潇河晋中市区段治理新型液压钢闸坝施工方法

阴起盛

（山西省晋中市水利建筑工程总公司，山西 晋中 030600）

1 工程概况

潇河是汾河的一级干流，位于汾河中游段，发源于昔阳县沾尚乡马道岭，流经昔阳、寿阳、榆次、清徐等县市，在太原南郊区洛阳村和南马村间汇入汾河，全长137 km，至榆次区东约4.0 km 处的源涡村出山口进入平原区，流域面积3 763.3 km2。本次工程治理范围为源涡大坝上游500 m 至108 桥西下游500 m 处，全长约16 km，蓄水段分两段，东区段约为4 km，西区段约为2.5 km。在东西区段治理范围各设置一座液压坝，液压坝的设计分上游铺盖、主坝体、下游消力池三部分，主坝体基础为碎石挤密桩和水泥高喷定喷截渗墙结构，坝体为钢筋混凝土，闸门为液压钢闸门结构。

2 施工导流与地基处理

2.1 导流围堰

潇河河道有一定的径流，坝址处的主河槽河道宽度在80～90 m 之间，上下游两座液压坝的设计长度分别为60 m 和70 m，液压坝施工必须进行围堰导流。根据现场水文气象情况，施工期拟在枯水期，采用上下游全断面土石围堰，导流渠设置在河槽的右岸部位。根据设计提供的水文及水力设计指标，按满足20 年一遇洪水标准规范验算，拟定围堰采用梯形断面，顶宽4 m，底宽13 m，围堰高度3 m，边坡坡比1∶1.5，迎水面采用两布一膜的500 g 土工膜铺设，再进行300 mm厚的砌石格宾笼网压重。

导流渠采用明渠梯形断面形式，全长80 m，上下游依次为主河槽接入上游引流段、上游曲线段、下游曲线段、下游引流段顺入下游主河槽，依据河槽左岸的地形分层进行导流渠开挖，渠底宽度4 m，渠底纵向坡度0.002%，在曲线段渠底及两帮，增设砌石格宾笼护底护角，以免水流冲刷影响围堰运行安全。在导流渠上游段与右岸施工便道毗邻部位，修设水泥管涵便桥一座，解决液压坝施工材料的进出场交通问题。上下游围堰的中部堰顶加宽至8 m 修筑施工平台，解决混凝土泵车的停放、坝体结构浇筑等作业问题。

2.2 液压坝的基础处理

2.2.1 碎石桩施工

为消除地基土层液化问题，液压坝地基采用振动沉管挤密碎石桩进行处理，碎石桩桩径600 mm，桩间距1 300 mm，梅花形布置。碎石桩采用振动沉管法施工工艺，施工顺序由四周向中间进行，充盈系数定为1.4，根据施工中出现的地面隆起变化现象，充盈系数适当进行调整，桩身材料采用20～50 mm 级配未风化碎石，含泥量≤5%，桩底高程位于级配不良砂与低液限黏土地层分界线处。

碎石桩施工满足《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）的要求。碎石桩施工前，应开挖至高于建基面高程500 mm 位置，待碎石桩施工完毕验收合格后，再次开挖至建基面高程，并铺设300 mm 厚的水泥土垫层（水泥掺入量按重量比为8%，压实系数≥0.95），最后铺设100 mm 厚C15 素混凝土垫层。

2.2.2 高喷截渗墙的施工

坝体基础防渗漏处理，采用高压定喷喷射注浆法沿坝体轴线进行截渗墙施工，截渗墙的有效墙体应伸入低液限黏土层厚度≥1 m，截渗墙施喷前，应结合地勘成果进行间距≤30 m 的超前钻孔，以便调整设计地底高程。

定喷防渗墙的桩顶与液压坝底板混凝土的垂直衔接部位，上下承接均为刚性结构，且两种结构无法连续一次性施工，存在结构热胀伸缩不一致导致渗漏的可能，是坝体建筑渗漏的薄弱部位，需采用具有止水功能的柔性衔接结构。

拟采用处理方案，是将防渗墙的桩头人工凿除，桩顶高于设计高程200 mm，用塑性沥青混凝土包裹。在浇筑塑性混凝土前，顺截渗墙喷射方向进行桩头清理和局部补缺，以防破坏截渗墙，然后清洗桩头，不得残留砂、土和浮皮，并将塑性混凝土顶面凿毛冲洗洁净，中间沿坝轴线纵向设20 mm×30 mm（宽×深）的浅槽，在浇筑塑性混凝土时可以通过预埋同规格木轮骨置槽，槽内底面和侧面应保证齐平顺直，再嵌设BW-II型止水条，止水条搭接长度≥100 mm，并使液压坝底板混凝土与之紧密衔接。防渗墙桩顶混凝土衔接工艺见图1。

图1 防渗墙桩顶混凝土衔接工艺

3 液压坝体与金属结构施工

3.1 液压坝的坝体施工

3.1.1 液压坝建筑结构施工

液压坝沿河槽纵向建筑结构，依次为上游格宾笼砌石铺盖、混凝土铺盖、主坝体混凝土、消力池混凝土、格宾笼砌石海漫等五部分。

混凝土结构部位施工拟采用全断面全基坑开挖，分别在上下游围堰背水侧堰脚处设置截排水槽，上下游截排水槽底高程分别低于混凝土铺盖和消力池开挖基面底高程500 mm，并于左右两岸围堰坡脚处设置集水坑与截排水槽，将渗流水集中后抽排出基坑外。

建筑物施工工序：钢筋制安、模板安装和混凝土浇筑，施工顺序沿河槽纵向依次为主坝体、上游铺盖、下游消力池、上游格宾笼砌石铺盖、下游格宾笼砌石海漫；横向施工顺序：左右侧墙基础、左右侧底板、左右侧墙体、中间底板。

坝体建筑物支模工艺，外撑结构采用50 mm×100 mm 的木轮骨配20 mm 厚的胶木板，内拉结构为直径10 mm 的对拉螺栓，间排距600 mm×600 mm。建筑物的结构缝或施工缝，设置652 型橡胶止水带和30 mm厚的聚乙烯闭孔泡沫板。

消力池的墙体安设间排距1.5 m×1.5 m 的DN100 PVC 排水管，排水管伸入墙体侧设置土工布包裹的5～15 mm 级配碎石反滤包，底板设置梅花形间距1.5 m的竖向DN100 的PVC 排水管，排水管至少伸入基底基础100 mm，管内充填5～15 mm 的级配碎石。

坝体混凝土浇筑施工采用商品混凝土，由规格7～13 m3的混凝土输送车运输进场，56 m 臂跨的汽车混凝土输送泵入仓，人工初步平仓，插入式振动棒进行密实振捣，人工配合机械收面机进行混凝土顶面收面。

3.1.2 液压坝关键部位施工

鉴于液压坝建筑物的功能，必须考虑关键部位和施工关键环节的“渗水”和“滤水”等特殊因素要求。

建筑物的钢筋混凝土墙体与底板的施工缝结合面，新旧混凝土面的凿毛必须严格按照施工规范要求进行，应彻底凿除旧混凝土面的水泥乳皮及松散混凝土，露出新鲜密实的混凝土面，并冲洗干净，条件允许的情况下宜在沿墙体施工缝水平面纵向增加一条BW-II 型止水条；混凝土蓄水墙体内置的对拉螺栓，必须于螺杆的中间部分设置金属止水环，以起到延长渗径的作用，混凝土墙体的对拉螺栓两端应嵌入混凝土墙面20～30 mm，外露部分应予以剔除，然后采用掺有107 胶的干硬性高标号水泥砂浆捣实抹平；消力池段的墙体和底板均设置有排水管，应注意墙体背水侧反滤包的安设，保证滤水管的畅通，底板滤水管应注意管底端包设土工布，并嵌入到混凝土垫层基础下50 mm为宜，管内充填干净级配适宜的碎石；混凝土的结构伸缩缝间设置泡沫板和止水带，应注意止水带位置的安设标准性，安设泡沫板时应顺直紧密贴近混凝土面；混凝土的浇筑施工应振捣密实，迎水面采用清水混凝土收面，原浆反复压实，严禁后续二次补缺修饰；混凝土建筑物施工结束后，初期龄期内应用薄膜覆盖并加强保湿保温养护，确保混凝土的整体质量强度正常增长。

3.2 金结安装

主要是支铰座埋件、液压坝门叶、水封装置、液压启闭机等的安装。其中支铰座埋件安装需要注意底止水安装基准点的测量控制，预先将埋件槽的污物及杂物清净，按照支铰座的孔口中心线对照图纸的位置要求进行底坎预埋件的控制，底坎表层高程和里程误差应符合要求，在复测无变形后才能浇筑二期混凝土，二期混凝土的强度达到设计要求后，复测各铰座中心孔的同心度误差，符合规定方可将门叶连接；液压坝门叶应注意分单元运抵安装现场，按照制造厂内预组装解体后所作的标记进行对号检查，对照设计图纸要求对各项尺寸和节间连接螺栓的满足度进行检查，利用5T 汽车吊与若干人力配合把门叶单元安装就位，对闸门的对角线进行扭曲测量控制，门叶安装完成后弧板和止水应紧密贴合；闸板水封装置安装应注意按需要的长度先将止水橡皮粘结好，然后再与水封压板一并采用专用钻头使用旋转法钻螺栓孔，孔径宜比螺栓直径小1 mm，为了确保水封安装质量，严禁采用无法保证安装质量的工艺如冲压法和热烫法加工水封的螺栓孔；液压启闭机安装需注意主要两点：一是对液压管路布置要考虑减少阻力、宜于检修且布局合理、排列整齐，在现场相关的系统设备已准确就位且所有的管夹基础已经固定完好后，再进行管路适宜配置及凑合段的确定。二是需要对油缸总成进行外观检查，油缸吊装时防止磕碰，由于油缸的精密重要性，超过维护使用时限时需要进行油缸拆解并规范清洗。

3.3 闸门质量检查控制

钢闸门分包给具备资质的专业厂家进行制作，成品闸门出场前先由建设、监理、设计、运行和施工等单位派代表进行联合验收，重点包括闸门的外观尺寸和关键部位是否按照设计图纸和规范进行制作。闸门安装完毕后，承包人同现场监理人一起对闸门进行现场试验和检查，试验和检查项目主要包括无水空载情况下全行程启闭试验、静水负载情况下的全行程启闭试验以及动水启闭试验，其中无水空载情况下全行程启闭试验和静水负载情况下的全行程启闭试验，试验过程中为防止损坏水封橡皮，必须注意对水封橡皮与不锈钢水封座板的接触面用清水冲淋保持润滑，并检查支铰转动情况，启闭过程应平衡无卡无阻，在闸门全关合位置时，水封橡皮应无损伤，根据现场情况可采用光照或漏水检查，无漏光（水）为合格；动水启闭试验，承包人应提前编制试验大纲并报送监理人进行审查，试验水头采用设计水头，启闭试验内容包含全程和局部（设计确定）闸门开启试验，现场试验主要检查支铰转动、闸门振动、水封密封等有无异常情况，无异常即试验合格。

4 结语

因施工简便、工期较短、投资易控、易于管理、施工方法多样以及效用的突出性，潇河治理采用了新型液压钢闸坝蓄水，运行两年多以来效果良好。目前在后续和其他河道生态治理方面，钢闸坝蓄水逐渐替代了传统的水工建筑物，工程技术组合方案逐渐成熟化，但其中的工程质量控制环节还是不应忽视，尤其是蓄水安全和生态效用方面更应得到技术质量的保障，所以对施工方法和工艺形式等方面的质量要求应加以注重，精益求精，确保新型液压钢闸坝工程能真正发挥生态蓄水基础设施的功用和特长。