“U型”鋼圍堰在大治河船閘門槽搶修中的應用

張 羽 胡春麟

“U型”鋼圍堰在大治河船閘門槽搶修中的應用

張 羽 胡春麟

一、工程背景

1.工程概況

大治河西閘位于上海市閔行區浦江鎮大治河口，西距黃浦江約800m，為中型水利工程，主要由節制閘、船閘和公路橋組成。節制閘共6孔，每孔寬10m，閘門采用直升平面鋼閘門；船閘通航等級為300t級，閘室有效長度300m，寬度20m，閘門寬12m，采用升臥式平面鋼閘門；工程于1977年12月動工建設，1979年12月竣工投入運行，是上海市浦東片最主要的水利樞紐工程，具有防汛、調水、通航等綜合功能。

2.運行現狀

大治河西閘位于浦東片，根據《上海市水利控制片水資源調度實施細則》，非汛期主要為引水，每日一到兩潮，閘內水位控制在2.9～3.2m（上海吳淞高程，下同），年累計運行300余閘次。同時，大治河西閘承擔通航功能，船閘年累計通航噸位近3000萬t，24h不間斷通航，船閘運行非常頻繁。

3.搶修背景

（1）大治河船閘運行至今已近40年，水工結構、機電設備及附屬設施等均出現不同程度老化，尤其是船閘外閘首南北兩側門槽導軌和混凝土水下部分破損較嚴重，導致閘門升降至距離底板25～30cm時有明顯卡阻現象，當內外河水位差較大時甚至無法啟閉。2012年3月和2014年7月已分別兩次對門槽水下部分進行加固處理。

（2）大治河船閘建于20世紀70年代，設計標準低，設計通航等級為300t級，而實際過閘船舶有的已逾千噸，通航壓力非常大。尤其2016年8月上海市在全國率先取消船舶過閘費征收，社會船舶較以往又大幅增加。除了大量社會船舶，大治河船閘還承擔了非常重要的環衛船舶通航保障工作。上海市每天有近一萬噸生活垃圾需由環衛船舶經由大治河船閘運往浦東老港垃圾填埋場，而大治河船閘是水上唯一口門。

（3）2016年2季度大治河船閘門槽水下探摸檢測報告表明，兩側門槽護角鋼板和軌道多處缺失、翹起，局部開裂，外角混凝土有缺損現象，為確保船閘正常運行，需及時修復。

二、門槽損壞及原因分析

大治河船閘外河緊鄰黃浦江，受潮汐影響，內外河水位差在不斷變化，通常在1m以上。除了門槽軌道銹蝕，混凝土本身老化、松動原因外，經分析，可能還有如下原因：

1.船舶撞擊

大治河船閘通航量大，過閘時閘室都是滿閘狀態，加之社會船舶普遍存在超噸位和超載現象，進出閘室時又經常存在搶檔現象，船速較快。船舷甚至船頭不可避免地會蹭刮和撞擊閘室墻。船舶行進時對建筑物的撞擊力屬于動荷載，撞擊力道大，日積月累，會加速門槽損壞。

2.運行方式

大治河船閘與上海市大多數船閘一樣為簡易船閘，采用套閘結構，未設專門的排水孔和輸水廊道，通過開啟一側閘門進行補放水來平衡水位差，一般設置的開啟高度是0.3～0.5m。閘門長年在同一高度附近開啟，尤其是水位差較大時，開啟瞬間門槽將受到閘門巨大的沖擊力，易形成疲勞撞擊，導致門槽損壞。

三、搶修前期準備

為了確保此次門槽搶修的順利進行，將對全市生活垃圾運輸的影響降到最低，水閘管理單位前期與綠容、環衛、航務、海事、水派、物流及施工等單位反復磋商、協調。經多方努力，最終確定此次門槽搶修臨時停航72h，具體施工時間為2016年11月21日8: 00至2016年11月24日8:00，24h連續作業，主要是為了抓住枯水期小潮汛、低潮位期間的施工有利時機。

四、維修方案與施工工藝

1.維修方案

經反復研究，最終決定采用“U型”鋼圍堰局部擋水，強排后行成基本無水的施工環境，南北兩側門槽同時施工。

（1）“U型”鋼圍堰

外閘首底板頂高程-1.20m，外河設計最高水位4.40m，根據歷史潮位資料和預測潮位，2016年11月最高潮位約4.0m左右，綜合考慮門槽寬度、門槽埋件布置、作業空間及吊裝等因素，最終鋼圍堰設計為水平斷面尺寸2.0m×1.9m，高度5.5m，自重2.5t。

（2）施工方法

在臨時停航的條件下，首先關閉內閘首閘門擋水。開啟外閘首工作閘門至最高位置，鎖定工作閘門，由潛水員潛入外閘首水下將門槽周圍雜物清理干凈，便于鋼圍堰平穩放置。雜物清理干凈之后，在閘墩側標出圍堰安放位置，由浮吊工作船將圍堰安裝就位至外閘首門槽處。

鋼圍堰就位后，首先進行臨時支撐，以防止沖擊錯位。在鋼圍堰堰頂搭設施工腳手，布置潛水泵。一只鋼圍堰內水的體積約20m3，考慮到滲水量，以30m3計，布置4臺5.5kW潛水泵進行強排和4臺2.7kW的潛水泵進行經常性排水。

當水泵安裝完畢，接通電源，便立即進行強排水，使圍堰內外產生水頭差，潛水員水下將堵漏材料緊貼在鋼圍堰與閘墩、底板間的縫隙內，隔斷滲水通道，使圍堰內施工部位逐步形成無水作業環境。局部漏水處由潛水員在圍堰外側堵漏，根據縫隙大小用長度不等的棉絮卷堵塞，邊抽水邊堵漏，直至不漏水為止。堵漏結束鋼圍堰內立即布置4臺潛水泵進行經常性排水，保證鋼圍堰內長時間為基本無水環境。

2.施工工藝

（1）門槽預埋件修補以及混凝土鑿除

在鋼圍堰內具備作業條件后，施工人員搭設施工腳手，先對門槽表面進行清理，去除污泥、粘著物，用水清洗干凈后，檢查門槽主軌埋件、側軌埋件、混凝土等部位的損壞情況，做好記錄。

將門槽損壞埋件切割，對其后部的混凝土采用機械結合人工鑿除損壞部位表面，露出骨料和鋼筋，以增加新老混凝土的結合。用高壓水槍沖洗表面浮渣，鑿除面層粗糙，邊緣呈八字形，接觸面表面清理干凈，無松動碎石。

切割、鑿除、清理完畢后，跟據現場尺寸以及施工圖紙制作埋件。根據門槽軌道鐵、角鋼實際損壞情況，按設計尺寸對磨損軌道鐵在其表面覆蓋鋼板、更換角鋼，修補鋼板與原埋件、角鋼連接采用護角焊縫和表面塞焊。對原工字鋼腹板利用搭接材料與原門槽鋼筋和工字鋼焊接，提高埋件的整體強度和剛度。

埋件預埋應將其與原埋件上下焊接牢固，同時垂直方向應符合要求，確保橫平豎直。變形埋件應進行矯正、錨固，且必須與原門槽結構中的鋼筋焊牢。

處理完成后，對修補埋件進行防腐處理。補缺、更換的埋件與混凝土接觸面刷水泥砂漿。

（2）門槽混凝土修補

門槽埋件修補完成和待修補混凝土表面鑿除后，用高壓水槍沖洗干凈，在作業面上用毛刷均勻涂刷一層水泥凈漿，在預埋件修補完成后，用模板進行立模，采用C30細石混凝土修補填實。此次門槽混凝土澆筑采用HK-UW-1新型環氧混凝土澆筑，該混凝土在多次船閘門槽維修中得到了成功應用，使用效果良好，具有可在水下澆注，固化快，混凝土早期強度增長快，終期強度高等特點，特別適用于門槽加固處理。混凝土澆筑完畢后，進行無水養護12h，確保達到強度要求。

無水養護結束后，拆模，施工圍堰撤場，靜水養護48h后，正常啟閉閘門。實際運行表明：閘門運行平穩，無卡阻、振動現象，啟閉機油壓正常，運行時間縮短。

五、建議與探討

門槽水下部分損壞是水閘運行一定年限后的通病，病老水閘尤為突出。目前江蘇省水閘管理單位在水閘水下維修、搶修方面積累了豐富的實踐經驗，值得學習借鑒。但采用局部擋水修補的方式，屬于事后補救措施，難度大，往往還不能根治存在問題。如果在水閘設計時作適當優化，可能起到事半功倍的效果：（1）在工作閘門上下游側均設置檢修門槽，并盡量靠近兩側墩頭，配備相應的檢修閘門，這樣可以為整個閘室段水下部位的檢修提供便利條件。（2）對水閘門槽結構進行優化設計：一是設計成可拆卸的門槽軌道結構，今后可定期維修或更換；二是門槽混凝土澆筑時采用整體式“U型”鋼板作為模板，澆筑完成后即作為門槽護鋼板和滾輪軌道，可提高門槽整體剛度和使用壽命。

六、結語

在各方通力合作下，大治河船閘門槽水下結構搶修僅用了不到72h就全部完成并恢復通航。運行至今，閘門啟閉正常，無卡阻、震動現象，安全可靠性提高。實踐證明采用“U型”鋼圍堰局部擋水的方式對水閘水下部位進行維修是可行的，尤其對于不具備長時間斷流停航的船閘更加適用。建議今后水閘管理單位在運行中要強化管理，提升調度水平，合理控制閘門開度；設計單位在設計時考慮在工作閘門兩側增設檢修門槽，進一步優化門槽結構，方便今后運行

（作者單位：上海市堤防（泵閘）設施管理處 200080 江蘇省江都水利工程管理處 225200）