城区河道拦河闸坝工程施工导流设计要点

邢显军，史文军

（南京振高建设有限公司，江苏 南京 211300）

0 引言

在城市水系治理理念不断发展的过程中，城市水利有着朝向生态景观化发展的趋势。当前的生态河道当中，拦河闸坝的种类非常多，并且因为其既具有营造宽阔水面的能力，又具有良好的防洪能力，所以其在城市水利项目当中有着广泛的应用。但是因为拦河闸坝施工需要施工导流，并且受外界环境因素影响比较严重，从而导致工程工期相对较长，经常出现跨年度施工的情况，开展水利工程建设工作的过程中，经常会出现多个拦河闸坝同时施工的情况，所以选择合理的施工位置，制定科学的施工方案至关重要。下文将就相关施工设计问题进行阐述。

1 工程概况

为完善京杭大运河苏州段堤防加固工程，健全苏州高新区防洪除涝减灾体系，提高全区综合防洪排涝保安能力，实施苏州高新区防洪排涝工程（大运河沿线闸站完善工程一期），共新建口门建筑物7 座。本标段为新建北河东闸站、观山河东闸站、华山港闸站。图1为京杭大运河苏州段俯视图。

1.1 北河东闸站

北河东闸站位于狮山街道北河连接京杭大运河的河口，距离大运河约45m。闸站由单孔净宽12m 的节制闸（升卧门）和2 台700QZ-130 型单向潜水轴流泵的泵站组成。节制闸和泵站合建在一块底板上、对称布置，底板面高程0.00m，闸站主体为钢筋混凝土坞式结构。闸室净宽12m，闸门顶标高为5.50m，采用钢质升卧门，所配启闭机为QP2×250kN 卷扬式启闭机，功率2×15kW。闸站工程底板座落在④粉土层上，地基承载力特征值fak=120kPa，为防止闸站后期沉降，拟采用C30 混凝土预制方桩=（25×25cm）进行地基处理。

1.2 观山河东闸站

观山河东闸站位于经开区观山河连接京杭大运河的河口，距离大运河470m、现状码头泊位的内侧。闸站由单孔净宽8m 的节制闸（升卧门）和3 台900QZ-160型单向潜水轴流泵的泵站组成。节制闸和泵站合建在一块底板上，底板面高程0.00m、门槛高程0.50m，闸站主体为钢筋混凝土坞式结构。闸室净宽8m，闸门顶标高为5.70m，采用钢质升卧门，所配启闭机为QP 2×125kN 卷扬式启闭机，功率11kW。闸站工程底板座落在③粉质粘土夹粉土上，地基承载力特征值fak=130kPa，下卧层为高压缩性粉质粘土，故采用搅拌桩做抗沉降地基处理。

1.3 华山港闸站

华山港闸站位于华山港连接京杭大运河的河口，距离大运河470m、现状码头泊位的内侧。闸站由单孔净宽8m 的节制闸（升卧门）和2 台800QZ-130 型单向潜水轴流泵的泵站组成。节制闸和泵站合建在一块底板上、对称布置，底板面高程0.50m，闸站主体为钢筋混凝土坞式结构。闸室净宽8m，闸门顶标高为5.70m，采用钢质升卧门，所配启闭机为QP 2×125kN 卷扬式启闭机，功率11kW。闸站工程底板座落在③2（就是这么写的吗）粉质粘土上，地基承载力特征值fak=130kPa，满足设计要求，采用天然地基作为持力层。

2 施工导流相关标准

由于每年不同时期流域水量存在差异，根据当地水文站近年统计结果显示，每年10 月至次年2 月是流域水量最少的时间段。每年3—9 月水域流量可达全年的80%以上，可以说不同时间流域水量的差异是非常明显的[1]。为了有效降低施工难度，拦河闸坝施工一般会选择在枯水期，由于该项目在11 月份才具备施工条件，所以将11 月份至次年3 月份作为施工导流的第一个时间段，导流建筑物等级均为5 级，施工导流标准应当在重现期5～10 年一遇的范围内进行选择，为了充分保证拦河闸坝建筑物的质量，相关工作人员应当将导流标准选择为重现期10 年一遇[2]。

3 施工导流设计要点

由于拦河闸坝的种类相对较多，并且各种拦河闸坝之间有着非常明显的差异，所以相应需求也有着非常明显的不同。因此，在制定施工导流方案的过程中，相关工作人员应当注重因地制宜，根据拦河闸坝当地的实际地质条件来规划施工方案，从而保证导流方案与实际施工内容的匹配性。下文将对各个施工导流环节的关键点进行阐述。

3.1 施工导流方式确定要点

通常情况下，施工导流工作的开展都是用一次拦断河床围堰导流方式，该种方式的优势在于施工效率可以显著提升，进一步加快施工进度，缩短工期。对于本项目来说，应用该种导流方式时，相关工作人员首先应当在基坑边开挖导流明渠，该项工作一定程度上会涉及河道沿岸的临时征地，所以相关工作人员应当做好沟通工作。而对于拦河闸坝出来说，由于该区域河道较宽，由于两岸用地首先导致无法有效不知道导流建筑物，所以相关工作人员应当综合实际施工情况，选择使用河床内分期围堰导流。除此之外，施工工期以及闸型的特殊要求也会影响施工导流方式的选择，所以相关工作人员应当综合实际施工情况，对导流方式进行合理选择，确保施工工作可以得到高效开展。

3.2 导流建筑物的设置形式

因为不同施工导流方式所应用的导流建筑物设计形式存在明显差异，所以下文将分别对一次拦断河床围堰导流方式以及分期围堰导流方式的建筑物设置形式进行阐述。

3.2.1 一次拦断河床围堰导流建筑物设置形式

该种导流方式导流建筑物的设置要点就是明渠断面的确定，明渠断面面积减小，上游围堰的高度就应当适当提升，如果明渠内水流速度提升，相关工作人员需要从工程造价、水流冲刷情况等多个方面开展分析工作。北河东闸站拦河闸坝的施工工作内枯水期内开展，右岸地面高程较高具备可以有效实施开挖工作，渠底土壤条件为强风化花岗岩。在进行明渠施工工作的过程中，相关工作人员应当采用梯形断面的形式。两侧边坡比例应当控制在1∶2 左右[3]。在不考虑其他拦河闸坝对施工导流影响的前提下，相关工作人员对渠宽为10、15、20 等三种断面方案进行综合比较，表1 为导流明渠断面方案综合比较。

表1 导流明渠断面方案综合比较

通过上文数据可以看出方案1 造价最低，方案2与方案造价差距不大，而方案3 的造价相对较高。所以考虑到建设施工的经济性应当从方案1 或方案2 当中选择。但是由于过流面积的减少，方案1、2 的水域流速会急剧上升，导致一般岩层无法承受，需要采取有效的防护措施。因此，从安全性方面考虑相关工作人员应当选择方案2 来有效开展施工工作。

3.2.2 分期围堰导流建筑物设置形式

影响分期围堰导流建筑物设置的因素包括很多种，最关键的因素为闸址河道地形条件以及拦河闸坝的设置形式，所以在开展导流建筑物设置工作的过程中，相关工作人员应当对以下两方面进行综合考虑，从而确保建筑施工的合理性。例如，北河东闸站拦河闸坝在枯水期开展导流围堰工作。河床右侧为浅滩，左侧存在河槽，所以相关工作人员可以应用左侧河槽开展导流工作，在对导流建筑物进行设置的过程中，也应当对上述导流形式进行充分考虑，进一步提升导流建筑物设置的科学性、合理性。

3.3 拦河闸坝施工调度要点

在开展拦河闸坝施工工作之前，相关工作人员应当确保施工导流方案足够合理，并根据方案内容对三个拦河闸坝工程之间的关联性进行有效分析，从而合理制定拦河闸坝工程施工调度方案。在三个拦河闸坝当中，由于北河东闸站距离大运河相对较近，与其他两座拦河闸坝的位置存在明显差异，并且不存在上下游关系，各个项目的施工内容基本互不干扰，可以实现在枯水期内独立完成。在开展拦河闸坝施工工作的过程中，如果将导流时段设置在枯水期前几，下游拦河闸坝围堰的建设工作就会束窄河床，进而导致上游拦河闸坝设计水位升高，相关工作人员需要增高上有拦河闸坝导流围堰堰顶高程[4]。如果将拦河闸坝的施工导流时期，分别分配于两个不同的枯水期，相关工作人员可以优先开展上游拦河闸坝的施工工作，从而有效避免上述问题的发生。并且该项措施可以显著降低围堰规模，便捷拦河闸坝施工导流工作的开展。图2 为拦河闸坝工程。

3.4 围堰结构形式设计要点

导流围堰的设计也是施工导流设计的重点内容之一，所以开展相关施工工作的过程中，工作人员应当提高对导流围堰设计的重视程度。当前常见的导流围堰形式包括土石围堰、混凝土围堰以及钢板桩围堰，图3为钢板桩围堰断面图。其中土石围堰的优势在于其可以就地取材，施工适应性非常强，并且施工工艺相对简单，因此施工条件允许的情况下，相关人员可以优先采用土石围堰形式。在应用土石围堰开展施工工作时，相关工作人员应当充分考虑其防渗性能，所以在围堰施工的过程中，相关工作人员应当在保证工程强度的前提下应用黏土来提升土石围堰的防渗透性，将堰型设置为黏土均质堰。完成施工导流之后，相关工作人员应当将土石围堰拆除，水上部分的围堰直接开挖，水下部分围堰采用机械倒推法挖运，拆除之后的土石料可以应用于堤岸工程的土石回填，从而确保施工材料都可以得到高效利用[5]。在开展拦河闸坝围堰施工工作的过程中，相关工作人员应当充分考虑施工材料与永久施工材料的结合，因为这样不仅可以保证各项施工内容的质量，还可以实现对施工成本的有效控制，进一步提升拦河闸坝施工的经济性。

4 结语

综上所述，拦河闸坝施工工作是一项相对复杂，并且难度较高的建筑工程。因此，在施工工作开展的过程中，相关工作人员应当对建筑工程进行全面分析，明确各项内容的施工要点，从而推动拦河闸坝施工工作规范、有序开展。