五七水闸拆除重建设计要点和施工难点

王冠

（湛江市志满水库管理处，广东 湛江 524000）

1 工程概况

五七水闸位于湛江市麻章区旧县联围上（桩号2+050），于1965 年11 月建成并投入使用，是一座集挡潮、泄洪、蓄水等综合功能的工程，担负着湖光镇铺仔圩及沿海村庄东岭村、西岭村、旧县村、厚高村、蔡屋村0.16 万hm2以及3.57 万人口的防汛任务。

五七水闸经过多年运行，混凝土破损严重，闸门及启闭机锈蚀老化，原设计标准低过流能力偏小，消能防冲设施损坏，已严重影响工程安全运行，经安全鉴定为四类工程，急需拆除重建。

新五七水闸总共7 孔，总净宽38.50 m，采用边孔二孔一联，中间三孔一联结构，选用潜孔式平面钢闸门、卷扬式启闭机。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4 级，次要建筑物和临时工程建筑物为5 级。

2 气象水文地质

工程所在地地处北回归线以南的低纬地区，属于热带北缘季风气候，终年受海洋气候的调节，冬无严寒，夏无酷暑，年平均气温在22.70℃～23.50℃，递增的方向是从北到南，表现1.40 ℃南北差距。降雨量年平均为1 387.50～1 724.10 mm；湛江东部海区潮汐，属于不规则半日潮，在1 个太阳日（24 小时50 分）内出现峰—谷、峰—谷的潮候，即有两次高潮两次低潮，两峰的高低、两谷的深浅也不一样。根据地质勘察报告揭示，闸址处基面土层为淤泥，厚0.60～3.10 m，层顶埋深0.00 m，层顶标高-1.78～0.11 m，承载力特征值fak=40 kPa。根据室内土工试验成果，该层土的物理力学指标平均值如下：含水量w=78.50%，孔隙比e=1.49，液性指数IL=1.69，压缩模量Es0.10～0.2 0=1.50 MPa，直接快剪黏聚力Cq=4.50 kPa，内摩擦角φq=6.50°，属高压缩性软土。

3 工程设计要点

3.1 闸基处理设计

水闸基底有部分地方含有淤泥层，层厚1.50～9.90 m，层顶埋深0.00～3.80 m，层顶标高-13.34～-4.32 m，其地基承载力特征值为60 kPa，具有显著的不良物理力学性质和水理性质，淤泥底下为粉质黏土或黏土层，地基承载力特征值为110 kPa，需进行地基加固处理。

复合地基常用的有水泥搅拌桩、高压旋喷桩和CFG 桩等，此工程地质剖面揭示，闸室建基面以下4～10 m 为淤泥，层厚1.50～9.90 m，根据经验判断复合地基加固深度18 m 左右，通常搅拌桩基穿透下卧黏土层很困难，且搅拌桩质量难以保证，同时地基承载力提高的幅度有限；但CFG 桩穿越该黏土层也很容易，施工速度快。高压旋喷桩可适应黏土地基加固，且机具较轻便，但桩身强度低、造价较贵。综上，从经济及施工速度考虑，此工程设计最终确定为CFG 桩复合地基加固方案。

3.2 闸室结构设计

此工程地基属软弱的淤泥，承载能力较低，采用整体式结构可降低基底压力，增强整体稳定性和抗震性，适应地基不均匀沉陷，提高工程耐久性，延长工程寿命，缺点是底板厚度较大。此工程设计采用整体式闸室结构。

3.3 抗海水腐蚀混凝土设计

结构的使用年限：五七水闸主要建筑物级别为4 级，结构的使用年限不低于50 年；环境类别：近海或海洋环境，环境作用等级级别为E 级，属极端严重；混凝土耐久性的技术要求：采用抗海水腐蚀混凝土，混凝土最大水胶比取0.40。混凝土中氯离子含量不大于0.015（按混凝土质量计），混凝土抗氯离子渗透性指标6 h 电量值要小于950 微库仑。钢筋的混凝土保护层最小厚度为板、墙等面开构件取45 mm，梁、柱等条形构件取50 mm；最大裂缝宽度限值为：短期组合0.15，长期组合0.10。混凝土材料要求：应满足广东省地方标准《抗海水腐蚀混凝土应用技术导则》的相关要求。

3.4 安全监测设施设计

水闸主要设置的观测项目有沉降位移、水平位移、水位、扬压力等。利用位移标点、埋设沉降等实施沉降位移观测工作，在翼墙顶端的角点、闸墩、岸墙处分别布置测点，埋设底板层面是施工的第一步，完成施工后、未曾放水时再导引到以上结构的顶端。埋设完标点后要马上进行沉降观测，随后的观测要按照建设期间不同载荷阶段进行，比如：土方回填前后或者完建期间等。完成施工放水前和放水后都要进行观测，后续的观测要按照工程运行状况确定，直至不再有沉降现象。要在施工完成前和施工完成后，分别观测一次水平位移，后续的观测可以按照工程状态不定期进行。水位观测除了水情自动测报系统外，还在闸室上下游的翼墙上设置水位标尺，共2 根。水闸闸底的扬压力观测通过埋设测压管进行，测压断面设4 个，位于闸室中墩上，每个断面的测点设3个，测压管总长度为132 m。

4 工程施工难点

4.1 拆除工程

拆除流程顺序由上及下、相同的结构水平面先中间后两侧、先坝轴线后两边。布置1 台25 t 吊车机，作为旧闸拆除的垂直运输机械。旧闸室主体混凝土结构整体用风镐拆除粉碎成小块，用挖掘机、装载车装车，然后10 t 自卸车将废渣运送到特定的区域。针对旧闸室的拆除，首先进行板结构拆除，然后是梁结构拆除。针对拆除上下游扶臂式翼墙工序，混凝土的拆除作业也配合翼墙后土方开挖程序，混凝土拆除要在土方每开挖2 m 深左右进行一次。

4.2 施工导流

导流方案为在闸室上游左右两岸开设两条导流渠，其中右岸为应急导流渠（见图1），经连接堤处埋设预制混凝土承插管，最终导向下游流向外海；左岸则新开挖导流明渠，连接现有排水闸作为平时导流渠。

图1 右岸导流渠横剖面图

4.3 降排水及围堰工程

施工期间基坑内布置井点排水共5 个，利用无砂滤水管作为井管，实管则是在含水层以上使用，管的外径和内径分别为500 mm 和400 mm，采用5 m 长的滤水管，不能低于18%的孔隙率，利用80 m 目的尼龙网进行两层外包。降水井的深度要到达透水砂层底部的黏土层下1.50 m 处，井底管必须是采用类型。选用6～9 台QY25-24-2.2 潜水泵，流量24 m3/h、扬程26 m、功率2.20 kW。

施工单位编制围堰工程专项施工方案，对填筑土料、边坡防护、钢板桩打设及对拉以及日常维护等编制翔实的具体实施要求，保证围堰的安全。

4.4 基础处理

工程在闸基底部采用直径50 cm CFG 桩，在翼墙等其他部位采用水泥搅拌桩和预制六角桩，其中水泥搅拌桩797根，总长8 969.50 m；CFG 桩773 根，共计15 427 m；预制六角桩271 根，共1 084 m。经检测，成桩质量均满足设计及规范要求。

4.5 抗海水腐蚀混凝土浇筑与养护

工程主要建筑物混凝土均采用抗海水腐蚀混凝土，抗渗等级W4，施工单位编制混凝土浇筑及养护专项施工方案，在材料选择、配合比试验、浇筑工序、后期养护上细化管理流程，特别是闸墩结构采用“两头推进、分段分层、斜面浇筑、一个坡度、薄层浇捣、循序推进、一次到顶”的方式，保证了混凝土浇筑质量，经留样试压和现场回弹，混凝土强度及碳化情况满足设计及规范要求。

5 结语

根据气候因素、地质条件、施工环境等方面，对五七水闸拆除重建工程在设计要点和施工难点上做了充分的分析和论证，对能够预见的难点问题做了大量细致的工作，提高了工程建设质量的可靠性。