北溪水閘南港下游海漫沖坑處理方案初探

黃毅玲

（福建省九龍江北溪水資源調配中心，福建 漳州 363107）

1 概述

九龍江北溪水閘是福建省一座大I 型攔河引水水閘樞紐，分為南北港橋閘。其中南港橋閘15 孔，長200 m。工程于1980 年5 月投入運行，本工程是漳州市、廈門市重要水源地。2018 年管理單位組織對北溪水閘水下地形進行測量，發現南港水閘下游干砌條石海漫段出現沖坑，若不進行及時處理，將會進一步產生沖刷下切，沖坑擴大，引起消能設施的進一步破壞，危及水閘的運行安全和供水安全。

2 沖坑的基本情況及沖坑原因

2.1 基本情況

北溪水閘在運行過程中管理單位定期對水下地形進行測量，根據2010 年、2011 年、2012 年、2013 年、2014 年、2017 年1 月、2018 年7 月水下地形圖，沖坑發生時間推測是在2017 年1 月～2018 年7 月期間。沖坑主要分布在水閘右岸后啟孔，共兩個沖坑（如圖1，圖2），1 號、2 號沖坑中心距離消力池末端分別為45 m 和34 m，均位于下游干砌條石海漫處。其中1 號沖坑上部外緣離南港13 號閘下游54.7 m，離船閘閘室墻25.6 m，沖坑上部面積244.34 m2，沖坑最深處-5.3 m，沖坑的體積約為250 m3；2 號沖坑位于船閘泄水孔附近干砌條石海漫與防沖槽交界處，該處設計高程-4 m,實測最深處高程為-4.48 m，沖坑上部面積46.64 m2，沖坑的體積約為30 m3。

2.2 沖坑形成原因

通過初步分析，基本認為沖坑的形成屬于局部破壞。由于海漫段地質條件較差，地基為粗砂、蠣殼淤泥質中砂。加上閘后河床過量采砂等原因造成下游河床下切，閘后低潮位歷年來呈下降趨勢，導致閘上下游水位落差變大。

圖1 1 號沖坑

圖2 2 號沖坑

3 沖坑處理方案

3.1 加固方案

對北溪水閘河床上下游沖坑進行處理，主要對南、北港水閘上下游河床沖坑回填拋石。在低潮位時，對基坑底部毀損條石及沙土進行清理、整平、將邊界處交錯條石砌整齊，清理過程中應注意避免破壞船閘邊墻、海漫等周邊水下建筑物，再進行模袋混凝土澆筑護面。

3.2 沖坑處理方案

3.2.1 清理沖坑及條石碼砌

通過船上長臂挖掘機在低潮位點對基坑的底部進行清理，清理深度到達0.5 m～1.0 m。上游側清理至漿砌條石海漫下緣（樁號Y=0+055.00），下游清理至拋石防沖槽上緣（樁號Y=0+079.00），右岸清理至樁號X=0+160.66，左岸清理至X=0+132.66，形成一個24 m×4 m 一的矩形坑。樁號X=0+132.6～X=0+130.6 為干砌條石邊緣整理范圍，將交錯條石水下采用船上吊輔助，水下人工碼砌整齊，凹凸面采用條石碼砌補充完整[1]。

3.2.2 回填砂石料

在清理殘渣后，水下拋填砂石墊層至-3.85 m～-4.85 m高程；形成深0.85 m 的矩形坑。

3.2.3 鋪設土工布

鋪設兩層350 g/m2的土工布，在土工布上面拋填15 cm厚砂石反濾料鎮壓。

3.2.4 澆筑模袋混凝土

采用C25 模袋混凝土護面，厚度為70 cm，模袋混凝土護面尺寸為28 m（垂直水流）×垂直水（順水流向）；模袋主要起模板和早期防護作用，模袋采用矩形型機織模袋。模袋按設計要求在工廠進行整片制作，1 號沖坑模袋由7 個尺寸4 m×24 m的隔離體組成,每個隔離體之間互不相通，相鄰模袋之間底層設置30 cm～50 cm 的搭接。模袋下放時，潛水員先對其四角進行定位，模袋底部可掛鉛錘沉底固定，固定之前需要先保證鋪設準確，并及時灌注混凝土[2]。

4 施工方法

4.1 清理拆除

在低潮位時，采用船上300 m 時運輸船+長臂挖掘機液壓0.65 m～1.0 m 液對基坑底部毀損條石及沙土進行清理、整平、配自航式倉容積100 m 部的石駁船將棄渣送至下游河床低洼處回填，基坑周邊與海漫接觸部位采用80 t 浮吊輔助，配備蛙人下水定位，將邊界處交錯條石馬砌整齊，清理過程中應注意避免破壞船閘邊墻、海漫等周邊水下建筑物。

4.2 模袋砼水下施工

4.2.1 施工流程

施工流程見圖3。

圖3 施工流程圖

4.2.2 模袋的準備

（1）模袋產品應采用優質材料，由專業生產模袋的企業制作生產。

（2）模袋布按設計要求制作,本工程的模袋指標見表1。

表1 模袋指標

模袋示意圖見圖4。

圖4 模袋示意圖

4.2.3 模袋鋪設固定

在模袋上端，沿軸線方向設立固定樁，固定樁間距為2 m。將直徑50 mm、長度6 m 的鋼管直接橫穿在模袋上端原本預設的布套之中，要求同一個單元一次穿好。在做好模袋上端的定位之后，需要將其下端對應的找出來，將其拉倒制定的位置，然后實現平直定位處理，通過潛水員將其固定。等待模袋沉入水底之后，還需要潛水員做好相互的配合，實現其檢查處理[3]。

模袋與模袋處搭接采用正反搭接，先施工的在下，后施工的在上。施工過程全程定位，保證搭接質量。

模袋鋪設完成后，及時進行混凝土的灌注。

4.2.4 砼工程

（1）砼配合比設：原材料要求見表2。

表2 砼配合比設計原材料

（2）砼配合比設計要求：①要求水泥漿量大；②要求砂率大，通常模袋混凝土砂率應大于50%；③石子粒徑小，如果粒徑過大則對于充灌模袋有不利影響；④摻入粉煤灰；⑤要摻入混凝土高效減水劑，也可以摻入泵送劑。

4.2.5 砼拌制

本工程采用泵送C25 細石水下混凝土。

4.2.6 砼輸送

混凝土采用地泵施工。

4.2.7 模袋混凝土充填

①在正式進行充填之前，必須要保證全部模袋定位不發生位移，然后再進行施工。充填過程間隔不要超過半個時，速度保持在10 m3/h～15 m3/h 范圍內，壓力在0.2 MPa～0.3 MPa 之間最佳。

②充填時應避免出現模袋動態張力不均勻的情況，施工人員在監督過程中若發現存有流動不暢或者是堵塞等問題時，應盡快整治。

③充填時相鄰塊體連接要先縫好，上下層及上層和上層間應確保牢固，上層要盡量做到縫密一些。

④每一只灌口充填完成后相關人員要相互配合，緩慢抽出軟管，然后盡快將灌口扎緊，避免混凝土從中溢出。

⑤在填充每個模塑袋到另一個模塑袋之后，重復上述步驟，以便繼續填充直到完成填充任務。

5 結語

經過施工過程中的定位測量及施工完成后的水下地形測量數據評定，此次沖坑除險措施方案加固效果滿足加固設計要求，達到了加固預期。此加固方案對于感潮水工工程及需帶水加固作業工程具有一定的借鑒意義。