五七水閘拆除重建設計要點和施工難點

王冠

（湛江市志滿水庫管理處，廣東 湛江 524000）

1 工程概況

五七水閘位于湛江市麻章區舊縣聯圍上（樁號2+050），于1965 年11 月建成并投入使用，是一座集擋潮、泄洪、蓄水等綜合功能的工程，擔負著湖光鎮鋪仔圩及沿海村莊東嶺村、西嶺村、舊縣村、厚高村、蔡屋村0.16 萬hm2以及3.57 萬人口的防汛任務。

五七水閘經過多年運行，混凝土破損嚴重，閘門及啟閉機銹蝕老化，原設計標準低過流能力偏小，消能防沖設施損壞，已嚴重影響工程安全運行，經安全鑒定為四類工程，急需拆除重建。

新五七水閘總共7 孔，總凈寬38.50 m，采用邊孔二孔一聯，中間三孔一聯結構，選用潛孔式平面鋼閘門、卷揚式啟閉機。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4 級，次要建筑物和臨時工程建筑物為5 級。

2 氣象水文地質

工程所在地地處北回歸線以南的低緯地區，屬于熱帶北緣季風氣候，終年受海洋氣候的調節，冬無嚴寒，夏無酷暑，年平均氣溫在22.70℃～23.50℃，遞增的方向是從北到南，表現1.40 ℃南北差距。降雨量年平均為1 387.50～1 724.10 mm；湛江東部海區潮汐，屬于不規則半日潮，在1 個太陽日（24 小時50 分）內出現峰—谷、峰—谷的潮候，即有兩次高潮兩次低潮，兩峰的高低、兩谷的深淺也不一樣。根據地質勘察報告揭示，閘址處基面土層為淤泥，厚0.60～3.10 m，層頂埋深0.00 m，層頂標高-1.78～0.11 m，承載力特征值fak=40 kPa。根據室內土工試驗成果，該層土的物理力學指標平均值如下：含水量w=78.50%，孔隙比e=1.49，液性指數IL=1.69，壓縮模量Es0.10～0.2 0=1.50 MPa，直接快剪黏聚力Cq=4.50 kPa，內摩擦角φq=6.50°，屬高壓縮性軟土。

3 工程設計要點

3.1 閘基處理設計

水閘基底有部分地方含有淤泥層，層厚1.50～9.90 m，層頂埋深0.00～3.80 m，層頂標高-13.34～-4.32 m，其地基承載力特征值為60 kPa，具有顯著的不良物理力學性質和水理性質，淤泥底下為粉質黏土或黏土層，地基承載力特征值為110 kPa，需進行地基加固處理。

復合地基常用的有水泥攪拌樁、高壓旋噴樁和CFG 樁等，此工程地質剖面揭示，閘室建基面以下4～10 m 為淤泥，層厚1.50～9.90 m，根據經驗判斷復合地基加固深度18 m 左右，通常攪拌樁基穿透下臥黏土層很困難，且攪拌樁質量難以保證，同時地基承載力提高的幅度有限；但CFG 樁穿越該黏土層也很容易，施工速度快。高壓旋噴樁可適應黏土地基加固，且機具較輕便，但樁身強度低、造價較貴。綜上，從經濟及施工速度考慮，此工程設計最終確定為CFG 樁復合地基加固方案。

3.2 閘室結構設計

此工程地基屬軟弱的淤泥，承載能力較低，采用整體式結構可降低基底壓力，增強整體穩定性和抗震性，適應地基不均勻沉陷，提高工程耐久性，延長工程壽命，缺點是底板厚度較大。此工程設計采用整體式閘室結構。

3.3 抗海水腐蝕混凝土設計

結構的使用年限：五七水閘主要建筑物級別為4 級，結構的使用年限不低于50 年；環境類別：近海或海洋環境，環境作用等級級別為E 級，屬極端嚴重；混凝土耐久性的技術要求：采用抗海水腐蝕混凝土，混凝土最大水膠比取0.40。混凝土中氯離子含量不大于0.015（按混凝土質量計），混凝土抗氯離子滲透性指標6 h 電量值要小于950 微庫侖。鋼筋的混凝土保護層最小厚度為板、墻等面開構件取45 mm，梁、柱等條形構件取50 mm；最大裂縫寬度限值為：短期組合0.15，長期組合0.10。混凝土材料要求：應滿足廣東省地方標準《抗海水腐蝕混凝土應用技術導則》的相關要求。

3.4 安全監測設施設計

水閘主要設置的觀測項目有沉降位移、水平位移、水位、揚壓力等。利用位移標點、埋設沉降等實施沉降位移觀測工作，在翼墻頂端的角點、閘墩、岸墻處分別布置測點，埋設底板層面是施工的第一步，完成施工后、未曾放水時再導引到以上結構的頂端。埋設完標點后要馬上進行沉降觀測，隨后的觀測要按照建設期間不同載荷階段進行，比如：土方回填前后或者完建期間等。完成施工放水前和放水后都要進行觀測，后續的觀測要按照工程運行狀況確定，直至不再有沉降現象。要在施工完成前和施工完成后，分別觀測一次水平位移，后續的觀測可以按照工程狀態不定期進行。水位觀測除了水情自動測報系統外，還在閘室上下游的翼墻上設置水位標尺，共2 根。水閘閘底的揚壓力觀測通過埋設測壓管進行，測壓斷面設4 個，位于閘室中墩上，每個斷面的測點設3個，測壓管總長度為132 m。

4 工程施工難點

4.1 拆除工程

拆除流程順序由上及下、相同的結構水平面先中間后兩側、先壩軸線后兩邊。布置1 臺25 t 吊車機，作為舊閘拆除的垂直運輸機械。舊閘室主體混凝土結構整體用風鎬拆除粉碎成小塊，用挖掘機、裝載車裝車，然后10 t 自卸車將廢渣運送到特定的區域。針對舊閘室的拆除，首先進行板結構拆除，然后是梁結構拆除。針對拆除上下游扶臂式翼墻工序，混凝土的拆除作業也配合翼墻后土方開挖程序，混凝土拆除要在土方每開挖2 m 深左右進行一次。

4.2 施工導流

導流方案為在閘室上游左右兩岸開設兩條導流渠，其中右岸為應急導流渠（見圖1），經連接堤處埋設預制混凝土承插管，最終導向下游流向外海；左岸則新開挖導流明渠，連接現有排水閘作為平時導流渠。

圖1 右岸導流渠橫剖面圖

4.3 降排水及圍堰工程

施工期間基坑內布置井點排水共5 個，利用無砂濾水管作為井管，實管則是在含水層以上使用，管的外徑和內徑分別為500 mm 和400 mm，采用5 m 長的濾水管，不能低于18%的孔隙率，利用80 m 目的尼龍網進行兩層外包。降水井的深度要到達透水砂層底部的黏土層下1.50 m 處，井底管必須是采用類型。選用6～9 臺QY25-24-2.2 潛水泵，流量24 m3/h、揚程26 m、功率2.20 kW。

施工單位編制圍堰工程專項施工方案，對填筑土料、邊坡防護、鋼板樁打設及對拉以及日常維護等編制翔實的具體實施要求，保證圍堰的安全。

4.4 基礎處理

工程在閘基底部采用直徑50 cm CFG 樁，在翼墻等其他部位采用水泥攪拌樁和預制六角樁，其中水泥攪拌樁797根，總長8 969.50 m；CFG 樁773 根，共計15 427 m；預制六角樁271 根，共1 084 m。經檢測，成樁質量均滿足設計及規范要求。

4.5 抗海水腐蝕混凝土澆筑與養護

工程主要建筑物混凝土均采用抗海水腐蝕混凝土，抗滲等級W4，施工單位編制混凝土澆筑及養護專項施工方案，在材料選擇、配合比試驗、澆筑工序、后期養護上細化管理流程，特別是閘墩結構采用“兩頭推進、分段分層、斜面澆筑、一個坡度、薄層澆搗、循序推進、一次到頂”的方式，保證了混凝土澆筑質量，經留樣試壓和現場回彈，混凝土強度及碳化情況滿足設計及規范要求。

5 結語

根據氣候因素、地質條件、施工環境等方面，對五七水閘拆除重建工程在設計要點和施工難點上做了充分的分析和論證，對能夠預見的難點問題做了大量細致的工作，提高了工程建設質量的可靠性。