江都船閘封堵工程關鍵技術研究

徐 兵

（揚州市航道管理處 揚州 225003）

1 工程概況

江都船閘位于江蘇省揚州市江都城區北側，溝通高水河和老通揚運河，始建于1952年，閘首及閘室凈寬10m、長95m，門檻水深2.5m，閘門采用橫拉門。歷史上曾是里下河、里運河地區通長江及京杭大運河的重要口門，對江都及周邊地區的經濟發展作出過重要貢獻。經過50多年運行，船閘歷經多次加固和改造，但未能從根本上消除安全隱患，加上省干線航道網的調整，江都船閘運量日漸萎縮，經批準于2009年5月開始停航。

江都船閘上閘首位于高水河右側堤身，處于南水北調東線源頭的主要輸水河道，其結構安全性直接影響到南水北調調水功能的發揮和江都區數十萬人民的生命財產安全。2013年江都船閘封堵工程列入南水北調東線一期江都泵站改造工程中，實施封堵。

江都船閘封堵工程主要項目有：①上、下閘首鋼筋混凝土擋土墻封堵；②上閘首兩側堤防加固處理采用高壓旋噴防滲處理；③閘室土方回填至高程7.0m與地面齊平；④船閘機電設備拆除、閘室高程7.0m以上上部結構拆除等。

工程的關鍵技術包括主要建筑物的安全復核、上閘首兩側防滲處理、堤防土方填筑等，并針對以上情況進行了相應的技術分析和研究。

2 地質水文分析

2.1 地質情況

江都船閘附近的土層分布自上而下描述為：

A層。黃灰、褐黃雜灰色粉質粘土，屬人工堆土，該層厚0.8～8.0m。

1層。棕黃夾少量灰色、褐黃色粉質粘土，含鐵錳質結核，場地普遍分布，層厚3.4～10.5m。

21層。黃、棕黃夾少量灰白色粉質粘土，含鐵錳質結核，偶含砂礓，場地普遍分布，層厚5.0～8.0m。

22層。棕黃、黃偶夾灰色重粉質壤土，一般層厚1.0～4.3m。

31層?；尹S、黃夾灰白色粉質粘土，含鐵錳質結核，場地普遍分布，最大揭示厚度9m，未見底。

32層。黃夾灰白色重、中粉質壤土，主要分布于船閘閘室和閘首部位，層厚1.2～2.l m。

4層。褐黃、黃夾灰白色粉質粘土，場地普遍分布，一般層厚7.3～9.4m。

5層?；疑胤圪|壤土、局部為粉質粘土。場地普遍分布，未揭穿，最大揭示厚度3.2m。

2.2 水文情況

江都船閘地處濕潤的亞熱帶氣候區，該區年降水量為1 046.2mm。降水多集中在夏季，一般在6月中旬入梅。

2.3 特征水位

特征水位見表1。

表1 江都船閘特征水位表 m

2.4 地震

依據區劃圖［1］，場地地震動峰值加速度為0.15g，相應的地震基本烈度為7度，地震動反應譜特征周期0.35s，查規范［2］附錄A，設計地震分組為第一組，抗震設防烈度為7度。依據規范［3］，場地土類型為中硬場地土，覆蓋層厚度＞9 m。建筑場地類別為II類。

3 工程總體布置

根據原有建筑物及周邊地形，確定對上閘首口門、門庫采用現澆混凝土擋墻進行封堵，墻頂高程10.5m，厚度1.8～2.15m。為避免上閘首兩側側向繞滲，兩側進行高壓旋噴處理，防滲體厚度不小于35cm、墻體強度不小于1.50MPa，高壓旋噴頂高程10.5m，底高程與閘首底板下原防滲板樁底高程相同，為－9.1m。上閘首兩側堤防按一級堤防填筑，頂高程為10.5m，頂寬8m，迎水坡為現狀直立擋墻結構，背水坡采用1：3接現狀地面。閘室內堤防范圍外填至7.0m高程。下閘首臨近閘室側門檻處采用混凝土扶壁擋墻進行封堵，墻頂高程8.5m，厚度1m。船閘閘門及啟閉機、助導航設施、地面以上閘室墻拆除，閘室填土至閘區地面。

4 主要建筑物安全復核

江都船閘兩側防洪堤為高水河堤防的一部分，按一級堤防進行設計，上、下閘首按一級建筑物進行復核。上、下閘首底板底高程－4.2m，座落于1層粉質粘土，該層土固結快剪粘聚力c＝33kPa，內摩擦角φ＝20°，地基綜合摩擦系數為0.35。堤防閘室填土后，上、下閘首抗滑、抗傾穩定安全系數滿足規范要求，見表2、表3。

表2 上閘首抗滑、抗傾穩定計算成果表

表3 下閘首抗滑、抗傾穩定計算成果表

根據《規范》［4］的規定，抗滑穩定性分析采用瑞典圓弧法，對上閘首堤防填筑后進行整體抗滑穩定分析，應用《土石壩邊坡穩定分析系統》（HH－Slope R1.0）進行計算。通過計算可知（計算結果見圖1），最不利情形下水位驟降期堤防抗滑穩定安全系數（min Fs）為1.81，大于1.15，滿足《規范》要求。

圖1 上閘首堤防整體抗滑穩定計算

5 上閘首兩側防滲墻的質量控制

南水北調東線工程正式實施后，上閘首將常年維持設計最高水位，上閘首兩側側向滲漏也就成為該段堤防的安全隱患。為解決該薄弱點，避免側向繞滲，上閘首兩側各15m范圍采用高壓旋噴的防滲處理，同時為完善旋噴防滲體與閘首的連接，在二者接觸部位增加一孔進行高壓旋噴。防滲體厚度不小于35cm，高壓旋噴選用P·O 42.5級普通硅酸鹽水泥，墻體強度不小于1.50MPa，高壓旋噴頂高程10.5m，底高程與閘首底板下原防滲板樁底高程相同，為－9.1m。根據規范［5］要求進行施工，防滲墻施工完成后，設測壓管進行監測。

5.1 施工工序

場地平整→試樁→測量控制→注漿控制→監測。

5.2 試樁

根據現場條件，采用20A型鉆機，選點試樁，確定技術參數：①噴嘴型號2.0mm；②進尺18 cm／min，提升速度15cm／min；③注漿壓力25～28 MPa；④注漿流量100L／min；⑤水灰比（質量比）值1∶1，水泥摻入量15%；⑥成樁直徑40cm。

5.3 測量控制

運用導線控制法，使用DJ2光學經緯儀和鋼尺進行主軸線放樣，確保樁位準確性。鉆機就位必須在定位員的指揮下準確對位，復核后，方可開鉆。同時，確保樁身垂直度：①鉆機開鉆前必須調平，以機架兩邊所吊線錘平行于機架為準；②鉆進過程中，鉆機出現下陷傾斜時，需及時調整。

5.4 注漿控制

（1）旋噴。高壓旋噴注漿，自下而上連續進行，施工中出現停機故障時，修復后向下搭接不小于500mm的長度，保證固結體的整體性。

（2）復噴。針對水泥漿下沉現象（水泥漿液密度較大），采取自樁頂向下3.0m進行復噴，復噴時全部噴漿，保證樁體上部固結體的直徑并提高固結體強度水泥土強度。

（3）水泥用量的控制。①若水泥量剩余時，適當增加噴漿壓力，加大噴嘴直徑，減慢提升速度。②若水泥量不夠時，在保證樁徑的情況下適當減少壓力，適當減少噴嘴直徑；保證樁體強度的情況下適當加快提升速度；加大水灰比值。

（4）冒漿處理。根據對冒漿情況的分析，及時了解土層狀況，判斷旋噴效果和斷定參數合理性等。一般冒漿（內有土粒、水及漿液）量小于注漿量20%為正?，F象，超過20%或完全不冒漿時，應查明原因及時采取相應措施。

（5）固結體控形。本設計固結體形狀為圓柱形，在施工中采用邊提升邊旋轉注漿，考慮到深層部位的成型，在底部噴射時，加大噴射壓力，做重復旋噴，并降低噴嘴的旋轉提升速度，針對不同土層適當調整壓力和噴嘴的旋轉提升速度，使固結體達到勻稱，保證樁徑差別不大。

5.5 監測

為觀測新建堤防中防滲體系前后的水位及沉降情況，上閘首防滲墻前后共布置了5根滲透壓力觀測管，并在上閘首建筑物上布置了沉降和位移觀測點。觀測結果表明，建筑物結構穩定，防滲墻防滲效果良好。

6 堤防土方填筑的質量控制

該段堤防屬一級，上閘首堤身回填土填筑的質量也就至關重要。本工程堤防填筑工程量為2 779.6m3，按1∶3坡比回填，回填土要求外購粘土，堤防填筑壓實度為0.94。

6.1 清基處理

在回填前，對閘室底板進行清基處理，去除雜物、淤泥，并嚴格檢查驗收。

6.2 碾壓試驗

由于施工現場場地狹窄，無可供碾壓試驗的場地，土方碾壓試驗放在土方開挖區進行。經取樣送檢，檢測單位進行擊實試驗，回填土最大干容重1.61g／cm3，回填土壓實度≥0.94。

6.3 填筑控制

根據現場試驗結果，回填土采用機械回填與人工回填相結合的方法。回填分層（每層厚度不超過30cm）進行，均衡上升，上、下層錯縫距離不小于1m。先用挖掘機平整碾壓2遍，然后用農用車重載碾壓3遍。每層壓實后，測定干容重，檢驗壓實系數，達到設計要求，驗收合格后，再填筑上層土。對于機械無法回填的狹窄部位及建筑物墻后2m范圍內采取蛙式打夯機和人工回填夯實。土方回填時按設計要求預留沉降量。

6.4 雨季防范措施

施工正逢雨季，采取了以下措施：①及時掌握雨情預報，雨前及時壓實作業面，并做成中央凸起向兩側微傾。當降小雨時，停止粘性土填筑。②粘性土填筑面在下雨時不準行人踐踏。雨后恢復施工，填筑面應經晾曬、復壓處理，必要時對表層再次進行清理，質檢合格后復工。

7 實施效果

南水北調東線第一期工程江都泵站改造工程中，江都船閘改建方案的概算為1 371萬元，改用封堵方案后，批復工程經費為449.52萬元，節約了921.48萬元。工程2013年4月1日開工，2013年7月20日全部完工，縮短了施工工期，保證了南水北調東線一期工程順利驗收。工程實施以來，建筑物結構穩定，防滲墻防滲效果良好。

8 結語

江都船閘封堵工程采用不拆除原有廢棄建筑物，進行永久性封堵的方法，可以節約投資，縮短工期。在相類似的堤防工程中可以借鑒推廣。在封堵方案設計中應對主要建筑物的抗滑、抗傾和整體抗滑穩定進行安全復核。在施工中，應將原建筑物側向防滲處理、堤防土方填筑、新舊混凝土結合部處理等作為控制重點。

［1］ GB18306－2001中國地震動參數區劃圖［S］.北京：中國標準出版社，2001.

［2］ GB50011－2010建筑抗震設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2010.

［3］ DL5073－2000水工建筑物抗震設計規范［S］.北京：中國電力出版社，2000.

［4］ GB50286－2013堤防工程設計規范［S］.北京：中國計劃出版社，2013.

［5］ DL／T 5200－2004水電水利工程高壓噴射灌漿技術規范［S］.北京：中國電力出版社，2005.