九圩港闸工作门槽的维修加固工艺浅析

张俊华

（南通市水利局，江苏南通 226006）

1 工程概况

南通市九圩港闸建成于1959年，全闸共40孔，单孔净宽5.0m，总净宽200m。本闸位于长江下游滨江感潮区，南通市九圩港河引江口门处，是一座以引水灌溉、挡潮排涝功能为主的大型水闸。建闸时受条件限制，标准较低，经50多年的运行，工程老化、损坏严重。现状工程常水位以上混凝土病害严重，主要构件强度不能满足现行规范要求。水下闸底板水平止水填料缺失，局部漏水。闸门构件严重锈蚀，门槽损坏，工程运行存在重大隐患。经安全鉴定为三类闸，须除险加固。

本闸工作门槽截面净深、宽分别为250 mm、410 mm，原门槽滚轮埋件均为“Ι”字形铸铁，埋设位置偏差较大，门槽混凝土边缘无护角，运行至今，门槽内外混凝土剥落、破损严重，闭门时止水橡皮不密封，大部分闸门两侧射水现象严重，漏水量远大于《水闸技术管理规程》（SL75-94）规定的0.2 L/（m·s）。经比选设计，决定采用整体铸钢门槽对原门槽进行更换的维修加固方案。

2 施工围堰的比选

工作门槽维修加固时，使用检修闸门挡水，当孔维修闸门不启闭。为便于施工，每孔工作门槽维修加固时，必须使该孔处于无水状态，针对本工程实际情况，有两种临时围堰方案可供选择：一是全段围堰法，即在闸室内工作门槽的上、下游，一侧使用检修门挡水，一侧采用土工模袋围堰挡水，这样水抽干后，工作门槽全部露出。该方案的优点是作业空间大，施工较方便，但围堰工作量大，需填筑、拆除围堰40次，工期较长。二是分段围堰法，即在工作门槽处采用有一定空间的钢结构作围堰贴在需维修加固的工作门槽周围闸墩壁上，将堰内水抽除后实施维修加固。该方案作业空间较小，施工操作不太方便，但钢围堰移动方便，且可重复使用。经比选，本工程门槽改造采用钢围堰挡水施工。

3 钢围堰简介

3.1 钢围堰挡水原理

将钢围堰移动至需维修加固的工作门槽处，由钢围堰、闸墩侧壁及闸底板组成具有一定内部空间的挡水堰体。将潜水泵置于堰内以一定流量向堰外排水，钢围堰在内外水位差产生的水压力作用下自行紧贴闸墩壁面，使围堰侧止水趋于密封，入堰水量逐步减少。同时，将钢围堰两侧的浮箱内注满水，在自重作用下，围堰的底止水也紧贴闸底板。这样，在工作门槽处钢围堰内就形成一个无水施工环境。

3.2 截面形式

本闸单孔净宽5.0m，底板顶高程-2.0 m（废黄河基面，下同），胸墙底缘高程+3.3 m，闸孔净空尺寸为5.0m×5.3m。若一个闸孔两侧门槽同时改造，钢围堰的尺寸应满足一个闸孔内两个围堰同时工作的要求，并要考虑堰内施工人员、作业机具的活动空间。从受力上考虑，钢围堰截面宜设计成半圆形，因向心水压力可提高钢围堰止水能力，但是堰内空间较小，也不易充分利用，作业人员活动受到约束。综合考虑钢围堰止水能力和在闸孔间移动的便利性，将围堰截面设计成“［”形，垂直水流向宽a=1.7m，顺水流向长b=2.5m。

3.3 堰高选择

九圩港闸下游检修门挡水后可不考虑下游长江高潮位淹没围堰的影响，为保证水下施工的连续性和混凝土初凝所需时间，钢围堰高度非汛期可采用常水位+1.8 m（底板高程-2.0m），另外加上安全超高0.5m，即：h=4.3m（废黄河+2.3m，小于胸墙底高程+3.3 m，满足移动便利性的要求）。

3.4 钢围堰制作

根据工程计划进度，本工程施工钢围堰共制作5套，10只，堰体材料采用Q235钢。钢围堰横梁采用I28a/2，档距从下向上为500～1000mm不等，主纵梁采用I14a，次纵梁采用L125×80×8的角钢，面板采用8 mm厚钢板，焊缝厚度均为6mm。采用油漆防腐保护，在围堰喷砂除锈后刷氯化橡胶铝粉防锈漆120μm、氯化橡胶面漆100μm。为保证钢围堰的止水效果，在堰体的侧面、底部均安装橡皮止水，侧面采用LP水橡皮，底部采用H止水橡皮。围堰两侧面焊接截面尺寸为60 cm×140 cm×220 cm的浮箱，浮箱尺寸的大小要保证围堰在水中能飘浮移动，围堰截面尺寸见图1。

图1 围堰剖面图（单位：mm）

4 施工工序

4.1 新门槽制作

铸钢门槽在工厂制作，其表面均需达到设计的光洁度、平整度要求。为使改造后门槽具备良好的整体性，转角处不易损坏，具备优良的止水能力，新门槽材料采用铸钢（ZG450），节长1.0m，单孔一侧6节共6.0m（-2.0～4.0m），截面设计为“［”形。成品在出厂前以6节为一单元组装（亦可现场2节或3节为一单元组装），用螺栓连接成整体后作为成品出厂，并检验其整体性、平整度和尺寸是否符合设计要求。

4.2 围堰就位及堰内积水排除

（1）将检修闸门安放到位，下游实现挡水；（2）开启工作闸门到最大开度，确保其安全吊挂（可采用上面用葫芦吊、下面用槽钢搁的办法）；（3）在浮箱作用下将钢围堰准确就位于工作门槽处；（4）用3台流量100m3/h、扬程9 m、功率4 kW的潜水电泵以300m3/h的流量由堰内向外排水，堰内外水位差形成后，钢围堰会自动贴近闸墩，此时视堰内水位消落情况在排水过程中逐步减少工作水泵数量，直至堰内水位下降并维持少量积水；（5）用棉絮对围堰底部、侧面渗漏处进行封堵，尽量减少渗水量；（6）用粘土在门槽外围筑子围堰，人工除净子堰内积水；（7）在钢围堰与子堰之间保留小功率泵抽水，保证工作门槽在无水（或少水）环境下施工。

4.3 原门槽混凝土凿除

工作门槽拆除前应测量所有门槽的现状位置（门槽中心线、相对宽度等），以在维修加固后保持现有位置。原门槽混凝土采用人力、轻型空压气锤从上向下凿除，及时清理拆除后的混凝土并外运，以保持钢围堰内的空间。闸墩壁厚B=0.9m，门槽处壁厚仅0.4m，为保证同一闸墩两侧门槽后新浇筑的混凝土不受拆除时振动的影响，门槽宜同步维修加固，但必须确保老混凝土不被凿穿。

4.4 植筋

门槽部位植筋采用水下植筋膏，植筋位置、钢筋型号、锚固长度、焊接等均根据设计要求进行，植筋的钻孔、清孔、配料、注胶、植筋、养护均严格按照产品使用说明书施工，并进行抗拔试验。门槽部位原水平钢筋保留，妨碍施工时，可将其向内弯曲。设计植筋位置与原有钢筋相碰时，植筋上、下调整位置，并注意不能与门槽相碰。

4.5 新门槽安装、立模

为保证新门槽安装的精确度，铸钢门槽实行整体安装，安装时严格按照《江苏省水利工程施工质量检验评定标准》（以下简称《标准》）埋件安装的要求检测。

铸钢门槽安装步骤：①采用经过计量检验合格的钢卷尺、钢直尺、经纬仪精确定位闸孔中心线和门槽中心线，保证门槽中心线、相关宽度与原门槽一致；②安装并固定铸钢门槽，固定时采用钢筋焊接，垂直度检测采用不小于1.5 kg铅垂球挂线和钢直尺进行；③门槽工作表面平面度、直线度采用靠尺检测；④两节门槽连接处拼缝搭接的紧密度采用塞尺检测；⑤门槽对闸孔中心线、门槽中心线及平面垂直度的偏差值均应小于《标准》允许偏差值。

模板从下向上依次逐段安装，为便于施工及保证混凝土的浇筑质量，每次安装高度不超过1m，并采用预留焊接在门槽后钢筋上的对销螺栓固定。随混凝土浇筑高度的上升，模板逐段安装，直至门槽顶部。

4.6 细石混凝土浇筑

由下向上分段连续浇筑掺入水下不扩散剂的C30细石混凝土，因新门槽与老混凝土结合面空间狭小，在满足强度要求下，可适当加大混凝土坍落度及流动性，并采用小直径的Φ50手提式振动捧振捣混凝土。

混凝土初凝24 h后便可拆模，若其表层有麻面、蜂窝现象，应以掺有水下不扩散剂的砂浆修补找平，同时将固定模板的对销螺栓钢筋割除，并修复。再次对已完成加固的门槽位置进行复核，准确无误后，才能确定门槽修复完成，方可移走钢围堰。待混凝土达到工作强度后，关闭主闸门，吊离检修门，闸门即可运行。

5 结语

本闸门槽改造方法安全可靠、经济简便、快速高效，施工技术也比较成熟，在各类水工门槽改造工程中也已广泛应用。但是，在滨江感潮河段施工应注意以下几点：①钢围堰在非汛期围堰被没顶的概率最小，也是滨江感潮河带水下建筑物修复的最佳时期，若检修门在上游内河侧，钢围堰势必在下游长江侧挡水和移位，因此，施工时被没顶的概率仍较大，应采用较大的安全超高标准，减少高潮位时段的停工时间，故宜尽量选择非汛期施工；②钢围堰采用浮箱辅助实现浮移，需要时可附着塑料泡沫，帮助实现移位；③围堰就位前应除净门槽附近闸底板上的散落杂物和粘附在墩壁上的水生植物，以实现较好的止水效果；④在工作门槽外子堰与钢围堰设置小水泵不断抽水是保障在无水环境下施工的关键环节；⑤门槽适用“［”形铸钢埋件，整体性佳，与闸门的止水性好；⑥在灌筑新门槽的混凝土中适当添加水下不扩散外加剂，有利于工作门底部混凝土的成型。