某近岸浅海区纳潮库引水闸工程施工技术简析

于超敏，袁江涛，单 勤，刘 君

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

引 言

为了食用盐生产质量和产量的提高，很多生产食盐单位将食盐生产扩大到远离陆地的浅海区海域，以保证海水盐度较高及产盐的质量。

临近浅海区水闸施工面临大风天气频繁、昼夜温差较大、海域湿润气候对构筑物、闸门等腐蚀性较大、临海区受潮汐影响等难题，深基坑施工渗水较难控制处理，另外近岸浅海区地质复杂，淤泥质黏土层较厚，地质稳定性较差等这些因素对水闸施工产生很多不利影响。

1 工程概述

营口某水闸是由日本承建，钢筋混凝土结构，闸门为木质闸门，建立于1915年，经过多年潮汐及潮位变化，已无法进行纳潮。建设单位决定在远离陆地靠近浅海区修建新水闸进行海水纳潮。新建引水闸上、下游均由挡土墙组成，挡土墙基础打设有PHC预制管桩作为结构承重传力结构。四周为填筑的围堰，围堰结构外侧为堤心石挡浪层、内侧为海底淤泥质黏土止水层。引水闸距陆地约5.5 km，其闸室21孔，每孔净宽3 m，闸墩厚1 m，水闸总长84 m。闸门为3 m×6 m球墨铸铁闸门，主体为PHC管桩基础、钢筋混凝土底板结构形式，上部设交通桥、检修桥及工作桥，底板高程-3.0 m，纳潮库最高水位2.50 m，水闸施工完成能满足新纳潮库8 000亩蓄水面积。

由于工程区域为远离陆地的浅海区，施工期安排在四月份到七月份，期间大风天气居多；雨水偏多；周围受潮汐影响严重。潮位高差较大对基坑降水施工影响较大。引水闸工程施工作业环境较差，施工作业场地上约有8.5 m厚的淤泥质黏土层，对机械行走作业控制有较大影响。

施工区域潮位：极端高水位为3.14 m（以当地理论最低潮面为基准，下同），设计高水位为2.65 m，设计低水位为-1.76 m，平均潮位高差为4.66 m。

2 围堰防渗水和基坑支护

施工场区四周围堰填筑前期，采用山皮石填筑，不能止水，对基槽开挖施工防渗水影响较大。

应对方法：围堰外侧填筑山皮石，内侧距离围堰坡脚10 m处搭设钢板桩，采用H型钢和钢绞线进行锚固。在钢板桩与围堰之间回填淤泥质黏土作为止水层，效果明显，有效的解决了围堰渗水情况的发生，保证了基槽开挖施工安全和质量。围堰平面布置如图1。

图1 围堰平面布置示意

基坑支护是本工程重点施工工序，支护方案选择直接影响水闸基础施工安全和质量。前期方案有水泥搅拌桩、地下连续墙、打设钢板桩和连续灌注桩等支护方案，各有优缺点，根据本工程施工现场地质环境、临海地域特点，对各基坑支护方案进行对比，如表1。

表1 基坑支护方案对比

通过上述方案对比，结合施工现场实际情况，选择打设钢板桩支护方式，保证施工质量。钢板桩采用Spu-IIIw型长度为12.0m，打设深度为11.0～11.5 m，具体参数见表2。

表2 Spu-IIIw型钢板桩参数

引水闸工程基坑钢板桩支护周长为 401 m，施工包括打设钢板桩和H型钢、采用钢绞线进行锚固。

具体技术要求：后方锚点为12 m长300×300×10H型钢，锚点打入开山石围堰内，围檩为双拼10#槽钢，拉杆采用2束Φ15.2钢绞线，基坑四角加设型钢支撑。钢板桩底高程为-11.0 m，锚入土体深度为5.5 m，外露长度6.5 m。如图2。

图2 钢板桩支护断面

2 PHC管桩施工存在问题及改进措施

现场回填山皮土含大量大粒径山皮石，管桩打设在大块石上易产生桩体滑移导致桩位偏差过大，影响桩基施工质量。

应对方法：管桩施工前将桩位位置放出，并插上木桩，用挖掘机把桩位周围50 cm范围大粒径山皮石挖出，将粒径较大的山皮石填在两桩之间的缝隙内，这样既有效的解决了管桩桩位处无大块石，避免桩体发生滑移问题，又保证了桩机施工行走作业条件。

由于设计桩顶高程低于海平面，在PHC管桩施工完成后，部分管桩内部有渗水现象，水流明显，但流速不大。如果处理不好，将严重影响后续桩芯混凝土浇筑、挡土墙基础和闸室底板混凝土浇筑质量。

应对方法：对渗水明显的管桩，在桩芯混凝土浇筑前，采用水泵抽水降低管桩内部水位至施工层下，并在桩芯内部布设塑料水管，然后浇筑膨胀混凝土，此种技术措施目的就是让桩芯渗水通过塑料软管排出，待混凝土终凝后，将塑料软管端部与桩头切平，并灌入速凝砂浆，再用木楔打入塑料软管进行封堵，满足施工要求，保证了管桩混凝土浇筑质量，如图3。

图3 PHC管桩桩芯渗水封堵

3 基坑自动控制降水系统的运用

受潮汐影响，基坑降水量和水位变化大，需根据出水量及时开关水泵，前期安排多人24小时值班看守，但人工控制容易出现抽水不及时基坑被泡，或者抽水水位过低降水设备损坏的问题，并有一定安全隐患。

针对这些情况，项目部通过调研，利用浮球式液位控制器研发出基坑自动控制降水系统，安装时根据基坑施工情况设定好液位控制器限位，当水位达到上限处即自动接通电源启动水泵抽水，当水位降低至下限水泵可自动关闭停止抽水（如图4）。

图4 基坑自动控制降水系统

4 泵送混凝土减速装置的运用

在进行基槽垫层混凝土施工初期，泵送混凝土至基槽时，由于泵送混凝土的冲击力较大，导致下部含水量大的淤泥质黏土向上翻起与混凝土掺杂一起，严重影响了基槽垫层施工质量，而且还浪费混凝土。

应对方法：采用Φ8圆钢和2 mm厚钢板进行焊接制成泵送混凝土减速装置，此装置可大幅降低泵送混凝土的冲击力，有效解决了基槽垫层混凝土浇筑时因掺杂淤泥带来的质量问题，保证了施工质量，如图5。

图5 泵送混凝土减速装置

5 闸墩大体积混凝土施工

水闸闸墩施工处于近岸浅海区，受环境影响较大，水闸混凝土的养护面临诸多困难。养护直接影响水闸闸墩施工质量，该工程闸墩厚 1 m，长15 m，高8.5 m，属于大体积混凝土，相邻几个闸墩浇筑完成后，闸墩间易产生穿堂风，对闸墩混凝土内外温度影响较大。

应对方法：为了保证水闸闸墩施工质量，对闸墩养护采取外部保温保湿防风，内部降温的措施，浇筑前首先在闸墩内部布设地热管，布设间距为 1 m。拆模后闸墩周围棉被覆盖，闸墩间两侧搭设帆布挡风帘。

布设在闸墩顶部的地热管连接闸墩内部地热管出水口，间隔0.5 m布置喷水孔，混凝土内部循环排出的热水通过顶部的地热管喷洒在混凝土表面。通过以上多重措施，达到降低混凝土内外温差的目的，有效避免了因混凝土内外温差较大而产生裂缝，保证了闸墩施工质量，图6。

图6 闸墩地热管布设和养护

6 闸门安装控制

闸门安装精度要求很高，要确保闸门的水平度和垂直度，各工序控制必须全面考虑。该工程闸门为球墨铸铁闸门，闸门高6 m，宽3 m，厚14 mm，每套自重6.8 t，共计21套。闸门安装前采用全站仪对闸门轴线进行测量定位，在闸墩的上部和下部分别进行定位，并采用线坠进行复核。满足要求后采用水准仪对布设在闸门槽底部的两个型钢限位进行测量，使两个支撑构件顶面在同一水平高程。然后起吊闸门进行安装，如图7。

将闸门缓慢放进闸门槽，并坐落在已设置好的槽钢支撑构件上，采用水平尺和钢楔对闸门进行水平微调；在闸门两侧固定孔上穿入高强度螺丝杆，在螺丝杆两端安装螺丝帽，采用线坠和螺丝帽对闸门垂直度进行调控。

闸门槽内部预埋筋与闸门框通过焊接进行加固固定，增加闸门的稳定性，防止在闸门槽浇筑混凝土振捣过程中造成固定闸门的螺丝帽松动，导致闸门垂直度偏差。最后在闸门安装完成后和闸门槽混凝土浇筑前再次对闸门水平和垂直度进行检查复核，符合要求后进行闸门槽混凝土浇筑。保证所有闸门安装质量。

图7 闸门型钢限位及螺杆限位

7 结 语

综上所述，在近岸浅海区进行引水闸工程施工过程中，本文分别从围堰防渗水技术、基坑支护技术、基坑自动控制降水系统、PHC管桩桩芯渗水处理技术、泵送混凝土减速装置技术、闸墩地热管布设技术、养护技术和闸门型钢限位及螺杆限位安装技术等优化施工技术，解决了近岸浅海区围堰渗水、基坑支护稳定性安全性、基坑降水、临海混凝土施工质量通病等施工难题，效果明显，保证水闸施工的质量和安全，得到了建设单位、质检单位的一致好评。希望本文能为类似项目工程提供经验，也能在其它类似项目施工中起到一定的借鉴作用。