城區河道攔河閘壩工程施工導流設計要點

邢顯軍，史文軍

（南京振高建設有限公司，江蘇 南京 211300）

0 引言

在城市水系治理理念不斷發展的過程中，城市水利有著朝向生態景觀化發展的趨勢。當前的生態河道當中，攔河閘壩的種類非常多，并且因為其既具有營造寬闊水面的能力，又具有良好的防洪能力，所以其在城市水利項目當中有著廣泛的應用。但是因為攔河閘壩施工需要施工導流，并且受外界環境因素影響比較嚴重，從而導致工程工期相對較長，經常出現跨年度施工的情況，開展水利工程建設工作的過程中，經常會出現多個攔河閘壩同時施工的情況，所以選擇合理的施工位置，制定科學的施工方案至關重要。下文將就相關施工設計問題進行闡述。

1 工程概況

為完善京杭大運河蘇州段堤防加固工程，健全蘇州高新區防洪除澇減災體系，提高全區綜合防洪排澇保安能力，實施蘇州高新區防洪排澇工程（大運河沿線閘站完善工程一期），共新建口門建筑物7 座。本標段為新建北河東閘站、觀山河東閘站、華山港閘站。圖1為京杭大運河蘇州段俯視圖。

1.1 北河東閘站

北河東閘站位于獅山街道北河連接京杭大運河的河口，距離大運河約45m。閘站由單孔凈寬12m 的節制閘（升臥門）和2 臺700QZ-130 型單向潛水軸流泵的泵站組成。節制閘和泵站合建在一塊底板上、對稱布置，底板面高程0.00m，閘站主體為鋼筋混凝土塢式結構。閘室凈寬12m，閘門頂標高為5.50m，采用鋼質升臥門，所配啟閉機為QP2×250kN 卷揚式啟閉機，功率2×15kW。閘站工程底板座落在④粉土層上，地基承載力特征值fak=120kPa，為防止閘站后期沉降，擬采用C30 混凝土預制方樁=（25×25cm）進行地基處理。

1.2 觀山河東閘站

觀山河東閘站位于經開區觀山河連接京杭大運河的河口，距離大運河470m、現狀碼頭泊位的內側。閘站由單孔凈寬8m 的節制閘（升臥門）和3 臺900QZ-160型單向潛水軸流泵的泵站組成。節制閘和泵站合建在一塊底板上，底板面高程0.00m、門檻高程0.50m，閘站主體為鋼筋混凝土塢式結構。閘室凈寬8m，閘門頂標高為5.70m，采用鋼質升臥門，所配啟閉機為QP 2×125kN 卷揚式啟閉機，功率11kW。閘站工程底板座落在③粉質粘土夾粉土上，地基承載力特征值fak=130kPa，下臥層為高壓縮性粉質粘土，故采用攪拌樁做抗沉降地基處理。

1.3 華山港閘站

華山港閘站位于華山港連接京杭大運河的河口，距離大運河470m、現狀碼頭泊位的內側。閘站由單孔凈寬8m 的節制閘（升臥門）和2 臺800QZ-130 型單向潛水軸流泵的泵站組成。節制閘和泵站合建在一塊底板上、對稱布置，底板面高程0.50m，閘站主體為鋼筋混凝土塢式結構。閘室凈寬8m，閘門頂標高為5.70m，采用鋼質升臥門，所配啟閉機為QP 2×125kN 卷揚式啟閉機，功率11kW。閘站工程底板座落在③2（就是這么寫的嗎）粉質粘土上，地基承載力特征值fak=130kPa，滿足設計要求，采用天然地基作為持力層。

2 施工導流相關標準

由于每年不同時期流域水量存在差異，根據當地水文站近年統計結果顯示，每年10 月至次年2 月是流域水量最少的時間段。每年3—9 月水域流量可達全年的80%以上，可以說不同時間流域水量的差異是非常明顯的[1]。為了有效降低施工難度，攔河閘壩施工一般會選擇在枯水期，由于該項目在11 月份才具備施工條件，所以將11 月份至次年3 月份作為施工導流的第一個時間段，導流建筑物等級均為5 級，施工導流標準應當在重現期5～10 年一遇的范圍內進行選擇，為了充分保證攔河閘壩建筑物的質量，相關工作人員應當將導流標準選擇為重現期10 年一遇[2]。

3 施工導流設計要點

由于攔河閘壩的種類相對較多，并且各種攔河閘壩之間有著非常明顯的差異，所以相應需求也有著非常明顯的不同。因此，在制定施工導流方案的過程中，相關工作人員應當注重因地制宜，根據攔河閘壩當地的實際地質條件來規劃施工方案，從而保證導流方案與實際施工內容的匹配性。下文將對各個施工導流環節的關鍵點進行闡述。

3.1 施工導流方式確定要點

通常情況下，施工導流工作的開展都是用一次攔斷河床圍堰導流方式，該種方式的優勢在于施工效率可以顯著提升，進一步加快施工進度，縮短工期。對于本項目來說，應用該種導流方式時，相關工作人員首先應當在基坑邊開挖導流明渠，該項工作一定程度上會涉及河道沿岸的臨時征地，所以相關工作人員應當做好溝通工作。而對于攔河閘壩出來說，由于該區域河道較寬，由于兩岸用地首先導致無法有效不知道導流建筑物，所以相關工作人員應當綜合實際施工情況，選擇使用河床內分期圍堰導流。除此之外，施工工期以及閘型的特殊要求也會影響施工導流方式的選擇，所以相關工作人員應當綜合實際施工情況，對導流方式進行合理選擇，確保施工工作可以得到高效開展。

3.2 導流建筑物的設置形式

因為不同施工導流方式所應用的導流建筑物設計形式存在明顯差異，所以下文將分別對一次攔斷河床圍堰導流方式以及分期圍堰導流方式的建筑物設置形式進行闡述。

3.2.1 一次攔斷河床圍堰導流建筑物設置形式

該種導流方式導流建筑物的設置要點就是明渠斷面的確定，明渠斷面面積減小，上游圍堰的高度就應當適當提升，如果明渠內水流速度提升，相關工作人員需要從工程造價、水流沖刷情況等多個方面開展分析工作。北河東閘站攔河閘壩的施工工作內枯水期內開展，右岸地面高程較高具備可以有效實施開挖工作，渠底土壤條件為強風化花崗巖。在進行明渠施工工作的過程中，相關工作人員應當采用梯形斷面的形式。兩側邊坡比例應當控制在1∶2 左右[3]。在不考慮其他攔河閘壩對施工導流影響的前提下，相關工作人員對渠寬為10、15、20 等三種斷面方案進行綜合比較，表1 為導流明渠斷面方案綜合比較。

表1 導流明渠斷面方案綜合比較

通過上文數據可以看出方案1 造價最低，方案2與方案造價差距不大，而方案3 的造價相對較高。所以考慮到建設施工的經濟性應當從方案1 或方案2 當中選擇。但是由于過流面積的減少，方案1、2 的水域流速會急劇上升，導致一般巖層無法承受，需要采取有效的防護措施。因此，從安全性方面考慮相關工作人員應當選擇方案2 來有效開展施工工作。

3.2.2 分期圍堰導流建筑物設置形式

影響分期圍堰導流建筑物設置的因素包括很多種，最關鍵的因素為閘址河道地形條件以及攔河閘壩的設置形式，所以在開展導流建筑物設置工作的過程中，相關工作人員應當對以下兩方面進行綜合考慮，從而確保建筑施工的合理性。例如，北河東閘站攔河閘壩在枯水期開展導流圍堰工作。河床右側為淺灘，左側存在河槽，所以相關工作人員可以應用左側河槽開展導流工作，在對導流建筑物進行設置的過程中，也應當對上述導流形式進行充分考慮，進一步提升導流建筑物設置的科學性、合理性。

3.3 攔河閘壩施工調度要點

在開展攔河閘壩施工工作之前，相關工作人員應當確保施工導流方案足夠合理，并根據方案內容對三個攔河閘壩工程之間的關聯性進行有效分析，從而合理制定攔河閘壩工程施工調度方案。在三個攔河閘壩當中，由于北河東閘站距離大運河相對較近，與其他兩座攔河閘壩的位置存在明顯差異，并且不存在上下游關系，各個項目的施工內容基本互不干擾，可以實現在枯水期內獨立完成。在開展攔河閘壩施工工作的過程中，如果將導流時段設置在枯水期前幾，下游攔河閘壩圍堰的建設工作就會束窄河床，進而導致上游攔河閘壩設計水位升高，相關工作人員需要增高上有攔河閘壩導流圍堰堰頂高程[4]。如果將攔河閘壩的施工導流時期，分別分配于兩個不同的枯水期，相關工作人員可以優先開展上游攔河閘壩的施工工作，從而有效避免上述問題的發生。并且該項措施可以顯著降低圍堰規模，便捷攔河閘壩施工導流工作的開展。圖2 為攔河閘壩工程。

3.4 圍堰結構形式設計要點

導流圍堰的設計也是施工導流設計的重點內容之一，所以開展相關施工工作的過程中，工作人員應當提高對導流圍堰設計的重視程度。當前常見的導流圍堰形式包括土石圍堰、混凝土圍堰以及鋼板樁圍堰，圖3為鋼板樁圍堰斷面圖。其中土石圍堰的優勢在于其可以就地取材，施工適應性非常強，并且施工工藝相對簡單，因此施工條件允許的情況下，相關人員可以優先采用土石圍堰形式。在應用土石圍堰開展施工工作時，相關工作人員應當充分考慮其防滲性能，所以在圍堰施工的過程中，相關工作人員應當在保證工程強度的前提下應用黏土來提升土石圍堰的防滲透性，將堰型設置為黏土均質堰。完成施工導流之后，相關工作人員應當將土石圍堰拆除，水上部分的圍堰直接開挖，水下部分圍堰采用機械倒推法挖運，拆除之后的土石料可以應用于堤岸工程的土石回填，從而確保施工材料都可以得到高效利用[5]。在開展攔河閘壩圍堰施工工作的過程中，相關工作人員應當充分考慮施工材料與永久施工材料的結合，因為這樣不僅可以保證各項施工內容的質量，還可以實現對施工成本的有效控制，進一步提升攔河閘壩施工的經濟性。

4 結語

綜上所述，攔河閘壩施工工作是一項相對復雜，并且難度較高的建筑工程。因此，在施工工作開展的過程中，相關工作人員應當對建筑工程進行全面分析，明確各項內容的施工要點，從而推動攔河閘壩施工工作規范、有序開展。