流第二期工程(右岸)：第一期導流圍堰拆除前，先在基坑內修建第二期縱向埋石砼圍堰。第二期縱向圍堰順水流方向與已經建成的新閘左岸閘段墩墻銜接。然后拆除一期導流圍堰，再實施第二期(右岸)上下游橫向充灌砂袋圍堰。第二期橫向圍堰與已建成的縱向圍堰銜接閉合后，河道水流通過被圍堰束窄后的左側河床，經新閘左岸閘段導流。隨后組織新閘右岸閘室施工段段閘室和上下游建筑物全段施工，待新閘右岸閘室施工段的閘門具備運行條件后，拆除第二期導流圍堰。導流第二期工程圍堰平面布置見圖3。

圖3 二期施工導流圍堰平面圖

3.4 圍堰方案

3.4.1 橫向圍堰

考慮橫向圍堰采用土石拋填圍堰方案，大量的土石方拋入海中，占地空間大且污染嚴重，容易造成灘涂及海上養殖物損失。結合閘外海運條件便利，選擇充灌砂袋圍堰方案。上游充灌砂袋圍堰堰頂高程3.0 m，堰頂寬6.0 m，迎水坡1∶1，背水坡1∶1。下游充灌砂袋圍堰堰頂高程5.8 m，堰頂寬6.0 m，迎水坡1∶1.5，背水坡1∶1.5。充灌砂袋施工工藝簡單，使用的海砂通過船運從下游海面進入。

3.4.2 縱向圍堰

考慮水閘上游塘內水位可以通過舊水閘控制水位在較低位置運行，子圍堰規模小，容易完成縱向埋石混凝土澆筑施工，因此上游縱向圍堰采用C15埋石砼圍堰的方式，圍堰堰頂高程3 m，堰頂寬2.0 m，迎水坡1∶0.35，背水坡1∶0.4。

考慮下游圍堰施工直接受到潮水位影響，若采用埋石混凝土結構，澆搗混凝土需在退潮位時進行施工，每天施工時間僅為4 h～5 h，且在小潮時無法施工。現有進場道路無法滿足商品混凝土供應車輛通行需要，進行自拌混凝土，因澆搗方量大，圍堰完成需30天左右。結合水閘下游地質情況(巖基)，優化下游圍堰采用沉箱與沖灌砂袋相結合的圍堰方式。圍堰寬度10 m，高度7.8 m，在兩側采用18號工字鋼間距600 mm豎向布置，橫向采用63×63角鋼加固，兩側的工字鋼圍欄采用18 mm鋼絲繩對拉緊固，在圍欄中間采用沖灌沙袋填充，形成沉箱形式的圍堰。圍堰斷面見圖4。調整后的圍堰施工簡易，極大的壓縮了縱向圍堰施工時間。

圖4 下游縱向圍堰斷面圖

3.4.3 下游縱向圍堰施工工藝

圍堰所在基底為不平整的巖基，在施工圍堰前，采用C25混凝土對基底進行找平，同時進行圍堰兩側工字鋼護欄的焊接。護欄的焊接在岸上進行，在找平完成后采用吊車將焊接好的護欄按照圍堰位置進行吊裝加固，護欄安裝完成后即進行第一道鋼絲繩的安裝，隨后開始充填第一層沖灌沙袋，在完成第一層沖灌沙袋后再安裝第二層緊固鋼絲繩，與下游橫向圍堰連接處采用搭接的方式，與原有舊閘連接方式為直接插入13#閘孔內，如此交替施工。

4 結語

施工導流是水閘施工的一個重要環節，施工導流方案和圍堰結構設計與工程建設條件、工期和使用需求等密切相關，應從降低導流工程費用、縮短工期、防洪度汛擋潮、確保施工安全等多角度選擇導流方案。寧德市東湖塘二十五孔水閘除險加固工程施工導流方案充分考慮上述原則，提出二期導流、二段施工、閘孔泄流的施工導流方案以及沉箱與沖灌砂袋相結合的圍堰結構。目前工程已竣工，施工期間圍堰結構穩定、工期可控，事實證明了本工程導流方案的合理性和可行性。