何建棟

(無錫市水利設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 無錫 214023)

1 引 言

嚴(yán)埭港水利樞紐是運(yùn)東片包圍圈八個(gè)較大的口門控制建筑物之一，位于無錫市北郊，樞紐由泵站、節(jié)制閘、船閘和上下游連接建筑物等組成。泵站總裝機(jī)流量為70m3/s，單機(jī)流量為14m3/s，其中2臺(tái)水泵具備雙向抽排功能。節(jié)制閘的總凈寬為24m，2孔，單孔凈寬12m。船閘尺寸為16(20)m×135m。

嚴(yán)埭港船閘由上下閘首、閘室、上下游引航道和導(dǎo)航建筑物等構(gòu)成。船閘的上下閘首采用鋼筋混凝土U形結(jié)構(gòu)，底板高程與河底高程相平，底板厚2.0m。消力池緊靠上下閘首，長11.99m，寬16～20m，深0.5m。閘室段底部高程0.00m，寬20.0m。

2 運(yùn)行概況

嚴(yán)埭港水利樞紐建成運(yùn)行四年多來，發(fā)揮了重要的防洪排澇效益，船閘連接了無錫城區(qū)與錫北運(yùn)河、江陰及長江之間的航運(yùn)，具有重要的航運(yùn)價(jià)值。目前，在船閘運(yùn)行管理過程中出現(xiàn)不少問題亟待解決，如船閘上下游導(dǎo)航墻、閘室翼墻容易受船只碰撞出現(xiàn)破損，現(xiàn)急需對船閘上下游導(dǎo)航墻及閘室翼墻進(jìn)行保護(hù)性修復(fù)。

嚴(yán)埭港樞紐每日通航量約為150條船，隨著鋼制運(yùn)輸船舶數(shù)量的不斷增加，超噸級船舶不斷涌現(xiàn)，加上船只過閘時(shí)隨意?？浚瑢Υl上下游導(dǎo)航墻及閘室擋浪墻造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致導(dǎo)航墻表面混凝土脫落、破碎，閘室擋浪墻破碎等。尤其是上下閘首的圓弧翼墻、閘墩、閘室內(nèi)漸變段交界處更加突出。經(jīng)觀察，閘墻迎水面磨損現(xiàn)象普遍存在，局部出現(xiàn)露筋、斷筋等現(xiàn)象，船閘閘墻修復(fù)已經(jīng)到了刻不容緩的程度。

3 工程類比啟示

直湖港船閘運(yùn)行工況與嚴(yán)埭港船閘相類似，該船閘已妥善完成閘墻修復(fù)工作，其中修復(fù)內(nèi)容包括閘室段翼墻修復(fù)和上下閘首翼墻修復(fù)。

閘室段翼墻修復(fù)過程中，將閘室翼墻頂部擋浪墻破除[1]，新建擋浪墻后移1～2m，對拆低后的翼墻前沿進(jìn)行鋼板包護(hù)。

上下閘首翼墻修復(fù)采用鋼板包護(hù)的處理方式[2]，先對混凝土脫落、露筋等部位鑿毛清理，再用同強(qiáng)度等級的細(xì)石混凝土修補(bǔ)，待新鋪設(shè)混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，再對易被船只碰撞的墻面進(jìn)行鋼板包護(hù)。具體的修復(fù)細(xì)節(jié)為先在導(dǎo)航墻間隔一定距離處打孔，埋入膨脹螺栓的銷子，再在混凝土表面放置厚度為6mm或者8mm的鋼板[3]，在打孔位置預(yù)留螺栓孔洞，最后將膨脹螺栓擰入孔洞中，使鋼板與混凝土表面緊密結(jié)合。

通過幾年的運(yùn)行觀察發(fā)現(xiàn)，以上兩種修復(fù)方式存在以下不足之處：

a. 由于閘室段翼墻拆低，擋浪墻后移，閘室水位發(fā)生變化，容易導(dǎo)致船只擱置在閘室墻翼墻頂端，造成船只損壞或翼墻鋼板拉裂。若水位變幅過大，甚至?xí)斐纱粌A覆。

b. 上下閘首翼墻鋼板包護(hù)采用直徑為12mm的膨脹螺栓固定，船只反復(fù)碰撞后，極易出現(xiàn)斷筋、拔除等現(xiàn)象，使包護(hù)鋼板出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致鋼板內(nèi)側(cè)混凝土撞碎掉落，內(nèi)部空鼓，引發(fā)鋼板包護(hù)表面凹凸不平。

由此可見，直湖港船閘閘墻的修復(fù)工作在一定程度上保護(hù)了船閘的安全運(yùn)行，但仍有改進(jìn)的空間。本文針對嚴(yán)埭港船閘閘墻的運(yùn)行現(xiàn)狀，系統(tǒng)總結(jié)直湖港船閘閘墻的修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，在其基礎(chǔ)上提出改進(jìn)措施，以完善閘墻修復(fù)方案。

4 修復(fù)方案設(shè)計(jì)

4.1 擋浪墻修復(fù)方案

嚴(yán)埭港船閘的閘室擋浪墻向內(nèi)突出于閘室墻，極易被船只碰撞，而且工程建設(shè)時(shí)未對其進(jìn)行鋼板包護(hù)，目前已破損嚴(yán)重。該次閘墻修復(fù)過程中，保留原有擋浪墻，將擋浪墻寬度從0.3m調(diào)整至0.57m[4]，在擋浪墻前沿以外7cm處設(shè)置8mm的鋼板包護(hù)。

保護(hù)鋼板中每隔一定間距設(shè)置拉桿，拉桿植入原有擋浪墻中[5]，與新澆筑的擋浪墻加寬段鋼筋網(wǎng)焊接。鋼板與原擋浪墻之間的間隙采用細(xì)石混凝土填筑，以便于鋼筋綁扎與焊接將擋浪墻高程抬高0.10m。

混凝土填筑前，需進(jìn)行新老混凝土結(jié)合面的鑿毛清洗作業(yè)[6]。擋浪墻加固斷面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 擋浪墻加固斷面結(jié)構(gòu) (單位：mm)

該方案有效避免了船只擱置現(xiàn)象，同時(shí)表面的鋼板包護(hù)降低了擋浪墻混凝土表面破損概率。擋浪墻加厚后，采用鋼板包護(hù)，且混凝土與鋼板有效結(jié)合，提升了擋浪墻的抗撞擊能力。

4.2 閘首翼墻修復(fù)方案

上下閘首翼墻鋼板包護(hù)是在閘墻外側(cè)采用鋼板護(hù)面、橡皮防沖的方法，其保護(hù)原理是鋼板承受船只的沖拉和摩擦，橡皮起緩沖作用。

修復(fù)流程包括：將M24高強(qiáng)度螺絲栓植入閘墻內(nèi)20cm，用高強(qiáng)乙烯基樹脂砂漿緊固，該螺栓用于固定鋼板；鋼板四周折入閘墻內(nèi)，采用電焊焊接牢固，鋼板折入前用環(huán)氧砂漿補(bǔ)平閘墻表面的凹穴、磨損部位，鋼板折入后保障其表面平整[7]；分塊安裝鋼板，將閘墻外墻與上頂、內(nèi)墻的鋼板形成整體，對閘墻進(jìn)行封閉式全面保護(hù)。

鋼板包護(hù)斷面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 翼墻鋼板包護(hù)斷面 (單位：mm)

上下閘首翼墻鋼板包護(hù)方案采用M24高強(qiáng)螺絲栓固定，提高了鋼板包護(hù)的牢固性和可靠性，內(nèi)墊10mm橡皮有效緩沖了船只對閘墻的沖擊力，使內(nèi)部鋼筋混凝土得到有效保護(hù)。

5 鋼板包護(hù)施工

5.1 前期準(zhǔn)備

鋼板包護(hù)的施工前期準(zhǔn)備工作涉及施工人員、施工材料、施工設(shè)備三個(gè)方面，具體如下：

a. 一支業(yè)務(wù)技術(shù)精、能吃苦耐勞的施工隊(duì)伍。

b. 原材料充足，包括8mm厚Q235平面鋼板、10mm厚耐酸平板橡膠、M24高強(qiáng)度長螺絲栓、高強(qiáng)乙烯基樹脂砂漿、閘墻補(bǔ)強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料等。

c. 起重機(jī)、施工鋼腳手架、鋼板切割機(jī)、彎邊機(jī)、電弧焊等施工工具齊備。

5.2 施工流程

鋼板包護(hù)的施工流程大致可分為三個(gè)部分，分別為鋼板部分、導(dǎo)航墻部分、整體吊裝部分。

鋼板部分主要包括：氣割開料，坡口焊接整形磨光，內(nèi)部涂刷防銹漆，內(nèi)表面固定保護(hù)橡皮，試吊裝(鋼板打孔)。

導(dǎo)航墻部分主要包括：墻體鉆孔埋置螺栓，墻面環(huán)氧砂漿修補(bǔ)[8]。

整體吊裝部分主要包括：鋼板整體吊裝焊接，螺栓固定鋼板、表面磨圓，鋼板外表面鍍鋅防腐(可預(yù)先涂裝)。

5.3 注意問題

鋼板包護(hù)的施工過程中需注意以下問題：

a. 連接問題。鋼板包護(hù)邊緣設(shè)置2cm槽口，鋼板兩側(cè)及下沿彎邊內(nèi)設(shè)R角，彎邊6cm，以便與翼墻槽口封閉式連接。

b. 鋼板焊接的焊縫問題。焊縫要避開船只撞擊方向，切實(shí)有效包護(hù)鋼板。

c. 橡皮固定問題。選用10mm厚耐酸堿橡膠板作為緩沖材料，采用黏合劑使橡膠板與刷防腐漆后的鋼板內(nèi)表面黏合。

d. 鋼板固定問題。采用M24高強(qiáng)螺栓將鋼板固定，每平方米不少于4個(gè)螺栓固定位。

e. 施工時(shí)間問題。施工人員應(yīng)密切注意開閘時(shí)間，盡量避免船閘斷航，施工時(shí)應(yīng)與船閘管理單位密切配合。

6 結(jié) 語

本文選取與嚴(yán)埭港船閘運(yùn)行工況相類似的直湖港船閘作為分析對象，對直湖港船閘閘墻的修復(fù)內(nèi)容、修復(fù)措施、修復(fù)效果進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)其修復(fù)后的實(shí)際運(yùn)行狀況提出閘墻修復(fù)方案的改進(jìn)措施。

通過分析嚴(yán)埭港船閘運(yùn)行存在的問題，分別針對擋浪墻和閘首翼墻提出不同的修復(fù)方案。擋浪墻加寬后使用鋼板包護(hù)，采用混凝土與鋼板有效結(jié)合，提升了擋浪墻的抗撞擊能力。M24高強(qiáng)螺絲栓固定上下閘首翼墻包護(hù)鋼板，同時(shí)內(nèi)墊緩沖橡皮，保障了內(nèi)部鋼筋混凝土的長效運(yùn)行。

針對閘墻修復(fù)中的關(guān)鍵技術(shù)鋼板包護(hù)施工，本文從前期準(zhǔn)備、施工流程、注意問題三個(gè)方面對其施工要求、施工內(nèi)容、施工技術(shù)進(jìn)行研究，提出建議性結(jié)論，以期為同類工程提供借鑒。

[1] 潘靜標(biāo).蘇北運(yùn)河船閘閘室墻面修復(fù)實(shí)踐[J].中國水運(yùn)月刊,2010,10(2):190+193.

[2] 鄭昌利.用硅粉水泥砂漿修復(fù)船閘閘墻[J].水運(yùn)工程,1994(7):35-37.

[3] 江朝華,董慶,陳達(dá),等.船閘閘室墻表面修復(fù)砂漿物理力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2008,5(5):80-84.

[4] 高修.潁上船閘閘室邊墻裂縫分析[J].治淮,2008(10):21-21.

[5] 王為人,潘祖賢.新材料在淀東閘墻修復(fù)中的應(yīng)用[J].上海水務(wù),1992(4):21-24.

[6] 徐振華,潘衛(wèi)凱.淺論三河船閘閘室墻加固處理[J].江蘇水利,2006(9):30-30.

[7] 陳作強(qiáng),盧文蕾,陳艷梅,等.山區(qū)河流船閘襯砌式閘墻結(jié)構(gòu)計(jì)算研究[J].水運(yùn)工程,2005(4):70-73.

[8] 趙友全.船閘閘室墻體“病理”分析[J].港口科技,2014(3):31-34.