北溪水闸南港下游海漫冲坑处理方案初探

黄毅玲

（福建省九龙江北溪水资源调配中心，福建 漳州 363107）

1 概述

九龙江北溪水闸是福建省一座大I 型拦河引水水闸枢纽，分为南北港桥闸。其中南港桥闸15 孔，长200 m。工程于1980 年5 月投入运行，本工程是漳州市、厦门市重要水源地。2018 年管理单位组织对北溪水闸水下地形进行测量，发现南港水闸下游干砌条石海漫段出现冲坑，若不进行及时处理，将会进一步产生冲刷下切，冲坑扩大，引起消能设施的进一步破坏，危及水闸的运行安全和供水安全。

2 冲坑的基本情况及冲坑原因

2.1 基本情况

北溪水闸在运行过程中管理单位定期对水下地形进行测量，根据2010 年、2011 年、2012 年、2013 年、2014 年、2017 年1 月、2018 年7 月水下地形图，冲坑发生时间推测是在2017 年1 月～2018 年7 月期间。冲坑主要分布在水闸右岸后启孔，共两个冲坑（如图1，图2），1 号、2 号冲坑中心距离消力池末端分别为45 m 和34 m，均位于下游干砌条石海漫处。其中1 号冲坑上部外缘离南港13 号闸下游54.7 m，离船闸闸室墙25.6 m，冲坑上部面积244.34 m2，冲坑最深处-5.3 m，冲坑的体积约为250 m3；2 号冲坑位于船闸泄水孔附近干砌条石海漫与防冲槽交界处，该处设计高程-4 m,实测最深处高程为-4.48 m，冲坑上部面积46.64 m2，冲坑的体积约为30 m3。

2.2 冲坑形成原因

通过初步分析，基本认为冲坑的形成属于局部破坏。由于海漫段地质条件较差，地基为粗砂、蛎壳淤泥质中砂。加上闸后河床过量采砂等原因造成下游河床下切，闸后低潮位历年来呈下降趋势，导致闸上下游水位落差变大。

图1 1 号冲坑

图2 2 号冲坑

3 冲坑处理方案

3.1 加固方案

对北溪水闸河床上下游冲坑进行处理，主要对南、北港水闸上下游河床冲坑回填抛石。在低潮位时，对基坑底部毁损条石及沙土进行清理、整平、将边界处交错条石砌整齐，清理过程中应注意避免破坏船闸边墙、海漫等周边水下建筑物，再进行模袋混凝土浇筑护面。

3.2 冲坑处理方案

3.2.1 清理冲坑及条石码砌

通过船上长臂挖掘机在低潮位点对基坑的底部进行清理，清理深度到达0.5 m～1.0 m。上游侧清理至浆砌条石海漫下缘（桩号Y=0+055.00），下游清理至抛石防冲槽上缘（桩号Y=0+079.00），右岸清理至桩号X=0+160.66，左岸清理至X=0+132.66，形成一个24 m×4 m 一的矩形坑。桩号X=0+132.6～X=0+130.6 为干砌条石边缘整理范围，将交错条石水下采用船上吊辅助，水下人工码砌整齐，凹凸面采用条石码砌补充完整[1]。

3.2.2 回填砂石料

在清理残渣后，水下抛填砂石垫层至-3.85 m～-4.85 m高程；形成深0.85 m 的矩形坑。

3.2.3 铺设土工布

铺设两层350 g/m2的土工布，在土工布上面抛填15 cm厚砂石反滤料镇压。

3.2.4 浇筑模袋混凝土

采用C25 模袋混凝土护面，厚度为70 cm，模袋混凝土护面尺寸为28 m（垂直水流）×垂直水（顺水流向）；模袋主要起模板和早期防护作用，模袋采用矩形型机织模袋。模袋按设计要求在工厂进行整片制作，1 号冲坑模袋由7 个尺寸4 m×24 m的隔离体组成,每个隔离体之间互不相通，相邻模袋之间底层设置30 cm～50 cm 的搭接。模袋下放时，潜水员先对其四角进行定位，模袋底部可挂铅锤沉底固定，固定之前需要先保证铺设准确，并及时灌注混凝土[2]。

4 施工方法

4.1 清理拆除

在低潮位时，采用船上300 m 时运输船+长臂挖掘机液压0.65 m～1.0 m 液对基坑底部毁损条石及沙土进行清理、整平、配自航式仓容积100 m 部的石驳船将弃渣送至下游河床低洼处回填，基坑周边与海漫接触部位采用80 t 浮吊辅助，配备蛙人下水定位，将边界处交错条石马砌整齐，清理过程中应注意避免破坏船闸边墙、海漫等周边水下建筑物。

4.2 模袋砼水下施工

4.2.1 施工流程

施工流程见图3。

图3 施工流程图

4.2.2 模袋的准备

（1）模袋产品应采用优质材料，由专业生产模袋的企业制作生产。

（2）模袋布按设计要求制作,本工程的模袋指标见表1。

表1 模袋指标

模袋示意图见图4。

图4 模袋示意图

4.2.3 模袋铺设固定

在模袋上端，沿轴线方向设立固定桩，固定桩间距为2 m。将直径50 mm、长度6 m 的钢管直接横穿在模袋上端原本预设的布套之中，要求同一个单元一次穿好。在做好模袋上端的定位之后，需要将其下端对应的找出来，将其拉倒制定的位置，然后实现平直定位处理，通过潜水员将其固定。等待模袋沉入水底之后，还需要潜水员做好相互的配合，实现其检查处理[3]。

模袋与模袋处搭接采用正反搭接，先施工的在下，后施工的在上。施工过程全程定位，保证搭接质量。

模袋铺设完成后，及时进行混凝土的灌注。

4.2.4 砼工程

（1）砼配合比设：原材料要求见表2。

表2 砼配合比设计原材料

（2）砼配合比设计要求：①要求水泥浆量大；②要求砂率大，通常模袋混凝土砂率应大于50%；③石子粒径小，如果粒径过大则对于充灌模袋有不利影响；④掺入粉煤灰；⑤要掺入混凝土高效减水剂，也可以掺入泵送剂。

4.2.5 砼拌制

本工程采用泵送C25 细石水下混凝土。

4.2.6 砼输送

混凝土采用地泵施工。

4.2.7 模袋混凝土充填

①在正式进行充填之前，必须要保证全部模袋定位不发生位移，然后再进行施工。充填过程间隔不要超过半个时，速度保持在10 m3/h～15 m3/h 范围内，压力在0.2 MPa～0.3 MPa 之间最佳。

②充填时应避免出现模袋动态张力不均匀的情况，施工人员在监督过程中若发现存有流动不畅或者是堵塞等问题时，应尽快整治。

③充填时相邻块体连接要先缝好，上下层及上层和上层间应确保牢固，上层要尽量做到缝密一些。

④每一只灌口充填完成后相关人员要相互配合，缓慢抽出软管，然后尽快将灌口扎紧，避免混凝土从中溢出。

⑤在填充每个模塑袋到另一个模塑袋之后，重复上述步骤，以便继续填充直到完成填充任务。

5 结语

经过施工过程中的定位测量及施工完成后的水下地形测量数据评定，此次冲坑除险措施方案加固效果满足加固设计要求，达到了加固预期。此加固方案对于感潮水工工程及需带水加固作业工程具有一定的借鉴意义。