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        寧德市東湖塘二十五孔水閘除險加固工程施工導(dǎo)流方案探討

        2021-09-15 05:40:04阮元會
        陜西水利 2021年8期
        關(guān)鍵詞:砂袋閘室水閘

        阮元會

        (寧德市溪南半島開發(fā)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(qū)東湖塘東南角金蛇頭村附近,坐落于東湖塘地面庫的入???,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(cè)為寧德市新城區(qū)。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(shè)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(shè)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(nèi)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(guān)鍵節(jié)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?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候,城區(qū)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(jié),8月~9月主要為臺風(fēng)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(qū)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(fù)流。設(shè)計洪水成果數(shù)據(jù)見表1。

        表1 設(shè)計洪水成果表

        2.2 閘址地質(zhì)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(fēng)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(zhì)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(cè)護岸岸線地基土層主要為填土、淤泥等,下伏強~弱風(fēng)化花崗巖。閘址地質(zhì)構(gòu)造簡單,以節(jié)理裂隙發(fā)育為主,未見大的斷層發(fā)育。

        3 施工導(dǎo)流設(shè)計

        3.1 導(dǎo)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(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》[1](SL303-2017)規(guī)定,相應(yīng)的臨時導(dǎo)流建筑物為4級。初步設(shè)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(nèi)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(fēng)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(dǎo)流方案

        參考業(yè)內(nèi)水閘改造重建工程施工導(dǎo)流經(jīng)驗[3-5],根據(jù)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(dǎo)流方式選擇采用二期導(dǎo)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(cè)為左岸閘段,包括新建4孔閘室及其相應(yīng)的上下游段結(jié)構(gòu)物,寬度為52.4 m。鄰金蛇頭村側(cè)為右岸閘段,包括新建5孔閘室及其相應(yīng)的上下游段結(jié)構(gòu)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(cè)閘孔通過,為保證內(nèi)河的安全,在外海潮水位較高時,可通過關(guān)閉舊閘右側(cè)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(guān)閉新閘左側(cè)閘段的閘門來擋潮。由于現(xiàn)有兩岸交通只能通過舊水閘交通橋通行,為保證工程區(qū)域周邊群眾正常通行的需要,要在舊水閘拆除前,搭設(shè)連接左右岸的交通鋼便橋。

        3.3 施工導(dǎo)流程序

        導(dǎo)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(cè))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(cè),與子堰平行方向澆筑埋石砼第一期縱向圍堰。當(dāng)?shù)谝黄跈M、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(cè)河床,經(jīng)舊閘右岸閘段導(dǎo)流。隨后,組織新閘左岸閘室施工段閘室和上下游結(jié)構(gòu)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(dǎo)流圍堰。導(dǎo)流第一期工程圍堰平面布置見圖2。

        圖2 一期施工導(dǎo)流圍堰平面圖

        導(dǎo)流第二期工程(右岸):第一期導(dǎo)流圍堰拆除前,先在基坑內(nèi)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(jīng)建成的新閘左岸閘段墩墻銜接。然后拆除一期導(dǎo)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(cè)河床,經(jīng)新閘左岸閘段導(dǎo)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(dǎo)流圍堰。導(dǎo)流第二期工程圍堰平面布置見圖3。

        圖3 二期施工導(dǎo)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(yǎng)殖物損失。結(jié)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(nèi)水位可以通過舊水閘控制水位在較低位置運行,子圍堰規(guī)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(jié)構(gòu),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?,F(xiàn)有進場道路無法滿足商品混凝土供應(yīng)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(jié)合水閘下游地質(zhì)情況(巖基),優(yōu)化下游圍堰采用沉箱與沖灌砂袋相結(jié)合的圍堰方式。圍堰寬度10 m,高度7.8 m,在兩側(cè)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(cè)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(diào)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(cè)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(nèi),如此交替施工。

        4 結(jié)語

        施工導(dǎo)流是水閘施工的一個重要環(huán)節(jié),施工導(dǎo)流方案和圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程建設(shè)條件、工期和使用需求等密切相關(guān),應(yīng)從降低導(dǎo)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(dǎo)流方案。寧德市東湖塘二十五孔水閘除險加固工程施工導(dǎo)流方案充分考慮上述原則,提出二期導(dǎo)流、二段施工、閘孔泄流的施工導(dǎo)流方案以及沉箱與沖灌砂袋相結(jié)合的圍堰結(jié)構(gòu)。目前工程已竣工,施工期間圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工期可控,事實證明了本工程導(dǎo)流方案的合理性和可行性。

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