钢围堰在船闸靠船墩及驳岸快速维修施工中应用研究

◎ 张长骏 江苏省交通工程集团有限公司

1.工程概况

刘老涧船闸位于宿迁市宿城区洋北镇，是苏北运河自施桥以上第六级梯级船闸。三号船闸于2005年12月开工建设，2008年10月交付使用，闸室有效尺寸260×23×5m，设计年通过能力4000万吨。三号船闸上游靠船墩总长400m，共20个重力式浆砌块石靠船墩，间距20m，靠船墩宽度均为5m，靠船墩之间为直立式浆砌块石重力式驳岸。近年来因船舶大型化等因素影响，靠船墩及驳岸水上、水下部分均损坏严重，本次改造对靠船墩及驳岸水上、水下部位统一进行加固改造。

设计改造方案大致如下：

（1）靠船墩设计方案：墩体拆除底高程为17.00 m，其中高程19.00 m以上墩体整体拆除，高程17.00 m 至高程19.00 m的迎水面1.0m～1.5m部分拆除。清底后将U1型钢围堰安装到靠船墩外侧，经水下检查堵漏并抽水后形成16.00m以上干地施工条件。植筋并安装整体式钢护面、钢筋网，分层浇筑混凝土至地面，安装上层墩体模板，浇筑上层混凝土和压顶。

（2）直立式驳岸设计方案：先期加工制作U2型钢围堰。驳岸迎水面1m厚度拆除至高程17.00m，清底后将U2型钢围堰安装到直立式驳岸外侧，经水下检查堵漏并抽水后形成16.00m以上干地施工条件。植筋并安装整体式钢护面、钢筋网，分层浇筑混凝土至设计高程，安装压顶混凝土模板，浇筑压顶混凝土。墙厚土回填，道板砖路面恢复。

主要施工方法及工期：本工程计划采用先墩后墙的施工方法，先拆除、维修靠船墩，再拆除、维修驳岸墙。本工程主要工程量包括加固改造20个靠船墩和16段驳岸，靠船墩和驳岸水下部分维修分别采用U1型和U 2 型钢围堰挡水、再抽水至拆除线以下形成干地施工条件。因靠船墩和驳岸的钢围堰是分体的，且U1型和U2型钢围堰要分别利用驳岸和靠船墩作为支撑面，在现有钢围堰条件下，靠船墩和驳岸不能同步拆除，也不能同步进行混凝土浇筑，只有将驳岸两端的靠船墩维修完成后才能拆除驳岸并进行后续施工。靠船墩维修改造主要流程包括拆除、清底、钢围堰安装、抽水和堵漏、植筋、钢护面安装、混凝土浇筑、钢围堰拆除等。

2.施工过程控制

2.1 靠船墩施工作业流程

施工准备→靠船墩拆除、清底→钢围堰安装、抽水→钢护面安装 →植筋→隐蔽工程验收→水下混凝土浇筑→胸墙混凝土浇筑→养护→ 拆除钢围堰→持续养护。

2.2 驳岸墙施工作业流程

施工准备→钢围堰、钢护面加工制作→驳岸墙拆除、清底→钢围堰安装、抽水→植筋→钢护面、护角安装→钢筋网绑扎→隐蔽工程验收→水下混凝土浇筑→上部模板安装→水上混凝土浇筑→钢围堰拆除。

2.3 靠船墩及驳岸拆除、清底

靠船墩及驳岸拆除作业前，在施工区域航道两端分别设置一座航标，航标的设置及色标必须符合航道管理部门的相关规定，将施工区域水域与航道的其它部分隔离开，以防拆除作业时飞石伤及过往船舶和船员。所有航标要到工程结束后方能移除，并适时对各航标进行维护。同时在隔离区域两端悬挂明显的施工警示标志，警示过往船舶不要进入施工水域。靠船墩采用挖泥船水上拆除，设计拆除线以上30cm采用人工进行拆除，配两台空压机、四个风镐，工人轮班作业，用经纬仪放出拆除线控制凿除。挖泥船每天拆除作业完成后，必须随即进行水下清渣，将水下砼块及碎石及时清理干净，并用泥驳外运建筑垃圾堆放场，确保通航安全。拆除完成后应将凿除面用水冲洗清渣，去除柔弱部分，对已松动的块石、块砼要剔除干净。

2.4 钢围堰安装、抽水

靠船墩采用钢围堰挡水，抽干水后干地施工的方法。靠船墩采用U1型钢围堰（甲方提供），重量约为11吨左右。采用150T起重机进行起吊、安装。在钢围堰顶部焊接两个吊耳作为吊点，将钢围堰按照靠船墩位置进行水下安装（先将钢围堰浮箱内注水，施工时对设计钢围堰结构进行了改造，改造方案见后面），用挖泥船将钢围堰稳定并推到驳岸墙墙体处并压紧，并用两个5T链条葫芦分别在钢围堰两边拉紧。然后用多台大口径潜水泵进行抽水。在抽水的同时，由于钢围堰内水被抽走，造成外部压力大于围堰内压力，使河水对钢围堰造成挤压作用，使钢围堰与直立式护岸紧密接触。对于局部渗漏的位置由潜水员用棉花拧成的棉条和木楔块进行封堵，保证钢围堰内的干地施工作业。施工期间，潜水泵应不间断进行抽水，抽水速度要大于渗水速度，保持围堰内干地施工状态。

图1 钢护面安装示意图

驳岸墙采用U2型钢围堰挡水，重量约25吨，由于先期在上游远调码头制作完成，租用两台25吨轮式起重机进行起吊下水，悬挂在平板船上的龙门吊上，再用机动船将平板船拖行至驳岸墙位置后浮箱（施工时对设计钢围堰结构进行了改造，改造方案见后面）注水进行水下安装，用挖泥船将钢围堰稳定并推到与支撑墙体处并压紧。利用钢丝绳和链条葫芦将钢围堰和两端靠船墩系船钩拉紧固定。然后用多台大口径潜水泵进行抽水。在抽水的同时，由于钢围堰内水被抽走，造成外部压力大于围堰内压力，使河水对钢围堰造成挤压作用，使钢围堰与直立式护岸紧密接触。对于局部渗漏的位置用沙袋封堵，保证钢围堰内的干地施工作业。施工期间，潜水泵应不间断进行抽水，抽水速度要大于渗水速度，保持围堰内干地施工状态。

2.5 植筋

植筋采用带肋钢筋。钢筋的种类、直径、物理、化学性能应符合施工图或有关规范的要求。钢筋的切断、弯折或其它加工按照有关规范的要求进行，已弯成形的钢筋不得重新弯折再用。采用不会损伤材料的冷弯方式进行，弯折采用弯钩机进行。植筋的施工步骤如下：

打眼→清孔→植筋→固化。

植筋应植在浆结牢固的大块石上，不得植在砌缝中。植筋孔的直径、孔深应符合设计要求。清孔后才能注胶，注胶时应将注胶管插入到孔底，直到孔内注满植筋胶，选好钢筋后旋转插入孔内。固化过程中避免人为对植筋的扰动。

2.6 钢护面安装

制作合格的钢护面整体吊装到靠船墩迎水面钢围堰内，将钢护面搁放在拆除墩体底部（底部已修整平整）相应高程位置，事先在钢护面顶面焊接两根1.04m钢筋，驳岸墙钢护面顶面焊接0.54m钢筋（从钢护面外侧起算），将仪器架设在控制点上，（该控制点至原墩体迎水面距离为1.04m、与驳岸墙迎水面距离为0.54m），前视20#墩控制点，将仪器望远镜照准钢护面顶部的两根钢筋，使两根钢筋边线与望远镜十字线重合，从而确保加固改造后靠船墩前沿线与原墩体前沿线一致。钢护面背面的锚筋与靠船墩体上的植筋焊接牢固。

2.7 混凝土工程

混凝土采用商品混凝土，泵车浇筑；浇筑前先用清水和同标号砂浆对泵管进行湿润，再进行混凝土输送。混凝土采用分层浇筑、分层振捣的方法。每次浇筑高度不大于50cm，随浇随振。振捣时保证不漏振、不过振。浇筑混凝土的同时安排专人对模板进行看守，发现模板有变形时立即停止浇筑，对模板进行再次加固处理，以保证混凝土的成形质量。

3.施工钢围堰的优化改造

（1）原设计钢围堰。U2型钢围堰长度17.0m、高度为5.35m宽度0.5m，钢围堰顶高程19.5m、钢围堰底部搁置在驳岸前沿底板上，钢围堰底部及侧面采用方木止水，驳岸底板高程为14.0m。

（2）钢围堰制作改造后的方案。U1型钢围堰由甲方提供，项目部经过研究后对U1型钢围堰也进行了优化，在原钢围堰上肋板上增加面板，使U1钢围堰中间形成空仓，在顶部开设直径30cm注水孔。优化改造后U2型的钢围长度为17.0m、面板高度为3.2m、宽度0.5m，钢围堰顶高程19.5m、面板底高程16.3m，（钢围堰采用双面腹板，中间形成空箱）在底横梁下部竖向焊接4根2.15m的H型钢作为支撑腿，全部支撑在驳岸底板上。

钢围堰横向主梁为4 根H500×200×10×16型钢，钢围堰底第一根横梁至第二根横梁间距为1.0 m、第二根至第三根横梁间距为1.0 m、第三根横梁至第四根横梁间距为1.2m，底横梁下部4根H型钢支撑腿间距为4.5 m。钢围堰两面加焊14 mm 厚的面板进行封仓，钢围堰面板中间形成空仓。在钢围堰顶部两端开直径30cm的孔，进行注水排水调节钢围堰浮力。在钢围堰16.3m处设置牛腿，并在水平木方上安装25mm×150 mm×15000m×40mm(厚＊宽＊长度＊球头)紧靠驳岸墙进行止水。围堰接头结构的严密性是维护围堰结构稳定性的基础，因此，在建设水利工程的过程中，对围堰接头进行加固处理是重要且必要的，定期对围堰接头进行维修，及时处理渗漏等问题，避免导致损毁围堰稳定性的问题出现。在本项目施工过程中处理围堰接头时，采用在钢围堰两侧竖向方木上安装球头止水橡皮与两侧靠船墩紧贴进行止水，以此来减少渗漏破坏、延长堰体寿命。

4.钢围堰优化改造前后的施工周期、设备、经济性对比

优化前钢围堰采用的是单面腹板，无空仓，钢围堰无浮力，钢围堰的安装必须使用起重船进行安装及拆除移动，起重船进行钢围堰安装拆除时必然占用航道，影响船舶的正常通航，船闸上、下水船舶放闸时，起重船无法进行钢围堰安装、拆除。从而导致钢围堰安装、拆除周期的不确定性。

优化后钢围堰采用双面腹板，中间形成空仓，钢围堰从钢围堰顶部开设注水孔，由于浮力钢围堰需要固定在施工平板船的龙门吊上进行移动，钢围堰安装时空仓内注水，同时下放链条葫芦使钢围堰下沉，紧贴驳岸墙；钢围堰拆除时先将钢围堰空仓内抽出，使钢围堰慢慢上浮，同时拉升龙门吊上的链条葫芦，使钢围堰上升固定在平板船上，从而可以移动至下一个靠船墩或驳岸段。钢围堰安装、拆除不受船闸船舶通航的影响，随时可以进行施工作业。每个靠船墩或驳岸段只需要两天就可以拆除移动钢围堰，缩短了施工周期。

从经济上来说：优化前钢围堰需要租用起重船，优化后钢围堰只需一个施工平板船，从而节省一笔费用。

5.结束语

船闸靠船墩及驳岸改造工程采用钢围堰尤其钢围堰采用双面腹板中间空仓，通过注入、抽水方式使钢围堰下沉、上浮配合平台上的龙门吊进行施工缩短了施工周期节约了成本。本文主要叙述了船闸靠船墩及驳岸利用钢围堰快速维修的施工工艺，这为以后类似项目在时间紧，通航压力大的情况下，为快速维修改造靠船墩及驳岸提供了一条思路。