淺析浮式鋼圍堰在水閘加固工程中的應用

吳舒海，陸 雯

(江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225000)

0 前 言

隨著我國社會水平的發展、經濟水平的提升，較多的水利工程在我國得到了建設。在水利工程運行一定時間之后，則可能出現不能夠滿足運行要求的情況，在該種情況下，即需要做好其加固處理。在加固這項工作當中，門槽改造可以說是非常重要的一項內容，需要在實際工作開展當中做好重點把握。

1 鋼圍堰技術概述

1.1 操作過程

某浮式鋼圍堰施工圖見圖1。在鋼圍堰實際使用當中，要按照以下過程進行操作：

圖1 某浮式鋼圍堰施工圖

1.1.1 準備

對墩墻以及底板上的雜物進行清除。在該工程中，使用兩條工作船進行處理，其中一條25t，穿上對一付字扒桿進行設置，另一條8t，其功能是對水下存在的雜物進行收集。

1.1.2 浮運就位

在圍堰下水孔，控制對浮箱的充水量，保證其在水中一種處于平衡懸浮狀態。當其同底板之間的距離約為20cm時，工作船移動就位。

1.1.3 充、排水

在圍堰就位后，向浮箱內部加水，使底板同圍堰底部止水充分緊靠，之后開機對堰內水體進行抽排處理。此時，堰內水體則將以較快的速度下降，堰壁水壓力不斷增加，使得側面止水逐漸受壓變緊，以此獲得較好的止水效果。在檢修過程當中，存在的滲水情況則使用潛水泵進行抽排。

1.1.4 堵漏

對于垂直縫，通常需要以從內向外的方式使用棉花胎對其進行堵塞處理，即能夠獲得較好的處理效果。在底部存在縫隙時，不能夠絕對密封，在實際操作當中，作業人員需要在堰內做好子堰的設置，并通過黏土的使用進行堵漏處理。在完成堵漏處理后，再進行下堰檢修。

1.1.5 圍堰自浮移位

在對其中一孔完成檢修工作之后，平面圍堰則同圍堰的移位情況相似。此時，需要先向堰內放水，使堰內水位能夠同外河水位平齊，之后對箱內的水體抽排，當排水處理到水浮力同圍堰重量保持平衡之后，圍堰則將自動浮起，繼續排除箱內的余水，并做好空箱內抽水控制，保障圍堰具有良好的平衡性，直至到規定高度為止，并通過工作船的應用將圍堰推到下一孔安裝就位[1]。

1.2 技術要點

在鋼圍堰使用當中，其技術要點為：

1)堰體能夠對強度、剛度以及穩定方面的需求進行滿足。

2)為了便于運輸、吊裝、制作以及對焊接變形進行減少，需要根據高度做好圍堰的分節處理，保證每節都能夠形成獨立的計算單元。在不同的節間，使用螺栓進行連接，并在上下節做好兩根撐梁的設置；

3)對于每一只圍堰，其垂直水流向方面的凈長可以根據1/2閘孔凈寬+1/2(0.2-0.5m)處理，以此保證以分段方式埋設的門底檻能夠實現良好的銜接。順水流向長度方面，則需要根據鑿除混凝土工作面以及門槽寬進行確定。

4)圍堰的最大尺寸方面。其平面對角線長度同閘孔凈寬相比要小，以此便于圍堰在同一孔內轉移180°，到另一側門墩位置就位。在完成就位后，圍堰頂同胸墻相比需要<50cm，避免其在浮起后對胸墻的底梁發生觸碰。

5)為了便于向空箱內進行水體的充排處理，對于處于頂、底部位置的浮箱，需要做好充、泄水孔的設置，并保證中部浮箱具有良好的串通性。

6)在閘孔內，要以兩次方式檢修其兩側門槽。對此，在實際施工當中即需要做好量門槽軌道垂直度以及底檻不平度的埋設，以此保證閘門的正常運轉[2]。

2 工程概況

我國南部某水閘，處于京杭大運河同蘇北灌溉總渠位置，同城市當中抽水站、立交、運東閘以及引江閘共同形成了該地區的水利樞紐。該份水閘在1977年開始建設，在1979年建成投入使用。該工程由兩側10孔擋洪閘以及3孔分水閘組成，該閘身總長度為118.4m，擋洪閘底板、分水閘頂面高程為3m，閘頂高程為10.7m。中央3孔方面，分水閘總寬度為20.7m，閘孔凈寬5m，凈高4m，設計流量為300m3/s，使用鋼結構直升門，使用3臺2×16t繩鼓式啟閉機作為啟閉機械。在分水閘的兩端位置，具有5孔擋洪閘的設置，其一共有10個孔，在分水閘頂的樓板位置，則該水閘的水輪發電機控制室，在工程的兩側設置有檢修間，并在工程的東北角布置變電站。在該工程的南側位置，具有“Π”型公路橋的設置，橋面高程10.7m，寬度5m，同抽水站連接。公路南部8.7m位置即為檢修工作橋，寬度為1.5m，北側為預制工作橋，凈寬為1.6m，在工作橋之下，具有攔污柵槽以及檢修門槽的設置。

3 原門槽鋼圍堰存在問題

3.1 設計方案

在方案當中，將門槽鋼圍堰運輸到分水閘門槽位置之后，對圍堰內部的水進行抽空處理，直至其能夠對門槽施工需求進行滿足為止。

3.2 存在問題

該分水閘閘門門槽上方為廠房，下游為公路橋。在實際工程當中，通過起吊設備的應用不能夠將鋼圍堰運輸到門槽位置施工，且在施工活動結束之后也無法將其運輸到其余門槽位置，在施工方面存在著較大的不便[3]。

4 變更門槽鋼圍堰方案

該工程原門槽為三面圍擋，具有較大的自重以及空間，使用船以及起吊設備都不能夠將其運輸到閘門的門槽位置。而如果將圍堰的兩面進行封閉處理、在使其形成類似船體形狀時即能夠使其浮在河道當中。此時，即可以在水上對將其運輸到指定位置，以此對原門槽鋼圍堰進行改造處理，使其形成浮式鋼圍堰。具體操作方面，具體方式有：

1)對鋼圍堰以及底部圍擋進行連接焊處理，將圍擋在鋼圍堰底口向上65cm位置進行設置。以該方式進行設置的原因，首先是在鋼圍堰就為以后對潛水泵進行防治進行抽水堵漏問題。其次，當鋼圍堰移位時，能夠更好的對其底部進行注水處理，通過水壓的產生使鋼圍堰能夠具有上浮的效果。

2)在鋼圍堰同門槽間對60cm的空間進行預留，在該位置加一塊活動鋼板，并通過螺栓的使用對其做好固定處理，以此作為側向圍堰。通過活動圍擋的應用，即能夠有效實現門槽的改造。

3)在側向螺栓固定位置，需要做好橡膠皮墊的設置，以此獲得較好的止水效果，能夠有效避免圍堰因存在漏水問題導致嚴重工程事故的發生[4]。

5 鋼圍堰的運輸與安裝

在該項工作當中，按照以下方式進行處理：

5.1 調整中心

在完成鋼圍堰的改造處理之后，其原有的重心以及中心則將發生變化。在對其進行計算后，即可以通過加裝配重鐵塊的方式調整其重心，以此保證圍堰重心能夠同浮力中心處在同一垂線之上。

5.2 吃水深度調整

在該環節當中，通過70t吊車的應用對鋼圍堰進行下放處理，將其放置在下游的河道當中，根據現場計算，其吃水深度在1.8m左右。同時，在鋼圍堰的內外位置對一臺3寸的潛水泵進行放置，一起起到對鋼圍堰吃水深度進行調節的作用，不僅能夠以此保障鋼圍堰具有較好的穩定性，且能夠便于其通過下游工作橋。

5.3 浮運、就位與安裝

在完成鋼圍堰吃水深度的調節之后，以人工的方式進行牽引，將其牽引到閘室工作門槽位置，通過對鋼圍堰的注水處理使其下沉到指定位置。在鋼圍堰就位后，在側向圍擋的外側位置對潛水泵進行設置進行抽水，并安排潛水人員進行堵漏處理，將側向活動圍擋進行拆除后正式對工作門槽進行改造處理。

5.4 拆除移位

在完成門槽的改造處理之后，對側向活動圍擋進行安裝，在從外側向其中進行注水處理后使其能夠上浮。在后續的移位環節，其同開始的安裝就位程序基本相同，即以相同方式的應用將其浮運到施工作業區[5]。

6 浮式鋼圍堰改造重點

在實際鋼圍堰改造工作當中，需要能夠做好以下方面內容的把握與控制：

1)在對鋼圍堰進行改造時，要做好焊縫控制，在保證焊縫具有良好密實性的基礎上做好螺栓固定位置的密封處理，避免因此發生漏水情況。如存在漏水問題，鋼圍堰在下水之后則將沉入到河床當中，并導致工程事故的發生。

2)在完成鋼圍堰的改造處理后，要做好中心的計算工作，通過科學配重方式的應用保證鋼圍堰重力能夠同其浮力處于同一鉛垂線上，避免圍堰進入到水中之后發生傾斜問題。

3)在浮運鋼圍堰過程當中，要做好其吃水深度的調整。如吃水過淺，鋼圍堰則不能夠通過下游工作橋。而當其吃水深度過深時，則將具有沉入到河床當中的風險。

4)在鋼圍堰就位的情況下，需要對上游的檢修門進行關閉處理，在保證其在靜態水當中浮運的情況下實現風險系數的降低。

7 結 語

水閘工程在運行一定時間后，不可避免的會出現一定的問題，在該種情況下，如何做好其加固處理則成為了非常重要的一項工作。在上文中，我們對浮式鋼圍堰在水閘加固工程中的應用進行了一定的研究。對于浮式鋼圍堰來說，其成本較低、作業方便，運輸容易且具有著簡單的結構，在實際使用當中，能夠在對工作時間進行縮短的同時實現工作效率的提升。在水下建筑加固維修工作中，能夠對施工操作空間受限以及運輸困難等問題進行有效的解決。對此，即需要能夠對該方式引起重視，通過其重點的把握更好的應用在實際工程當中。

[1]劉長明.鋼圍堰施工技術在官廳水庫輸水洞檢修中的應用[J].北京水務，2014(06)：12-14.

[2]張政凱,張成斌.分塊制作安裝鋼圍堰在泵站改造工程中的應用[J].水利建設與管理.2016，36(07)：19-23.

[3]孫忠明.引黃濟臨項目鋼管樁內支撐體系鋼圍堰應用[J].長江工程職業技術學院學報，2016(02)：67-68.

[4]萬泉,王駿秋,蔡玲玲.大型水閘水下修補工程施工實踐探討[J].水利建設與管理.2016，36(11)：16-19.

[5]葉志勝.南水北調鋼管樁內支撐體系鋼圍堰施工技術[J].建筑機械.2017(06)：137-140.