广州市李溪拦河坝加固改造工程施工技术浅析

(1.广东省水利水电行业协会，广东 广州 510000；2.广州市水电建设工程有限公司，广东 广州 510060)

在城市河网河道中修建的拦河坝具有灌溉供水、改善生态环境、气候调节和防止水土流失等功能[1]。城市河网中部分拦河坝由于当时的施工技术不成熟，出现不同程度的损毁或已不满足现在城市对拦河坝的要求[2-4]，因此须进行加固改造，以发挥其应有的效益。本文以广州市花都区李溪拦河坝加固改造工程为例，对其加固改造工程的施工技术进行探讨，以期为其他类似工程提供工程实践经验和参考。

1 工程概况

广州市花都区李溪拦河坝加固改造工程坐落在广州市花都区，是流溪河梯级开发工程之一，其规模为大(2)型，工程等别为Ⅱ等，是本地区灌溉供水、发电和改善生态水环境的综合性大型水利枢纽，工程完成后可使下游白云区、花都区的农作物产收直接受益。该工程作为广州水务重点项目，由于地质条件复杂、规模大、工期紧，为保证施工质量，满足工期要求，有必要采取先进的施工技术。

2 工程地质情况复杂

2.1 闸基岩土渗透性影响

根据室内试验及现场原位测试成果，坝基岩土层②-1砾砂层、②-3粗砾砂层呈强透水性，这两层岩土层渗透性大且为坝基渗漏关键层，严重影响基础渗流。坝基土体在渗透作用下，当渗透比降超过土的抗渗比降时，土体发生破坏变形，即发生渗透变形或渗透破坏，渗透变形可导致流土及管涌两种破坏形式的发生。微风化碳质灰岩渗透性等级为弱—中等透水，说明岩体局部存在空洞、裂隙，岩体完整性较为一般。

2.2 边坡稳定性影响

本拦河坝加固工程场区的岩土特性、水文地质条件、施工荷载等因素会对边坡的稳定性造成影响。场地开挖范围内广泛分布有②-1砾砂层、②-3粗砾砂层，层厚2.20～15.70m，且地下水的水位较高，开挖边坡稳定性较差，施工期间存在边坡稳定问题，尤其广州处在南亚热带季风气候区，温暖多雨。在雨季，持续时间长的降雨，因地面径流渗入，地下水升高和边坡饱和，往往导致边坡失稳。

2.3 碳质灰岩中岩溶溶洞发育对地基稳定性影响

工程场地位于碳酸盐岩岩溶地区，当存在溶洞、溶蚀裂缝或断裂、地下水流等时，应当考虑这些情况对地基稳定性的影响。在地基受力范围内，如果存在岩溶发育、发育形态不同的基岩岩面、上覆软土淤泥层等不良地质，在施工荷载作用下，可能导致地基产生不均匀沉降、基础结构面发生破坏或造成其他岩土工程问题。因此，在工程建设期间应重视工程场地的水文地质条件对地基施工或结构的影响。

2.4 基础施工及岸坡支护施工影响

本工程场区处在珠江三角洲河流河网，场地的水文地质软条件复杂，存在深厚的淤泥层，岩土体性质对工程施工不利，极易在施工中造成滑坡、坍塌等工程事故。解决基础开挖施工中的边坡稳定问题是本拦河坝工程顺利施工的重要保障。同时，由于基础施工需要对河道进行淤泥层清淤换砂垫层，岸坡的支护稳定也是本工程的施工难点。本拦河坝工程处在典型的软弱黏性土地区，因此在施工前确定了较为完整的基坑开挖边坡支护方案，并进行基坑安全评价。

3 工程施工技术难点与解决方案

3.1 工程规模大、工期紧

此次加固改造工程主要目标是在广州市花都区李溪拦河坝加固改建工程(Ⅰ期消能防冲设施改建)完成之后，重新修建河流上游防渗结构、闸室结构、工作桥梁和河流下游一级消力池，新建自动控制体系、安全检测体系及视频监视体系等。

本次加固改造工程内容：拦河闸共设19孔闸门，总宽276.5m，包括15孔排水闸，每个孔的宽度为12.5m，总净宽度为187.5m；东电站入水闸2孔，总净宽度为19m；西电站入水闸2孔，总净宽度为19m。拦河坝闸室采用平底无坎宽顶堰的堰型，闸门型式采用液压提升平面定轮型钢闸门，闸底板高程为7.80m，闸墩长14.5m，闸桥结合，工作桥按公路Ⅱ级荷载考虑。本拦河坝加固改造工程规模为大(2)型，工程等级和主要建筑物级别分别是Ⅱ等和2级，采用50年一遇洪水设计和100年一遇洪水校核，工程项目工期为2年，必须满足2013年10月31日前通水、通车的硬性要求。

3.2 大体积混凝土裂缝问题

大体积混凝土无间隙浇筑是拦河坝加固改造工程的技术难题。此次工程闸坝主体结构加固改建工程的闸室底板，均为大体积混凝土。通过开展理论与实践相结合的研究，运用类比试验、现场实测、数值仿真和施工安全监测等手段进行试验研究，最后采用冰水搅拌混凝土的方案，保证了大体积混凝土施工质量，同时也取得了较好的经济效益。

3.3 防渗和外观质量要求严格

a.工程采用W4抗渗混凝土，该混凝土具有缓凝、早强、和易性好、坍落度损失小、没有泌水性能的特点，通过加入适量高效减水剂、优化选择各种原材料、优化调整各种成分比例来达到混凝土的抗渗效果。

b.为达到外观要求，混凝土浇筑的侧面采用统一的1200mm×2400mm的新模板进行竖向安装，除了顶层和梁板等交叉部位，从上往下每层混凝土的浇筑厚度都和模板拼装的高度一致，为4.8m(两块竖向模板的高度)。模板安装选用对拉螺栓、φ48无缝钢管作内支撑，另外再加斜撑斜拉进行加固。

c.节点、拼缝处理措施：由于节点部位的模板面积比较小，处理起来相对麻烦，会对外观产生影响，主要采取以下措施：用宽4cm胶纸贴缝或玻璃胶填缝，以防混凝土浆外溢；安装模板之前，用砂浆严格在基面进行找平，在墙、柱根部模板边缘埋设高压缩性海绵或抹水泥砂浆，以避免墙、柱根部漏浆；模板放置在焊钢筋头的支顶。

3.4 利用贝雷架搭桥作为高支模的支撑受力体系

由于启闭机房长廊上部结构在汛期后施工，15.0m以下高程过流，无模板支撑的基础，而15.0m高程梁为宽扁梁，不能承受轨道大梁自身重量及施工产生的荷载。考虑到工程的重要性及工期，借用贝雷架做临时桥梁的经验，在闸墩之间搭设贝雷架来承受荷载，使工程顺利完成。

3.5 采用基坑水下开挖及水中砂垫层回填新技术

在须开挖的河段间通过测量放线进行定位，在水中插上标杆，确定开挖的河床范围。采用开挖船进行水下开挖，在确定好的位置按顺序进行不同施工段的开挖，一个施工段是50m，每完成一个施工段开挖，待检测合格后才进行下个施工段的开挖，见图1。每开挖完一个施工段后，立即对其进行水中回填，采用中粗砂换填，避免造成边坡垮塌，见图2。该开挖回填的施工方式缩短了工期，取得了较好的施工效果。

图1 水下开挖基坑

图2 水中回填中粗砂垫层

3.6 采用新材料提高地基承载力

根据本工程的水文地质条件，为了满足围堰承载能力、防渗、沉降变形等要求，在堰体施工中采用新材料(土工布、膜袋牛皮砂等)改善地基承载力、防渗性能和堰体抗滑抗剪能力，使堰体的稳定性得到保证。

3.7 混凝土养护剂和MTA砂浆外加剂的应用

混凝土结构的养护方式会对混凝土的强度发展状态和结构的安全性能产生影响，因此在本拦河坝加固改造工程中对混凝土结构采用混凝土养护剂。其操作程序：ⓐ拆膜；ⓑ混凝土表面养护烧水；ⓒ涂刷养护剂。本工程拦河坝加固改造采用养护剂的结构包括墙、柱、梁和板，在拆模之后涂刷于混凝土表面。在砌体工程中采用MTA砂浆外加剂替代灰浆中的石灰，提高结构的抗渗性能和强度。

3.8 混凝土养护方法

闸室及翼墙立面混凝土养护采用喷养护液的方法，该方法具有无毒无味、操作方便、保水效果好、能降低混凝土养护费用、改善养护条件等优点。采用喷涂成膜，8h保水率达90%以上。

3.9 监控系统的统一

为方便日后的运行管理，本工程计算机监控系统分为远程、集中和现地三级的控制。整个工程集中在新站的中控室内控制，大大减少了运行维护的人员，实现了工程管理的科学化、现代化，提高了工程的安全性和可靠性，充分发挥了工程的效益，进一步提高了水利工程管理现代化水平。

3.10 文明施工

a.健全组织机构，完善规章制度：建立安全文明例会制度，工地每月定期召开会议，分析安全文明生产情况，掌握安全文明生产发展动态，研究解决安全文明生产中的突出问题，确保安全文明生产。各参建单位由专人负责组织文明施工、安全生产等工作。

b.抓质量管理，环环紧扣保质量：在质量管理方面，实行“业主负责、施工保证、监理控制、政府监督”的体制。在实施过程中，采用以人的工作质量来保证工序质量；以工序质量来保证单元工程质量；以单元工程质量来保证分部工程质量；以分部工程质量来保证单位工程质量；从而有效地保证了整个工程的质量。

c.抓安全生产，强化安全防范意识：参建各方均健全了安全生产与文明施工管理机构，认真贯彻落实安全生产法，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，遵循“谁主管谁负责”的原则，采取形式多样的方式，对职工进行安全生产教育和培训。

通过参建各方共同努力进行文明施工建设，在施工过程中安全工作一直处于受控状态，未发生任何事故。

4 结 论

本文结合广州市花都区李溪拦河坝加固改造工程项目建设分析了该工程的水文地质条件和施工技术难点，针对施工技术难点给出了相应的施工解决方案。通过采取有效的施工技术方案使工程建设达到了预期效果，保障了项目建设的安全和质量。目前，该拦河坝工程运行正常，满足了当地生产和发展的需求，取得了良好的社会经济效益。本拦河坝工程的施工技术研究可为类似工程提供一定的参考和工程实践经验。