钢筋混凝土预制闸在郭巨峙南围垦工程中的应用

2014-04-28贺立霞沈霞何国华

水利建设与管理 2014年3期

贺立霞，沈霞，何国华

(1.宁波市水利局，浙江宁波 315100;2.宁波市水利水电规划设计研究院，浙江宁波 315100)

1 前言

常规水闸设计在施工导流方面一般考虑沿水闸四周布置施工围堰，围垦工程中的出海软基闸建设也不例外。而在深港边坡上围垦时则面临水闸外海侧围堰施工难度大、工程造价高，且稳定较难保障的问题。为了确保围堰稳定，通常将水闸向内侧移动，因而堤线得局部或是整体往内移，导致围涂面积减小，围涂效益降低。

出海水闸在围垦工程中比较常见，在全国不同地区、不同的地质条件下常被应用，并取得了不少成功的建设经验，但是，预制钢筋混凝土闸方案还较少采用。

2 工程概况

该围涂工程东濒佛渡水道，呈近东北向狭长带状分布，海堤工程为3级建筑物，设计防潮标准为50年一遇。水闸为3级，设计排涝标准20年一遇，防潮标准50年一遇。水闸上游设计特征水位分别为:20年一遇水位 2.74m，水闸起排水位1.50m，河道低水位1.00m;下游外海侧特征水位分别为:50年一遇潮水位4.12m，平均高潮位1.90m，平均低潮位－1.21m，设计排涝流量68.78m3/s。

为使海堤轴线布置更加经济合理，海堤轴线应选择在离深港适当的位置，离深港太近，海堤稳定无法保障，离深港太远，围垦工程不经济。经方案比较海堤轴线沿涂面高程－1.5～－2.5m的等高线布置，外海侧堤脚涂面高程－2.8～－3.5m，堤外侧即为佛渡水道，坡面较陡，堤脚以外涂坡约为3.22%，海堤建在深港边坡上，内侧较为平坦，内侧涂面坡比约为0.27%，水闸布置在横堤上，设计规模为3孔×2.5m，基础为软基。水闸外侧200m范围内的涂面高程为－2.8～－7.5m，外侧涂坡约为3.5%。如果采用常规水闸设计方案，需在外侧－5.5m高程处建围堰，围堰堤脚处高程最低达到－6.5m左右，局部堤脚高程达到－7.0m，基础处理水下施工难度相当大，造价相当高，且围堰建在深港的陡边坡上，地形地质条件相当复杂，围堰稳定难保障，水闸工程的成败，围堰是关键。为此，根据实际情况进行了方案比较，选用预制水闸方案与常规现浇水闸方案进行比较，常规现浇水闸方案概算投资为8781527元，其中建筑工程投资4345343元，围堰投资4436184元，选用预制水闸方案无需造围堰，概算投资7444715元，较常规水闸方案节省投资1336812元，且施工安全可靠，提高了围涂效益。通过在预制闸底部基础打防渗板桩的方法，可防止在运行期由于闸底土方固结导致底板与土体脱空而形成闸底绕渗。

3 水闸工程地质

3.1 工程地质条件

根据勘察资料得知:按地基土的土性特征、成因时代、埋藏分布条件及其物理力学性质，将场地勘探深度范围内的地基土划分为四个大层，五个亚层，I淤泥质粉质黏土，II3淤泥质黏土，II4黏土，III(al-mQ4)卵石，灰—灰绿色，IV2粉质黏土，上伏软土厚度约为30m，局部可达36m。(详见图1、表1)

图1 工程地质剖面

表1 土层物理力学指标

3.2 工程地质评价

闸址以深厚的淤泥质土为主，厚度大，物理力学性质较差。水闸在进行基开挖时应做好基坑支护，同时，应处理好闸底防渗问题。

4 预制闸设计

4.1 预制闸平面布置及结构设计

本水闸设计为预制箱涵式水闸，箱涵底板高程为－1.37m，闸顶高程6.80m，箱涵底板厚度0.3m，侧墙宽度0.30m，顶板厚度0.3m。此预制闸由上游预制箱涵、闸室预制箱涵及下游预制箱涵三部分组成。水闸平面布置详见图2，预制闸主要结构设计特征值见表2。

图2 水闸平面

表2 预制箱涵结构设计主要特征值

4.2 预制闸基础处理

本涵闸为无围堰条件下建造，采用了插打塑料排水板及堆载预压处理基础和预制箱型结构形式相配套的特殊施工方法。在施工过程中，须对各个施工环节做到有计划、按步骤地进行规范管理，具体方法为:

a.基础预压:闸基处理范围为水闸中心轴线两侧20m范围内进行堆载预压，即处理范围内海堤全断面碎石垫层填筑，并插设塑料排水板，然后分层加荷载到4.0m高程进行预压，以强化地基排水固结，提高承载力。

b.基础开挖:经过一段时间(通过计算确定)的基础堆载预压，待地基固结趋于稳定后(沉降速度3cm/月)，把压载挖卸到设计闸底碎石找平层底高程处，此处应考虑预留沉降量。

c.防渗处理:箱涵防渗由绕底板纵向与绕边墩侧向两部分防渗组成，防渗体设置在闸室预制箱涵的上游侧，且与海堤闭气土方接壤吻合。

ⓐ底板纵向防渗处理:压载卸去后，在闸室上游侧开挖防渗基坑，采用凹梯形基坑挖到淤泥压缩层，之后铺设400g双层无纺土工布，并回填含水量约30%的黏土到闸底板底部高程，然后打设契口形止水松木板桩，桩顶高程应控制在预制闸安装底板处高程，同时考虑预留沉降，并在板桩顶部设置圆形止水橡皮，在箱涵安放时使底板预埋平板橡皮与桩顶圆形橡皮吻合，以起到底部纵向防渗止水作用，其余部分的闸基采用碎石进行人工找平压实;ⓑ侧向防渗:侧向防渗采用钢筋混凝土刺墙方案，位置须与底板纵向防渗处理位置相对应，且应与海堤闭气土方连接。

d.箱涵预制:C30钢筋混凝土预制箱涵选择在船坞内预制，预制前须对坞底用砂石垫层整平、压实面部，并用两层油毡隔离，以防闸底与坞底粘连影响起浮。

e.箱涵浮运:船坞内预制好的箱涵，按规范保养达到强度要求后，选择大潮汛使箱涵出坞，并用拖轮从海上拖运到闸址上游围垦区内锚泊。

4.3 预制闸施工

在水闸施工中合理安排其施工程序是加快施工进度及减少不均匀沉降的重要环节之一。本工程施工程序安排如下:施工准备→→3t/m土工布铺设 →→碎(卵)石垫层填筑→→插打排水板→→8t/m土工布铺设→→堆载预压→→截水槽开挖→→打防渗板桩→→回填黏土→→预制箱涵吊装→→胸墙、侧墙→→土方回填(分层)→→上部结构→→闸门及启闭机安装与调试→→工程收尾。