水闸除险加固工程施工组织设计

焦戈君

（进贤县水利综合服务中心，江西 南昌 331799）

1 工程概况

下埠严桥水闸属中型工程，等别为三等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级，设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇，设计最大过流量为173 m3/s，水闸集灌溉和排涝为一体，主要用于农业灌溉与沿途村民生活用水。水闸兴建于1958年，受当时经济条件和设计水平限制，存在施工工艺落后及建设经验不足等问题，经过长年运行之后，陆续出现诸多问题：闸墩混凝土、泄槽、闸室底板开裂或老化，表面缺少保护层；启闭平台结构比较单薄；排架柱露石或不平整；下游浆砌石挡墙存在破损，砂浆脱落，部分位置开裂；交通桥破损或不平整，存在严重的开裂问题，结构不安全；下游段被冲毁，消能防冲起不到作用；消力池尺寸不达标准；上下游缺少护岸；中间铸铁闸门存在一定程度变形或锈蚀，难以有效止水；启闭机机座锈蚀严重导致难以启闭；未建设启闭机房；未设置安全监测和通讯管理设施及建设管理用房等。

1.1 除险加固设计方案

一是加固坝体，采取加宽坝体断面层、减缓坝坡或采用棱体排水的方式进行；二是防止坝基渗漏，采取垂直铺盖或水平覆盖；三是合理布置溢洪道；四是排水设计，在基坑底部及周边挖掘排水沟对坡面雨水和渗水进行拦截，或在工程上、下游围堰处进行挖集水坑作业。

泄水闸选择开敞式无坎宽顶堰水闸，设计水位23.35 m。堰顶高程为21 m，共3孔，孔口宽5 m，中墩厚1.30 m，边墩厚1 m，闸室顺水流方向长9.50 m，基础高程与闸顶高程分别为20.20 m、24.83 m。工作闸门采用平板钢闸门，顶高程和启闭平台高程分别为23.70 m和29.33 m，工作闸门槽与检修闸门槽之间相隔距离保持2.90 m，电动葫芦启闭。在工作闸下游位置布置交通桥，桥面高程24.83 m，宽度4 m，两岸土堤与交通桥按照平顺方式连接。在各种运行工况频率下，洪水闸上、下游水位及泄流量关系如表1所示。

表1 各种运行工况频率下水闸上、下游水位及泄流量关系表

1.2 安全监测设计

一是沉降观测与水平位移观测。水平位移监测采取视准线的方式进行。在泄水闸所有闸段中墩位置建立一个测点，两岸分别装置工作基点和校核基点，以保证观测数据的准确性。其中泄水闸垂直位移监测采取精密水准法，各闸墩水平位移、垂直位移监测点采取共用模式，再于闸址上游地基稳固的位置设置两个水准基点。二是流量与水位观测。在两岸下游进行流量观测，在每个泄水闸的闸前和下游流量观测断面岸边，分别设置对应的水位观测设施，实现全时段全方位的实时监控。三是扬压力观测，设置两个横断面在泄水闸位置，要求所有的横断面位置都要埋设对应的测压管，以实时监控基底承受的扬压力数值。

2 水闸除险加固施工组织设计

2.1 消防、电工、金属结构施工组织设计

2.1.1 消防设计

其一，沿河堤堤顶至主交通干道，要满足消防车辆能够顺畅进入各个闸室；其二，闸室消防门设计为向外开启，在开关站对应位置配备相应数量和规格的砂箱、磷酸铵盐干粉灭火器和泡沫灭火器等；其三，电缆铺设必须穿过楼板进入屏柜底部孔洞，穿楼板位置与进入配电箱底部的孔洞要选择耐火堵料严密封堵，避免火情发生时外泄蔓延；其四，电缆吊架层与层间要选择防火隔板进行隔离；其五，每间闸室及管理房都需要配备磷酸铵盐灭火器[1]。

2.1.2 电工组织设计

一是在接近水闸管理房端部布置10 kV变电站，主变电站要安装在周边设置高度不低于2.5 m的围栏内并加以保护；二是在管理房内布置4个低压配电屏；三是布置防雷与过电压保护设施，并且要求各个闸室的防雷接地与过电压保护采用相同装置；四是在屋顶设置避雷网以避免雷电波侵入，使用氧化锌避雷器对10 kV进线进行保护，要求闸站金属外壳与构建完全接地。

2.1.3 金属防腐

钢闸门及埋件的钢筋外露部位，需要采用环氧类油漆进行防腐处理，锌厚度要求≥0.16 mm，油漆底层采用“环氧富锌防锈底漆”涂刷，其厚度要求≥0.08 mm，油漆总厚度≥0.38 mm，面层采用“厚浆型环氧沥青防锈漆”涂刷，其厚度要求≥0.2 mm，防腐面积为650 m2左右。

2.2 施工条件控制

施工过程中所需的油料、钢材、水泥需要足额配备，块石料与砂砾石可分别从东乡县石料场、温圳抚河砂场购进；施工用水就近抽取河水，施工期间用电采取就近搭接电网的方式解决。

2.3 施工导流

严桥水闸属于中型水闸，其主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级，根据水利水电工程《施工组织设计规范》（SL 303-2017），导流标准为5年一遇的洪水重现期标准。严桥1号泄水闸、2号泄水闸拟建设成互为导流排水的通道，具体为1号泄水闸建设施工时，2号泄水闸用于导流，反之则是2号泄水闸建设施工时，1号泄水闸则用于导流。导流程序为：当年的10月至第二年的2月期间，左岸灌溉闸和1号泄水闸施工；在水闸上下游河道建设围堰挡水，通过左岸2号泄水闸导流；第二年10月至第三年2月，在2号水闸上下游河道建设围堰挡水[2]，利用1号泄水闸进行导流，2号泄水闸施工。

采取不同时段，根据两水闸的洪峰泄流曲线及两水闸闸下河道断面的水位、流量关系及泄流曲线确定施工期闸上、闸下水位。其中，水闸施工期设计洪水位详见表2，部分月份月平均流量数据详见表3。

表2 水闸闸上、闸下施工期20%设计洪水位成果表

表3 严桥水闸断面施工期设计洪峰流量成果表

根据主体建筑物工程量加固情况，各段建设时间最少为5个月，即当年10月至次年2月，导流流量为5年一遇的洪峰流量18.90 m3/s。1号泄水闸建设时，上游围堰选择采用袋装黏土围堰型，其主要用于临时便道使用；下游围堰则选择采用均质土堰型，其中上、下游的内外边坡施工都采取1∶1.5的比例进行，顶宽分别为5 m和2 m。2号泄水闸建设时，上游围堰也选择采用袋装黏土并配备均质土围堰型，下游则单独采用均质土堰型，上、下游的内外边坡施工同样采取1∶1.5的比例进行，顶宽分别为5 m和2 m。需要注意的是在2号泄水闸施工期间，填筑上游围堰时会造成部分河道变窄，因此需要拓宽该位置河道，以不低于15 m为参考标准。

2.4 施工布置

一是在严桥1号、2号泄水闸间修筑一条0.14 km的道路便于施工通行；修筑0.5 km的道路用于工程施工区和料场区的材料及设备运输。二是需要将生活区和管理区设定在闸址下游的右岸台地位置，其高度应保持在24 m左右，占地面积需达到750 m2。另外，闸址上游的右岸台地位置，需建一座混凝土拌和站，并配备搅拌机，采用动翻斗车运输及浇筑施工。在拌和站周边设置一个面积约800 m2的预制场，细骨料、混凝土、水泥堆积保存在拌和站周边，施工仓库建设面积约为200 m2，木材、钢筋加工厂建设面积约为100 m2，配合搭建部分简易库房，建设简易工棚。三是施工期间采取就近连接电网的供电模式，在保证用电安全的前提下布置配电设备并架设电线，向各施工区域供电，但仍需配备2台柴油发电机以防突然断电；在河道上游建设一座抽水站，配备80QW60-13-4型潜水泵，布置30 m×30 m×30 m的简易储水池，便于后续施工所需[3]。

3 结 语

病险水闸除险加固关系到水闸的安全稳定运行，对保障经济社会发展和人民生命财产安全具有重要意义。本文以下埠严桥水闸为例，就水闸除险加固工程施工组织设计进行了论述分析，以确保病险水闸除险加固的成效和施工质量。