湘江三級航道近尾洲船閘主體施工技術分析

◎ 駱志科 湖南省航務工程有限公司

1.工程概況

項目位于衡陽市常寧縣境內，近尾洲樞紐二線船閘規模采用閘室有效尺度為180m×23m×4.0m（長×寬×門檻水深），按1000噸級船閘Ⅲ級設計，設計單向通過能力為1200萬噸。設計船型為1000噸級貨船，船型尺寸為85m×10.8m×2.0m（長×寬×吃水），結構設計兼顧2000噸級貨船。最高通航流量為2年一遇流量8000m3/s。主要建筑物閘首、閘室定為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級。通航凈高10m。

2.水文氣象和工程地質條件

2.1 已建樞紐調度運行方案

已建樞紐水庫調度運行方案為：近尾洲樞紐弧門分Ⅲ個區調度：根據入庫流量，一般應優先調度7#～9#孔弧門，接著調度10#～14#孔弧門，然后調度7#～14#孔弧門，接著調度15#～22#孔弧門，最后調度1#～6#孔弧門。

2.2 特征水位

船閘特征水位，見表1。

表1 近尾洲樞紐二線船閘特征水位表（1985國家高程基準）

3.工程地質評價

3.1 區域穩定性評價

根據區域地質資料、前期勘察資料及本次勘察成果分析，勘察區處在華南準臺地的湘桂贛褶皺帶之中，新構造運動表現為間歇性上升并暫趨平穩。勘察區內未見明顯的大規模構造分布，發育的小斷裂為非全新活動斷裂，對場地的穩定性影響不大。場地工程地質條件較簡單，地基穩定，場址區內未發現活動斷層，因此本區區域地質穩定性好，適宜建筑。

3.2 不良地質作用

勘探區內地形地貌及巖土層相對穩定，地質構造相對簡單，從鉆探所揭露情況看，未發現活動性斷裂帶，也未發現滑坡、空洞、沖刷、崩塌等不良地質作用。

4.船閘主體施工技術要點

船閘主體基坑開挖分為三個工作面進行施工，分別為上閘首處基坑開挖，下閘首處基坑開挖，現有大堤處開挖，基坑開挖完畢后，應優先澆筑上下閘首，但由于實際情況，且閘室施工工期較長，工程量大，在不影響上下閘首的施工的同時，也可將閘室澆筑穿插進行，采用跳倉法進行施工，從閘室的第五結構段開始施工，工作面向上下閘首展開，閘室與閘首的澆筑分段升高應一致，一般情況下，相鄰澆筑段高差不宜大于一段。

4.1 基坑土方開挖施工方法

基坑土方開挖采用向下分層階梯開挖，分層開挖厚度按3m左右進行控制，直至開挖至巖面、基坑設計標高。土方開挖分層示意圖見圖1。

圖1 土方分層開挖示意圖

（1）開挖過程嚴禁自下而上或采取倒懸的開挖方法，開挖過程中避免邊坡穩定范圍內形成積水。

（2）基坑開挖時盡量防止對地基土產生擾動，為避免破壞基底土壤，當開挖基坑均為土方開挖時，在基底標高以上預留50cm的保護層土，人工清除。

（3）當開挖斷面存在石方開挖時，一次性將土方挖除后進行石方開挖。

4.2 上下閘首施工

4.2.1 施工工藝流程

船閘主體混凝土施工工藝流程見圖2。

圖2 船閘主體混凝土施工工藝流程

4.2.2 施工工藝及主要施工方法

1）施工順序:①基坑開挖至設計高程，按圖紙要求進行基礎處理；②澆筑閘首底板及廊道，砼澆筑由下至上分批分層澆筑，各層間隔期為5～7天；③對稱澆筑兩邊墩，至頂部高程；④待底板澆筑大于90天，閘墩沉降穩定，經監理工程師、建設單位及設計單位認可后，選擇在氣溫較低時進行底板寬縫砼澆筑，寬縫采用微膨脹砼；⑤對稱澆筑邊墩至設計頂標高，并進行墻后回填。

2）分層方式：①上閘首采用帷墻底板+輸水廊道+箱形邊墩結構，帷墻底板由下部實底板及上部空箱組成；②實底板厚4.4-5.85m，分三層澆筑。

3）砼澆筑順序：澆筑兩側底板→澆筑中間底板→施工輸水廊道→底板兩側同步回填→分層施工邊墩至頂→墻后兩側同步回填→待沉降穩定，進行寬縫封鉸→其余二期砼施工。

4.2.3 鋼筋工程

1）鋼筋加工準備：①鋼材進場須根據進度要求，做到分期分類進場；②鋼筋進場后試驗室及時按照程序進行原材料取樣試驗，并出具報告。

2）鋼筋加工：①鋼筋必須按照批準的鋼筋配料單進行加工，加工好的鋼筋必須分類碼放整齊；②鋼筋切斷、彎折以機械為主，不得急彎，嚴禁沖擊；③開工前，焊工須進行現場條件下的焊接工藝試驗，試驗合格后方可正式生產；④垂直豎向鋼筋采用墩粗直螺紋套筒連接，水平鋼筋主要采用閃光對焊方式進行連接。

3）鋼筋安裝施工過程中要注意事項：①熟悉圖紙，確定鋼筋穿插就位順序；②受拉鋼筋的搭接長度不應小于35d，受壓鋼筋的搭接長度不應小于25d；搭接焊，單面焊搭接長度≥10d，雙面焊搭接長度≥5d；③豎向鋼筋接頭連接，主要采用墩粗直螺紋套筒連接；④鋼筋綁扎使用鍍鋅鐵絲進行綁扎，先綁扎主筋，后綁扎次要鋼筋。

4.2.4 模板工程

模板采用定型組合式鋼模板，模板采用厚度為6mm，高為3150mm，寬為2000mm 的面板。設置厚12mm，高3150mm，寬100mm的豎邊框。骨架與面板焊接為間段焊接，焊接長度50mm，焊接距150mm～180mm，骨架滿焊，且所選用的焊條強度不得低于材料強度。

墩身模板采用爬模的形式，支撐采用懸臂支撐系統，爬升錐垂直方向布置尺寸根據現場砼分層調整。模板安裝見圖3。

圖3 底板模板安裝

4.2.5 混凝土工程

1）施工總體安排：由于主體混凝土各結構段均為大體積混凝土，溫控問題是主體混凝土施工的重中之重?；炷翝仓⒉捎寐膸У趸蛩跖浜系豕奕雮}的施工工藝。

2）凝土澆筑前的準備：做好供料攪拌系統、運輸、起重等設備及道路的維修與檢查，盡量避免和減少在澆筑過程中出現故障。

3）混凝土拌合：①拌合前必須由試驗室下配料單，主管工程師下澆筑令后方可開機攪拌；②水泥、水、骨料等都按配料單嚴格計量；③混凝土拌合過程中，要經常檢測骨料的溫度、含水量，使用外加劑時將外加劑溶液均勻加入。

4）混凝土運輸：混凝土澆筑主要采用混凝土自卸車運輸至澆筑段，垂直運輸采用塔吊及履帶吊配吊罐進行。

5）混凝土澆筑：①混凝土澆筑時從澆筑倉面一端向另一端推進，當倉面不是平面時，從低處開始，進行分層澆筑時，每層厚度按30～50cm分層；②一般澆筑時布置6臺Φ100的振搗器，澆筑大面積時布置7～8臺振搗器，振搗器操作按照規定執行；③閘首底板混凝土方量較大，在澆筑時采用階梯式分層澆筑，見圖4、圖5。

圖4 澆筑分層圖

圖5 臺階澆筑示意圖

6）混凝土修補與養護：①嚴格控制混凝土澆筑質量，盡量避免出現蜂窩、麻面、等外觀缺陷和溫度裂縫。一般缺陷在拆模后24小時之內完成修補；②混凝土澆筑完畢后，采取無紡土工布覆蓋灑水養護，避免太陽爆曬，盡量減少混凝土表面的熱擴散。

4.2.6 閘室混凝土施工工藝

閘室混凝土采用雙摻混凝土，采用攪拌運輸車水平運輸，塔吊配合吊罐垂直運輸入倉的工藝。其他澆筑工藝與閘首基本相同。

閘室混凝土澆筑：平面上采用跳倉澆筑的施工順序，斷面上施工順序：澆筑兩側底板→澆筑中間底板→施工輸水廊道→底板兩側同步回填→分層施工閘墻至頂→墻后兩側同步回填→待沉降穩定→二期砼施工。

5.大體積混凝土施工技術措施

本工程大體積混凝土施工，盡量安排在低溫季節或夏季夜晚施工，采用吊罐入倉工藝，盡可能從工藝上減小水泥用量及水灰比。

5.1 選擇合適的原材料降低水化熱

（1）使用低水化熱的水泥等。

（2）改善混凝土配合比，在混凝土中摻入粉煤灰，做好級配設計，盡量加大骨料粒徑。

（3）摻用早期水化熱較低緩凝型減水劑。

（4）按需要布置冷卻水管，通冷卻水，必要時加冰水，以降低混凝土內在溫度。

（5）夏季高溫季節混凝土澆筑過程中采用噴淋水霧的方法，以降低澆筑混凝土倉面外界溫度。

5.2 控制混凝土澆筑溫度

（1）大體積盡量安排在低溫季節施工。

（2）高溫季節施工時，砂石骨料盡可能堆高，控制在6米左右，從而避免陽光曝曬引起骨料溫度的大幅度升高。

（3）高溫季節時采用江水，并采取加冰措施來拌和混凝土，使夏季混凝土澆筑溫度滿足要求。

（4）混凝土表面養護和保溫措施：①當氣溫驟降，日平均氣溫在2～3天以內連續下降6～8℃，需采取表面保溫措施，以降低內表溫差，防止出現裂縫；②表面保溫材料采用土工布覆蓋，并在氣溫驟降前鋪設于混凝土表面；③表面保溫材料在混凝土內表溫差較?。ㄒ话悴怀^10℃）后方可撤去。

6.帷幕灌漿施工工藝要點

帷幕灌漿為有蓋重灌漿，上下閘首底板、閘室底板混凝土厚度不小于1.5m時進行。副壩高噴防滲墻段蓋重土層不小于6m 且碾壓密實后進行。

6.1 工藝流程

帷幕灌漿施工工藝流程見圖6。

圖6 帷幕灌漿施工工藝流程圖

6.2 帷幕灌漿試驗

正式灌漿前，選擇地質條件與實際灌漿區相似的地段作為灌漿試驗場地。按照設計技術參數進行灌漿試驗，以檢驗設計參數的合理性和灌漿效果。

帷幕灌漿接觸段及其下一段的壓水試驗合格率應為100%；以下各段的合格率應為90%以上；不合格段的透水率值不超過設計規定值的90%，且不集中。灌漿后，巖體波速的改善程度應符合設計規定。達到上述標準則灌漿質量為合格。否則，應按監理人的指示或批準的措施進行處理。

7.回填施工

施工前先作碾壓試驗，確定最佳鋪土厚度、最優含水率和合理的壓實遍數。

按設計要求將土料鋪至規定部位，嚴禁將砂礫料與粘性土料混雜，清除土料中的雜質。鋪土均勻平整，作業面分層統一鋪土，布置高程樁網，嚴格控制鋪土厚度?；靥钔了椒謱?、由內而外、層厚均勻，每層壓實厚度不超過30cm，控制回填速度。

8.結論

綜上所述，該文章以湘江三級航道近尾洲船閘主體施工實踐為案例，主要總結了船閘主體施工階段的技術要點，包括基坑開挖前的準備工作、基坑土方開挖施工方法、主體混凝土施工工藝流程、鋼筋工程、模板工程、大體積混凝土工程以及帷幕灌漿防水等關鍵施工內容?？傊?，為了保證水利船閘工程的順利施工，需從施工方案比選、原材料質量控制、現場組織管理等方面入手，且務必嚴格檢查各個工序、各環節的建設質量，將施工風險降至最低，確保船閘水利結構的穩定性、安全性。