水闸主体结构施工技术分析——以马滩水闸改扩建工程为例

黄祖荣

（东莞市运河治理中心，广东 东莞 523001）

0 引言

我国主要流域均建设有大量的水闸，截至2009年，全国已建成流量5 m3/s及以上的水闸超过10万座，其中大型水闸已达到902座。但是，由于大多数水闸建设时间早、工程工艺落后，而且后期运行维护不到位，以至于水闸各部分出现不同程度的破损、老化问题，水闸病险程度不断加剧。水闸一旦出现病险情况，将对上下游防洪安全产生不利影响，直接制约区域社会经济的稳定发展。由此，近年来水闸改扩建工程数量持续增加。本文以马滩水闸改扩建工程为例展开详细分析。

1 马滩水闸工程概况

1949年以来我国建设了大量水闸，受当时技术水平、经济条件的限制，水闸工艺普遍较为落后，且质量标准低，各种配套设施不足。马滩水闸于1965年建成，属于原东深供水工程第二个拦河梯级，位于石马河中下游的清溪镇马滩村，为大（二）型水闸。该水闸建成以来一直隶属东深供水管理局管理，直至2006年才划归石马河流域管理处管理。由于长期的粗放式管理与维修养护不足，导致水闸病险情况较为严重。2009年，由于阻水严重，政府对马滩水闸进行了紧急扩建。目前为配合石马河调污工程，规划在马滩水闸现状已拆除部位新建水闸，并结合保留的14孔泄水闸下闸蓄水。

截至目前，马滩水闸运行时间已超过50年，发挥了巨大的社会效益和经济效益，水闸目前已不能正常运行。根据对水闸功能的重新定位，为满足当地社会发展的需要，建议尽快将马滩水闸除险加固工程纳入重要议程，开展除险加固工作[1]。

2 工程总布置及改扩建方案

马滩水闸安全鉴定显示，闸室结构强度、混凝土结构及耐久性、工作桥、左岸土堤压实度、闸门及启闭机设备、电气设备、观测设施等方面均难以满足现行规程规范要求，初步判定为三类闸，必须进行除险加固。

2.1 工程总布置

本工程以旧闸加固为主，仍选用旧闸位置，工程布置以原有水闸布置为基础进行加固扩建。水闸现状左岸土堤长约20 m，右岸拆除建筑物位置垂直水流向宽度约50 m，本次扩建闸孔若布置于左侧，将明显增加开挖量且需对右岸进行修复衔接。因此水闸扩建闸孔采取布置于右侧已拆除溢流堤位置的方案。新增水闸单孔宽度与旧闸一致，即6 m。在考虑满足过流要求的情况下，从节约投资的角度出发，最终确定右侧新增水闸5孔为最优方案。新建水闸总净宽30 m，扩建后水闸共19孔（其中14孔为旧闸加固），水闸过流总净宽114 m[2]。

2.2 改扩建方案

本工程改扩建后，拦河水闸共19孔（旧闸14孔，新闸5孔），过流总净宽114 m，单孔净宽6 m，闸墩厚1.5 m，内设工作闸门和检修闸门；闸顶高程24.744 m，上设2 m宽人行桥、启闭设备平台与构架，均为钢筋混凝土结构，水闸施工流程如图1所示。

图1 水闸施工流程

（1）旧闸采用开敞式实用堰，堰顶高程11.244 m，消力池总长20 m（其中斜坡段长4.5 m，水平段长15.5 m），池底高程为7.944 m，下游护面长25 m，采用C25模袋混凝土，厚0.5 m。

（2）新闸采用平底宽顶堰，闸底板面高程8.944 m，新闸段不设置消力池及海漫；在新旧闸连接处上下游设导流墙，导流墙型式采用C25钢筋混凝土悬臂式挡土墙。墙底板面高程8.744 m，墙顶高程12.744 m，墙宽1.5 m，基础宽度4.5 m，上游段导流墙长15 m，下游段导流墙长25 m。

3 水闸主体结构施工要点

3.1 施工条件

（1）交通条件：工程区域附近，有龙林高速公路及省道S358，闸址两岸均有公路经过。因此，本工程对外交通较为方便。主要设备和建筑材料可采用公路运输。

（2）通航条件：闸址上下游河道不属于通航河段，故施工期可不考虑通航要求。

（3）材料来源：工程所需天然建筑材料砂、石料、土料在当地市场购买；水泥、木材、钢材、燃油、火工材料由东莞市区或樟木头镇市场供应。

（4）水、电供应：施工用电利用系统电，闸址处目前已有10 kV输电线路通过，可就近T接为本工程提供施工电源，工地自备柴油发电机组；施工、生活用水均采用城镇居民的生活供水。

（5）机械维修条件：工程机械设备、汽车大中修和零部件加工委托有关专业厂家承担[3]。

3.2 施工特点

（1）水闸下游左、右岸均有台地，右岸台地高程约17.0 m，左岸台地高程约18.0 m，场地较宽敞，可用于施工营造地布置。

（2）马滩泄洪闸已有14孔旧闸，本次工程只对其进行加固，施工导流时可充分考虑利用旧闸导流。

（3）旧闸加固段由于只对旧闸混凝土表面进行刷漆处理、拆除重建启闭机层及其排架以及新建导流墙和下游护面，工程量较小，且启闭机、排架及不受水流影响，导流墙及模袋混凝土护面施工速度快，因此旧闸施工时枯水期河道占用的时间短，导流流量小，可以考虑适当减小围堰规模[4]。

（4）工程所在地右岸有公路通过且具备交通要求，交通方便，因此旧闸加固时场内交通需考虑从右岸连接。

3.3 施工要点

3.3.1 主体工程量

本项目水闸主体结构工程量如表1所示。

表1 水闸主体结构工程量

3.3.2 材料与设备准备

本工程共需水泥74.4 t，商品混凝土8671 m3，钢筋345 t，碎石1877 m3，块石7887 m3，砂130 m3，分年度均衡供应。主要机械设备如表2所示。

表2 主要机械设备

3.3.3 具体施工要点

（1）土方开挖。本工程土方开挖主要涉及内容包括水闸基础、上下游挡墙段、河道清障，采用挖掘机挖土+推土机集渣的方法，人工辅助，并使用自卸汽车将土方运至围堰填筑点或渣场。

（2）旧闸拆除。本工程旧闸拆除中混凝土的拆除量2106 m3，主要采用的是风钻钻孔爆破法，同时辅以人工钢钎、铁锤凿除方法，推土机集渣、自卸汽车运送至弃渣场。

（3）石方开挖。本工程石方开挖主要采用静力破碎方法，推土机集渣、自卸汽车运送至弃渣场。

（4）混凝土浇筑。本工程水闸主体工程浇筑工作中，最大浇筑强度达到0.36万m3/月，外购商品混凝土采用自卸汽车运至现场，泵送入仓并振捣密实；采用平板车将预制件运输至安装部位，汽车吊吊装。为保证施工质量，减少混凝土裂缝等病害，需加强温度控制。混凝土温控动态控制流程如图2所示[5]。

图2 混凝土温控动态控制流程

（5）土方填筑。本工程土方填筑料为部分开挖料+外购料，自卸汽车运至工作面，采用推土机平仓、轮胎碾压的方法，边角部位以蛙式打夯机夯实[6]。

（6）格宾石笼。本工程使用自卸汽车将外购石料运至工作面，采用反铲式挖掘机+人工的方式装填、码放石料，采用汽车式起重机+人工的方式敷设金属网箱。

（7）砂、碎石垫层填筑。本工程砂、碎石均为外购，使用自卸汽车运至工作面，人工铺筑，并做好整平处理。

（8）高喷防渗墙。本工程围堰采用回旋钻+泥浆护壁+摆喷施工方法。高喷防渗墙施工工艺流程如图3所示。

图3 高喷防渗墙施工工艺流程

（9）金属结构与机电设备安装工程。主要金属结构用20 t平板拖车运输至现场，25 t汽车吊就位安装。

4 结语

综上所述，水闸是水利工程重要组成部分，发挥着河道管理、防洪减灾以及水文水势调节等作用，其运行情况直接关系到区域社会经济的安全、稳定发展。鉴于不少水闸已经出现了各种病险问题，如结构变形、混凝土开裂、表面劣化、闸门及其启闭设备老化损坏等，落实除险加固工作十分关键。马滩水闸经过多年运行后各方面均难以满足现行规程规范要求，经鉴定为三类闸，综合分析后决定在原有水闸布置的基础上，实施加固扩建工作，经由一系列改建、拆除、新建等措施，切实保障水闸功能的正常发挥，获得良好的运行效益。