水閘除險加固工程施工組織設計

焦戈君

（進賢縣水利綜合服務中心，江西 南昌 331799）

1 工程概況

下埠嚴橋水閘屬中型工程，等別為三等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級，設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準為50年一遇，設計最大過流量為173 m3/s，水閘集灌溉和排澇為一體，主要用于農業灌溉與沿途村民生活用水。水閘興建于1958年，受當時經濟條件和設計水平限制，存在施工工藝落后及建設經驗不足等問題，經過長年運行之后，陸續出現諸多問題：閘墩混凝土、泄槽、閘室底板開裂或老化，表面缺少保護層；啟閉平臺結構比較單薄；排架柱露石或不平整；下游漿砌石擋墻存在破損，砂漿脫落，部分位置開裂；交通橋破損或不平整，存在嚴重的開裂問題，結構不安全；下游段被沖毀，消能防沖起不到作用；消力池尺寸不達標準；上下游缺少護岸；中間鑄鐵閘門存在一定程度變形或銹蝕，難以有效止水；啟閉機機座銹蝕嚴重導致難以啟閉；未建設啟閉機房；未設置安全監測和通訊管理設施及建設管理用房等。

1.1 除險加固設計方案

一是加固壩體，采取加寬壩體斷面層、減緩壩坡或采用棱體排水的方式進行；二是防止壩基滲漏，采取垂直鋪蓋或水平覆蓋；三是合理布置溢洪道；四是排水設計，在基坑底部及周邊挖掘排水溝對坡面雨水和滲水進行攔截，或在工程上、下游圍堰處進行挖集水坑作業。

泄水閘選擇開敞式無坎寬頂堰水閘，設計水位23.35 m。堰頂高程為21 m，共3孔，孔口寬5 m，中墩厚1.30 m，邊墩厚1 m，閘室順水流方向長9.50 m，基礎高程與閘頂高程分別為20.20 m、24.83 m。工作閘門采用平板鋼閘門，頂高程和啟閉平臺高程分別為23.70 m和29.33 m，工作閘門槽與檢修閘門槽之間相隔距離保持2.90 m，電動葫蘆啟閉。在工作閘下游位置布置交通橋，橋面高程24.83 m，寬度4 m，兩岸土堤與交通橋按照平順方式連接。在各種運行工況頻率下，洪水閘上、下游水位及泄流量關系如表1所示。

表1 各種運行工況頻率下水閘上、下游水位及泄流量關系表

1.2 安全監測設計

一是沉降觀測與水平位移觀測。水平位移監測采取視準線的方式進行。在泄水閘所有閘段中墩位置建立一個測點，兩岸分別裝置工作基點和校核基點，以保證觀測數據的準確性。其中泄水閘垂直位移監測采取精密水準法，各閘墩水平位移、垂直位移監測點采取共用模式，再于閘址上游地基穩固的位置設置兩個水準基點。二是流量與水位觀測。在兩岸下游進行流量觀測，在每個泄水閘的閘前和下游流量觀測斷面岸邊，分別設置對應的水位觀測設施，實現全時段全方位的實時監控。三是揚壓力觀測，設置兩個橫斷面在泄水閘位置，要求所有的橫斷面位置都要埋設對應的測壓管，以實時監控基底承受的揚壓力數值。

2 水閘除險加固施工組織設計

2.1 消防、電工、金屬結構施工組織設計

2.1.1 消防設計

其一，沿河堤堤頂至主交通干道，要滿足消防車輛能夠順暢進入各個閘室；其二，閘室消防門設計為向外開啟，在開關站對應位置配備相應數量和規格的砂箱、磷酸銨鹽干粉滅火器和泡沫滅火器等；其三，電纜鋪設必須穿過樓板進入屏柜底部孔洞，穿樓板位置與進入配電箱底部的孔洞要選擇耐火堵料嚴密封堵，避免火情發生時外泄蔓延；其四，電纜吊架層與層間要選擇防火隔板進行隔離；其五，每間閘室及管理房都需要配備磷酸銨鹽滅火器[1]。

2.1.2 電工組織設計

一是在接近水閘管理房端部布置10 kV變電站，主變電站要安裝在周邊設置高度不低于2.5 m的圍欄內并加以保護；二是在管理房內布置4個低壓配電屏；三是布置防雷與過電壓保護設施，并且要求各個閘室的防雷接地與過電壓保護采用相同裝置；四是在屋頂設置避雷網以避免雷電波侵入，使用氧化鋅避雷器對10 kV進線進行保護，要求閘站金屬外殼與構建完全接地。

2.1.3 金屬防腐

鋼閘門及埋件的鋼筋外露部位，需要采用環氧類油漆進行防腐處理，鋅厚度要求≥0.16 mm，油漆底層采用“環氧富鋅防銹底漆”涂刷，其厚度要求≥0.08 mm，油漆總厚度≥0.38 mm，面層采用“厚漿型環氧瀝青防銹漆”涂刷，其厚度要求≥0.2 mm，防腐面積為650 m2左右。

2.2 施工條件控制

施工過程中所需的油料、鋼材、水泥需要足額配備，塊石料與砂礫石可分別從東鄉縣石料場、溫圳撫河砂場購進；施工用水就近抽取河水，施工期間用電采取就近搭接電網的方式解決。

2.3 施工導流

嚴橋水閘屬于中型水閘，其主要建筑物級別為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級，根據水利水電工程《施工組織設計規范》（SL 303-2017），導流標準為5年一遇的洪水重現期標準。嚴橋1號泄水閘、2號泄水閘擬建設成互為導流排水的通道，具體為1號泄水閘建設施工時，2號泄水閘用于導流，反之則是2號泄水閘建設施工時，1號泄水閘則用于導流。導流程序為：當年的10月至第二年的2月期間，左岸灌溉閘和1號泄水閘施工；在水閘上下游河道建設圍堰擋水，通過左岸2號泄水閘導流；第二年10月至第三年2月，在2號水閘上下游河道建設圍堰擋水[2]，利用1號泄水閘進行導流，2號泄水閘施工。

采取不同時段，根據兩水閘的洪峰泄流曲線及兩水閘閘下河道斷面的水位、流量關系及泄流曲線確定施工期閘上、閘下水位。其中，水閘施工期設計洪水位詳見表2，部分月份月平均流量數據詳見表3。

表2 水閘閘上、閘下施工期20%設計洪水位成果表

表3 嚴橋水閘斷面施工期設計洪峰流量成果表

根據主體建筑物工程量加固情況，各段建設時間最少為5個月，即當年10月至次年2月，導流流量為5年一遇的洪峰流量18.90 m3/s。1號泄水閘建設時，上游圍堰選擇采用袋裝黏土圍堰型，其主要用于臨時便道使用；下游圍堰則選擇采用均質土堰型，其中上、下游的內外邊坡施工都采取1∶1.5的比例進行，頂寬分別為5 m和2 m。2號泄水閘建設時，上游圍堰也選擇采用袋裝黏土并配備均質土圍堰型，下游則單獨采用均質土堰型，上、下游的內外邊坡施工同樣采取1∶1.5的比例進行，頂寬分別為5 m和2 m。需要注意的是在2號泄水閘施工期間，填筑上游圍堰時會造成部分河道變窄，因此需要拓寬該位置河道，以不低于15 m為參考標準。

2.4 施工布置

一是在嚴橋1號、2號泄水閘間修筑一條0.14 km的道路便于施工通行；修筑0.5 km的道路用于工程施工區和料場區的材料及設備運輸。二是需要將生活區和管理區設定在閘址下游的右岸臺地位置，其高度應保持在24 m左右，占地面積需達到750 m2。另外，閘址上游的右岸臺地位置，需建一座混凝土拌和站，并配備攪拌機，采用動翻斗車運輸及澆筑施工。在拌和站周邊設置一個面積約800 m2的預制場，細骨料、混凝土、水泥堆積保存在拌和站周邊，施工倉庫建設面積約為200 m2，木材、鋼筋加工廠建設面積約為100 m2，配合搭建部分簡易庫房，建設簡易工棚。三是施工期間采取就近連接電網的供電模式，在保證用電安全的前提下布置配電設備并架設電線，向各施工區域供電，但仍需配備2臺柴油發電機以防突然斷電；在河道上游建設一座抽水站，配備80QW60-13-4型潛水泵，布置30 m×30 m×30 m的簡易儲水池，便于后續施工所需[3]。

3 結 語

病險水閘除險加固關系到水閘的安全穩定運行，對保障經濟社會發展和人民生命財產安全具有重要意義。本文以下埠嚴橋水閘為例，就水閘除險加固工程施工組織設計進行了論述分析，以確保病險水閘除險加固的成效和施工質量。