合山水閘除險加固圍堰工程設計與施工分析

摘 要：江門市合山水閘樞紐工程位于開平市蜆岡鎮潭江主干流中上游河段，距恩平市區恩城鎮40km，距開平市區三埠25km。合山水閘于開工建設至今已30多年，經安全鑒定，工程運用指標達不到設計標準，應進行除險加固才能達到正常運行，文章對合山水閘除險加固圍堰工程設計及施工過程遇到的問題進行了詳細地分析。

關鍵詞：水閘；圍堰設計；施工；問題；解決方案

1 工程概況

1.1 工程簡介

江門市合山水閘樞紐工程位于開平市蜆岡鎮潭江主干流中上游河段，距恩平市區恩城鎮40km，距開平市區三埠25km。合山水閘樞紐工程是潭江流域規劃綜合治理，上堵下疏、中間分級整治、梯級開發的第九級工程，閘址以上集雨面積1383.8km2，最大過閘流量為4972.1m3/s，是一宗以灌溉為主兼顧防洪、供水、發電、航運綜合利用的大型水閘樞紐工程。潭江發源于陽江市牛尾嶺山，干流自西向東流經恩平市、開平市并在新會區的環城圍溟祖咀附近折向南流，在崖門口出南海，貫穿整個江門市。

1.2 水文氣象

江門市合山水電站位于廣東省開平市蜆崗鎮潭江干流上游合山河段，距開平市區25km，距恩平市恩城鎮41km，水電站總集雨面積1383.8km2，干流河長77.33km。潭江是珠三角水系的一級支流，位于東經111°56′21′′～113°03′14′′，北緯22°0′0′′～22°45′56′′，流域面積6026km2，主河道長248km，上游多高山峻嶺，植被良好，雨量充沛，水資源豐富。

本流域地處北回歸線以南，屬亞熱帶季風性氣候，夏季以東南季候風為主，冬季以東北季候風為主；氣候溫和，日照時間長，終年無雪，無霜期長。據統計，多年平均氣溫22℃，極端最高氣溫39.2℃，極端最低氣溫-0.7℃，多年平均相對濕度80%左右。

1.3 工程地質

本區大地構造屬華南褶皺系（Ⅰ級），粵北、粵東北～粵中拗陷帶（Ⅱ級），粵中拗陷（Ⅲ級）的增城～臺山隆斷束（Ⅳ級）的西南部。

區內地質構造較復雜，北西向、北東向、近東西向、近南北向斷裂及褶皺構造均發育，它們構成了本區的構造格局，并控制了第四系沉積層的分布和厚度，尤以北東向恩（平）-從（化）斷裂規模最大，距場區最近，影響最大。

站址區第四系覆蓋層厚度普遍小于3m，土類型以中粗砂、礫砂、填土和殘積土為主，多屬中軟土。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），閘址區地震動反應譜特征周期調整為0.45s。

2 工程施工與設計

2.1 水閘除險加固工程主要項目

更換水閘和船閘工作閘門、重建水閘工作橋、新建水閘船閘啟閉室、閘室加固、重建上游鋪蓋和下游消能防沖設施、加固西閘交通橋、更換水閘船閘機電設備、新建及加固水閘護岸、改建防汛公路、新建管理房、新建自動化監控系統。

2.2 導流建筑物設計

2.2.1 圍堰設計

施工導流上下游橫向圍堰均采用土圍堰。閘下施工期最高水位為3.04m，根據施工期過閘流量、閘下水位，分別計算利用西閘和東閘導流時的閘上施工期水位，經計算，一期上游圍堰施工洪水位為3.38m，二期上游圍堰施工洪水位為4.05m。導流圍堰堰頂寬度均為4m，一期上游圍堰堰頂高程為4.10m，二期上游圍堰堰頂高程為4.80m，下游圍堰堰頂高程均為3.80m，邊坡1：2.5，圍堰迎水坡采用復合土工膜防滲，0.5m厚砂袋護坡，砂袋高出堰頂0.5m，做為防浪墻，堰基表面有沖刷出來的砂層時需將其挖除，然后堰身填粉質粘土。一期上游圍堰在圍堰上游堰基做截水槽并鋪設防滲土工膜一層，截水槽底寬2m，深2.50m，邊坡1：2.5。二期上游圍堰右岸42m范圍采用高噴灌漿防滲墻做堰基防滲，灌漿孔底部進入強風化粉砂巖約1m即孔底高程為-5.40～-4.40m，頂部伸入堰體內約1.5m，灌漿孔沿堰體中心線布置一排，孔距1.5m，灌漿材料為純水泥漿，灌漿采用雙管旋噴樁。

2.2.2 圍堰復核計算

根據《水利水電工程施工組織設計規范》，堰頂高程=靜水位+波浪爬高+安全超高，本工程采用土石圍堰，圍堰級別為4級，安全超高為0.5m。圍堰邊坡抗滑穩定系數不小于1.05。波浪爬高根據《碾壓式土石壩設計規范》相關公式計算，圍堰抗滑穩定計算采用瑞典圓弧法，圍堰高程及穩定復核計算成果見表1。

表1 圍堰高程及穩定復核計算成果表（單位：米）

3 現場施工過程中遇到的問題及解決方案

3.1 工程預算問題

工程預算中缺少圍堰土方材料費，需另行考慮土方購置問題。

解決方案：由于工程施工現場附近有三個土料場，分別是13公里的金雞，7公里的蜆岡，0.5公里的合山，因此，取合山江心島原山頭作為土料場，開挖山頭取土填筑圍堰。

方案實施效果：不用增加土方材料費就能提供足夠土料填筑圍堰，既節省了預算的開支，又有足量的土料進行填筑圍堰。

3.2 工程交通問題

本工程對外交通方便，東、西泄洪閘均有交通橋與縣級公路連接，西閘交通橋現已成危橋，禁止重車通行，故工程對外交通重車均從東閘交通橋通過，但由于東閘交通橋限寬、限重因素，原兩交通橋無法通行工程車輛。

解決方案：經過對車輛載重、橋身的限重以及圍堰設計的綜合考慮，決定將圍堰原設計頂寬4米增加到6米，用于臨時交通通道。

方案實施效果：工程車輛行駛圍堰臨時交通通道，保證原兩交通橋安全。因此，在預算方面就應該相應增加。

3.3 工程滲水問題

圍堰填筑完成后，滲水情況嚴重，使用9臺合共51.5kw水泵抽水也未能抽干基坑積水，致使基坑內的水下工程無法施工。

解決方案：經過對圍堰填筑設計以及滲水情況的綜合分析，決定以增加上游圍堰鋼板樁的方式來解決滲水問題。

方案實施效果：能較好地防止滲漏，基坑內水位能滿足水下工程施工要求。因此，在預算方面就應該相應增加。

4 結束語

綜上所述，合山水閘除險加固圍堰工程雖是除險加固工程中一項臨時工程，但其是工程施工的前提、安全的保證，是整個工程的重要關鍵部份。圍堰從設計、施工到完工，整個過程都要求我們參建各方結合實際，用自己的專業知識和經驗相互合作，解決工程上遇到的各種問題，力爭把圍堰工程按時、按質完成，確保整個合山水閘除險加固工程安全進行。

參考文獻

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