水利樞紐工程施工重難點及技術探析

（廣東省中山市阜沙鎮水利所中山市528434）

水利樞紐工程施工重難點及技術探析

簡志強

（廣東省中山市阜沙鎮水利所中山市528434）

水利樞紐工程是一個具有排洪、排澇、防洪潮、灌溉及通航等多項功能于一體的水利工程，工程的建設對控制、調節地方水流起著至關重要的作用。文章以鴉雀尾水利樞紐工程為實例，通過對該水利樞紐工程在施工建設中的重點難點進行深入的技術探析并提出相關建議，對類似水利樞紐工程施工有一定借鑒作用。

水利樞紐施工環節重點難點技術探析建議

鴉雀尾水利樞紐工程位于中山市阜沙鎮五鄉聯圍干堤、阜沙涌雞鴉水道出口處，工程主要由鴉雀尾水閘、船閘以及泵站組成，為II等大（Ⅱ）型工程，主要任務是排除阜沙鎮排水區32.3km2集水面積的澇水，汛期防御外河洪水，保護阜沙鎮35.6km2土地和5.76萬人口的生命財產安全。水閘設計排水流量為131.8m3/s，閘室總凈寬為24m；樞紐泵站總設計流量增至60m3/s；船閘級別為IX級，設計通航20t船只。為了保證該水利樞紐工程建設的順利進行，本文對工程施工建設中的重點和難點進行深入分析，并提出應對技術措施。

1 水利樞紐工程施工重點難點分析及技術應對

1.1 水利樞紐工程施工重點分析及技術應對措施

（1）施工工期緊，施工強度高。

重點分析：如何才能確保工程在合同期內按質按量完成任務，是水利樞紐工程建設的重點之一。本工程工期為30個月，兩個枯水期內要完成水閘、船閘及泵站主體工程，且具備擋水條件，由于施工工期較短，使得該水利樞紐工程施工強度很大，主體工程開挖填筑量、基礎處理工程量、混凝土澆筑量大而且集中。

技術應對措施：①加強施工計劃、組織管理，立體施工、均衡生產，降低各部分施工的月高峰強度。②合理布置多條至各工作面的施工道路，其中主基坑布置上下游兩條下基坑道路，路寬（5～10）m，加快行車速度，增加車流量。③準備充足的自卸汽車、反鏟挖掘機、推土機等機械設備。④工期緊時，適度增加設備、物資和人員，確保控制工期。

（2）做好施工導流和施工圍堰，確保安全度汛。

重點分析：做好施工導流和圍堰安全，確保度汛安全，是水利樞紐工程施工的重點之一。水利樞紐工程一般為全年度汛，外江水暴漲暴落，施工圍堰較長，對洪水的防范要求較高，超標準洪水過堰后對基坑邊坡危害極大。

技術應對措施：①以本工程為例，設置二道圍堰，外圍堰設計水位2.87m，內圍堰設計水位0.80m。施工導流采用10年一遇洪水標準并分為一、二期實施，一期導流利用舊閘導流，二期導流利用一期已建好的水閘及船閘導流。②確定施工圍堰的軸線位置及進行圍堰填筑施工。根據施工導流方式，本工程圍堰填筑利用開挖堤身土方，在枯水的情況下截流，為加快工程進度，同時沿擬建水閘的施工道路單向進占方式向對岸填筑圍堰，自卸車后退法卸料，推土機鋪料，壓路機壓實。③圍堰施工的上升速度應滿足地基安全穩定的要求，并應保證圍堰的施工斷面在各種運行工況下處于穩定和安全狀態。④制定施工期度汛措施預案，包括施工協調領導小組的設置、搶險隊的組成、汛期施工方案、度汛搶險措施方案等。⑤建立專門的防洪搶險物資倉庫、配備足夠的搶險材料、設備等。⑥統一協調在汛期的施工和度汛防洪工作，實行在汛期24小時值班工作，密切監測施工圍堰的安全穩定。

（3）施工干擾大、施工安全要求高。

重點分析：施工干擾大、安全防范要求高是水利樞紐工程施工的重點之一。水利樞紐工程具有分項工程多、工程量大、工期緊的特點，在施工安排上需流水作業、立體施工，因此施工干擾大，施工安全要求高。

技術應對措施：①制定各種設備的安全規程，所有設備定期進行安全檢查，操作手持證上崗。②設置專門的安全監督組織機構、專業安全工程師和安全員，全天候、全方位進行監控，做好相關記錄。③成立專門的基坑邊坡穩定監測小組，配備專門設備，在主要邊坡處布設控制點，定期進行監測。④做好夜間作業的照明、備用電系統齊備。

（4）工程周圍環境保護要求高。

重點分析：水利樞紐工程占地面積大，建筑工程量大，多隊伍多班組同時在場作業，對周圍環境影響較大；施工中大量的土石方開挖填筑、以及混凝土生產，將產生大量的廢水，對水質帶來危害。

技術應對措施：①對生產生活區設置集水、污水處理系統，達到排放標準后才允許外排。②配備專職人員、設備，每天進行道路灑水養護，減少對周邊群眾的生產生活影響，確保道路平整、不揚塵。③生產、生活產生的垃圾、廢物由專人收集。④施工車輛嚴格按要求控制廢氣排放，大型設備消音隔音措施到位，備用發電廠廠房按消音隔音標準設計。⑤棄料分質、分區、分層堆放，表面平整、壓實，修排水溝形成排水系統。

1.2 水利樞紐工程施工難點分析及技術應對措施

1.2.1 基坑淤泥等軟弱地層開挖

難點分析：本工程擬建閘位上部土層由第四系人工填土層、淤泥質土層、粉砂層組成，下部基巖由燕山三期花崗巖組成。水閘和船閘基坑由第四系人工填土4.5m、淤泥土層深達16m，開挖設備反鏟、推土機作業困難，汽車無法進入。因此，合理選擇開挖設備、制定合理的開挖方案，是確保基坑開挖進度的關鍵。

技術應對措施：①合理選擇開挖設備：反鏟、推土機盡量選用中型設備，適當增加臺數；汽車以8t、15t、20t自卸汽車為主。②制定合理的開挖方案：第一層選擇在地面作業，利用地表硬化層，采用后退槽挖法開挖，基本不修路即可開挖作業；最底層選擇在建基面作業，開挖作業鋪填的石渣道路可用于基礎處理、混凝土澆筑施工，減少作業道路工作量。③基坑開挖淤泥、土方時，必須確保旱地開挖，開挖完成后立即填砂覆蓋，同時，要求盡量減少對建基面的擾動。開挖過程中如出現滑坡現象，隨時用編織袋裝土護坡或加打木樁予以保護。

1.2.2 基礎處理

難點分析：本工程水閘、船閘、節制閘、擋墻、泵站及圍堰等部分均有基礎處理，分別為：預應力管樁、水泥攪拌樁、松木樁、U型混凝土板樁、高壓旋噴樁及鋼板樁施工。其中U型混凝土板樁和水泥攪拌樁更是整個基礎施工中的難點。

1.2.2.1 U型板樁施工

本工程泵房、水閘、船閘及擋墻部分采用U型板樁，U型板樁是第一次在中山水利工程大面積使用，板樁的防滲質量直接影響到主體工程的安危，另外，擋墻部分采用U型混凝土板樁擋墻，板樁在施打過程中，較易發生傾斜、斷裂、掉塊、缺損。

技術應對措施：①充分考慮打樁對周邊構筑物的影響，并加強對岸坡的監控，發現異常情況應停止施工并及時處理。②調配反鏟挖掘機，對施工場地進行平整壓實，一是為了滿足堆放板樁對場地的要求，二是為了確保履帶吊車工作過程中的安全，并且根據實際情況需要鋪設路基板。③進場履帶吊車、液壓振動錘及鋼圍檁配套安裝材料，測量放線，打設定位型鋼，定位型鋼打設過程中要用2個約成90°交角的經緯儀嚴格控制垂直度，垂直度偏差不宜超過1/ 200，定位型鋼插入土內深度應適當加長，上端宜高出U形板樁設計樁頂標高（0.5～1）m。④安裝鋼圍檁架，安裝過程中要控制好鋼圍檁與板樁側壁接觸的導向段的垂直度，鋼圍檁的內側壁間距控制在455 mm（針對U-CS-450樁型的施工）。⑤為確保板縫間扣合嚴密，板樁在施工過程需采用合理有效的可提供水平約束力的緊固裝置。⑥板樁打設至設計標高后，應及時采取一定措施與前一根樁連接成一板樁墻體，以防止在后繼板樁施工過程中將臨近剛施工好的板樁帶下，該現象在施工短樁時尤其突出，要格外引起注意。

1.2.2.2 水泥攪拌樁施工

本工程兩岸連接堤段的基礎采用水泥攪拌樁加固地基，水泥攪拌樁屬地下隱蔽工程，其質量控制貫穿在施工的全過程中，需全方位進行施工監控。水泥攪拌技術作為一種新的地基處理方法，是采用水泥攪拌技術使軟弱土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的柱狀加固土，它與原位軟弱土層組成復合地基。

技術應對措施：①攪拌樁開工前，要提交一份根據施工詳圖規定放樣的樁基中心線和樁位測量成果及樁位編號圖報送給監理單位，經確認后方可開鉆。②攪拌樁使用的水泥品種及摻量必須滿足設計要求，整個樁基施工只能使用一種品牌的水泥，不允許混用。③樁機就位應平整、穩固，確保施工中不發生傾斜、移動；在樁架或樁管上設置用于施工中觀測深度河斜度的裝置。④樁機鉆桿垂直偏差不得大于1%，樁位偏差不得大于20mm，樁徑不得小于設計樁徑，施工樁長、深度誤差不大于100mm，樁體無側限抗壓強度不得小于設計規定，單樁實際攪拌量與設計攪拌量偏差在設計量的8%以內。⑤在攪拌成樁過程中，如因送漿管路堵塞等原因而停止攪拌，第二次攪拌接樁時，復樁長度不得小于1m。⑥噴攪達到樁頂設計標高時，宜停止提升，攪拌、噴漿數秒，以保證樁頭均勻密實。⑦下沉鉆頭鉆進時，應根據土質軟硬，時時注意電流的變化，及時調檔；提升攪拌攪拌時，均宜選擇慢檔提升，保證攪拌均勻。⑧攪拌時，隨時調整閥門、風壓，保證送漿量的準確；攪拌樁施工過程中，現場技術人員應與機臺操作人員，送漿工密切配合，以確保樁長、樁身垂直度、摻漿量等重要指標滿足設計要求。⑨水泥入罐前應先過篩，確保無結塊、無雜質，單樁攪拌量、攪拌、停漿時間、復攪長度等應有專人記錄。⑩對地下水位以上的樁，若地層的含水量偏低，施工時應加水或施工后地面澆水，以便水泥土中水泥石的形成。有專人負責監控，施工中出現的問題和處理情況，均須如實記錄并匯總分析。遇卡鉆、攪拌不暢或堵塞、樁體疏松、夾層斷樁、空心樁、樁體強度不均等情況時，應暫停施工，確定處理方案，通過審批后方可繼續施工。

1.2.3 混凝土外觀質量

難點分析：水閘、船閘、泵站及擋墻均是主體工程，永久外露面，混凝土外觀質量要求相當高，因此在保證結構內在質量的同時，一定要保證混凝土的外觀質量。

技術應對措施：①重點保證混凝土外觀質量的部位。水閘、船閘、翼墻、混凝土擋土閘、對外交通橋等混凝土外露面。②從測量上保證。采用全站儀等設備，要針對不同部位采用適宜的測量放樣方法，減少測量誤差。③從模板施工上保證。在模板選用上，盡量選擇完好、大幅面、表面光滑的模板施工；在模板安裝上，模板線條統一規劃，達到橫平豎直；在模板拆除方面，根據不同部位選擇不同的拆模時間。④從混凝土施工上保證。混凝土入倉要均勻，出口距倉面高度小于2m，而且用吊罐澆筑時，不得直接沖擊承重模板，靠近側模的部位，應由遠及近向模板方向平倉，避免模板承受過大壓力而變形；盡量采用插入式振搗器振搗，靠近模板的部位，要小心操作，避免過振。⑤混凝土外觀處理保證。麻面：用水濕潤麻面處，用純水泥漿涂抹，使外表跟原砼表的顏色、分縫一致。蜂窩：用水濕潤蜂窩處，采用同混凝土標號的去石水泥砂漿填充密實，風干后再用純水泥漿涂抹使外表跟原砼表面一致。缺棱掉角：在棱角殘缺處鑿毛，用水濕潤，然后用同原混凝土標號的去石水泥砂漿根據原棱角形狀重新修補，風干后再用純水泥漿涂抹使外表跟原混凝土表面一致。

2 水利樞紐工程施工重點難點還包括以下方面

（1）引堤填筑速度與沉陷。引堤基礎較軟弱，如果填筑速度過快，將造成填土地基沉陷、下滑、土堤裂縫漏水等。因此，在土堤填筑時，必須先進行排水固結地基，且每一天填土高度不超過0.5m，并分層填筑碾壓，且填筑速度不宜太快，確保施工質量。

（2）填土速度對擋土墻穩定的影響。混凝土擋土墻后填土如果速度太快，將可能造成擋土墻滑移、失穩。因此，在混凝土擋土墻后填土施工時，填筑不宜太快，且必須在擋土墻混凝土達到設計強度后開始填筑，同時必須做好排水管反濾體的施工，確保混凝土擋土墻的穩定。

（3）臺風雨季節的施工。工程閘址地處西江，受臺風、暴潮及咸潮影響較大，上游洪水對其也有一定的威脅，加上施工時段的限制，主體工程須在全年施工，必將受到不利的水文及氣象條件的影響。為確保施工安全和正常進行，減少臺風雨季節對施工的不利影響及財產損失，在汛前根據預案要求，配置足夠的防汛材料，同時在外圍堰處儲備一定數量的木樁、砂包等圍堰加高培厚的搶險物資。

[1]季芬新.U形預應力板樁施工技術[J].水利建設管理, 2013，（5）：24-27.

[2]羅子波.樂昌峽水利樞紐工程設計要點[R].廣州:廣東省水利電力規劃勘測設計研究院，2011.

2017-03-03）

簡志強（1983-），男，廣東中山人，大學本科，工程師，從事水利水電工程管理工作。