湘江三级航道近尾洲船闸主体施工技术分析

◎ 骆志科 湖南省航务工程有限公司

1.工程概况

项目位于衡阳市常宁县境内，近尾洲枢纽二线船闸规模采用闸室有效尺度为180m×23m×4.0m（长×宽×门槛水深），按1000吨级船闸Ⅲ级设计，设计单向通过能力为1200万吨。设计船型为1000吨级货船，船型尺寸为85m×10.8m×2.0m（长×宽×吃水），结构设计兼顾2000吨级货船。最高通航流量为2年一遇流量8000m3/s。主要建筑物闸首、闸室定为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。通航净高10m。

2.水文气象和工程地质条件

2.1 已建枢纽调度运行方案

已建枢纽水库调度运行方案为：近尾洲枢纽弧门分Ⅲ个区调度：根据入库流量，一般应优先调度7#～9#孔弧门，接着调度10#～14#孔弧门，然后调度7#～14#孔弧门，接着调度15#～22#孔弧门，最后调度1#～6#孔弧门。

2.2 特征水位

船闸特征水位，见表1。

表1 近尾洲枢纽二线船闸特征水位表（1985国家高程基准）

3.工程地质评价

3.1 区域稳定性评价

根据区域地质资料、前期勘察资料及本次勘察成果分析，勘察区处在华南准台地的湘桂赣褶皱带之中，新构造运动表现为间歇性上升并暂趋平稳。勘察区内未见明显的大规模构造分布，发育的小断裂为非全新活动断裂，对场地的稳定性影响不大。场地工程地质条件较简单，地基稳定，场址区内未发现活动断层，因此本区区域地质稳定性好，适宜建筑。

3.2 不良地质作用

勘探区内地形地貌及岩土层相对稳定，地质构造相对简单，从钻探所揭露情况看，未发现活动性断裂带，也未发现滑坡、空洞、冲刷、崩塌等不良地质作用。

4.船闸主体施工技术要点

船闸主体基坑开挖分为三个工作面进行施工，分别为上闸首处基坑开挖，下闸首处基坑开挖，现有大堤处开挖，基坑开挖完毕后，应优先浇筑上下闸首，但由于实际情况，且闸室施工工期较长，工程量大，在不影响上下闸首的施工的同时，也可将闸室浇筑穿插进行，采用跳仓法进行施工，从闸室的第五结构段开始施工，工作面向上下闸首展开，闸室与闸首的浇筑分段升高应一致，一般情况下，相邻浇筑段高差不宜大于一段。

4.1 基坑土方开挖施工方法

基坑土方开挖采用向下分层阶梯开挖，分层开挖厚度按3m左右进行控制，直至开挖至岩面、基坑设计标高。土方开挖分层示意图见图1。

图1 土方分层开挖示意图

（1）开挖过程严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，开挖过程中避免边坡稳定范围内形成积水。

（2）基坑开挖时尽量防止对地基土产生扰动，为避免破坏基底土壤，当开挖基坑均为土方开挖时，在基底标高以上预留50cm的保护层土，人工清除。

（3）当开挖断面存在石方开挖时，一次性将土方挖除后进行石方开挖。

4.2 上下闸首施工

4.2.1 施工工艺流程

船闸主体混凝土施工工艺流程见图2。

图2 船闸主体混凝土施工工艺流程

4.2.2 施工工艺及主要施工方法

1）施工顺序:①基坑开挖至设计高程，按图纸要求进行基础处理；②浇筑闸首底板及廊道，砼浇筑由下至上分批分层浇筑，各层间隔期为5～7天；③对称浇筑两边墩，至顶部高程；④待底板浇筑大于90天，闸墩沉降稳定，经监理工程师、建设单位及设计单位认可后，选择在气温较低时进行底板宽缝砼浇筑，宽缝采用微膨胀砼；⑤对称浇筑边墩至设计顶标高，并进行墙后回填。

2）分层方式：①上闸首采用帷墙底板+输水廊道+箱形边墩结构，帷墙底板由下部实底板及上部空箱组成；②实底板厚4.4-5.85m，分三层浇筑。

3）砼浇筑顺序：浇筑两侧底板→浇筑中间底板→施工输水廊道→底板两侧同步回填→分层施工边墩至顶→墙后两侧同步回填→待沉降稳定，进行宽缝封铰→其余二期砼施工。

4.2.3 钢筋工程

1）钢筋加工准备：①钢材进场须根据进度要求，做到分期分类进场；②钢筋进场后试验室及时按照程序进行原材料取样试验，并出具报告。

2）钢筋加工：①钢筋必须按照批准的钢筋配料单进行加工，加工好的钢筋必须分类码放整齐；②钢筋切断、弯折以机械为主，不得急弯，严禁冲击；③开工前，焊工须进行现场条件下的焊接工艺试验，试验合格后方可正式生产；④垂直竖向钢筋采用墩粗直螺纹套筒连接，水平钢筋主要采用闪光对焊方式进行连接。

3）钢筋安装施工过程中要注意事项：①熟悉图纸，确定钢筋穿插就位顺序；②受拉钢筋的搭接长度不应小于35d，受压钢筋的搭接长度不应小于25d；搭接焊，单面焊搭接长度≥10d，双面焊搭接长度≥5d；③竖向钢筋接头连接，主要采用墩粗直螺纹套筒连接；④钢筋绑扎使用镀锌铁丝进行绑扎，先绑扎主筋，后绑扎次要钢筋。

4.2.4 模板工程

模板采用定型组合式钢模板，模板采用厚度为6mm，高为3150mm，宽为2000mm 的面板。设置厚12mm，高3150mm，宽100mm的竖边框。骨架与面板焊接为间段焊接，焊接长度50mm，焊接距150mm～180mm，骨架满焊，且所选用的焊条强度不得低于材料强度。

墩身模板采用爬模的形式，支撑采用悬臂支撑系统，爬升锥垂直方向布置尺寸根据现场砼分层调整。模板安装见图3。

图3 底板模板安装

4.2.5 混凝土工程

1）施工总体安排：由于主体混凝土各结构段均为大体积混凝土，温控问题是主体混凝土施工的重中之重。混凝土浇筑将采用履带吊或塔吊配合吊罐入仓的施工工艺。

2）凝土浇筑前的准备：做好供料搅拌系统、运输、起重等设备及道路的维修与检查，尽量避免和减少在浇筑过程中出现故障。

3）混凝土拌合：①拌合前必须由试验室下配料单，主管工程师下浇筑令后方可开机搅拌；②水泥、水、骨料等都按配料单严格计量；③混凝土拌合过程中，要经常检测骨料的温度、含水量，使用外加剂时将外加剂溶液均匀加入。

4）混凝土运输：混凝土浇筑主要采用混凝土自卸车运输至浇筑段，垂直运输采用塔吊及履带吊配吊罐进行。

5）混凝土浇筑：①混凝土浇筑时从浇筑仓面一端向另一端推进，当仓面不是平面时，从低处开始，进行分层浇筑时，每层厚度按30～50cm分层；②一般浇筑时布置6台Φ100的振捣器，浇筑大面积时布置7～8台振捣器，振捣器操作按照规定执行；③闸首底板混凝土方量较大，在浇筑时采用阶梯式分层浇筑，见图4、图5。

图4 浇筑分层图

图5 台阶浇筑示意图

6）混凝土修补与养护：①严格控制混凝土浇筑质量，尽量避免出现蜂窝、麻面、等外观缺陷和温度裂缝。一般缺陷在拆模后24小时之内完成修补；②混凝土浇筑完毕后，采取无纺土工布覆盖洒水养护，避免太阳爆晒，尽量减少混凝土表面的热扩散。

4.2.6 闸室混凝土施工工艺

闸室混凝土采用双掺混凝土，采用搅拌运输车水平运输，塔吊配合吊罐垂直运输入仓的工艺。其他浇筑工艺与闸首基本相同。

闸室混凝土浇筑：平面上采用跳仓浇筑的施工顺序，断面上施工顺序：浇筑两侧底板→浇筑中间底板→施工输水廊道→底板两侧同步回填→分层施工闸墙至顶→墙后两侧同步回填→待沉降稳定→二期砼施工。

5.大体积混凝土施工技术措施

本工程大体积混凝土施工，尽量安排在低温季节或夏季夜晚施工，采用吊罐入仓工艺，尽可能从工艺上减小水泥用量及水灰比。

5.1 选择合适的原材料降低水化热

（1）使用低水化热的水泥等。

（2）改善混凝土配合比，在混凝土中掺入粉煤灰，做好级配设计，尽量加大骨料粒径。

（3）掺用早期水化热较低缓凝型减水剂。

（4）按需要布置冷却水管，通冷却水，必要时加冰水，以降低混凝土内在温度。

（5）夏季高温季节混凝土浇筑过程中采用喷淋水雾的方法，以降低浇筑混凝土仓面外界温度。

5.2 控制混凝土浇筑温度

（1）大体积尽量安排在低温季节施工。

（2）高温季节施工时，砂石骨料尽可能堆高，控制在6米左右，从而避免阳光曝晒引起骨料温度的大幅度升高。

（3）高温季节时采用江水，并采取加冰措施来拌和混凝土，使夏季混凝土浇筑温度满足要求。

（4）混凝土表面养护和保温措施：①当气温骤降，日平均气温在2～3天以内连续下降6～8℃，需采取表面保温措施，以降低内表温差，防止出现裂缝；②表面保温材料采用土工布覆盖，并在气温骤降前铺设于混凝土表面；③表面保温材料在混凝土内表温差较小（一般不超过10℃）后方可撤去。

6.帷幕灌浆施工工艺要点

帷幕灌浆为有盖重灌浆，上下闸首底板、闸室底板混凝土厚度不小于1.5m时进行。副坝高喷防渗墙段盖重土层不小于6m 且碾压密实后进行。

6.1 工艺流程

帷幕灌浆施工工艺流程见图6。

图6 帷幕灌浆施工工艺流程图

6.2 帷幕灌浆试验

正式灌浆前，选择地质条件与实际灌浆区相似的地段作为灌浆试验场地。按照设计技术参数进行灌浆试验，以检验设计参数的合理性和灌浆效果。

帷幕灌浆接触段及其下一段的压水试验合格率应为100%；以下各段的合格率应为90%以上；不合格段的透水率值不超过设计规定值的90%，且不集中。灌浆后，岩体波速的改善程度应符合设计规定。达到上述标准则灌浆质量为合格。否则，应按监理人的指示或批准的措施进行处理。

7.回填施工

施工前先作碾压试验，确定最佳铺土厚度、最优含水率和合理的压实遍数。

按设计要求将土料铺至规定部位，严禁将砂砾料与粘性土料混杂，清除土料中的杂质。铺土均匀平整，作业面分层统一铺土，布置高程桩网，严格控制铺土厚度。回填土水平分层、由内而外、层厚均匀，每层压实厚度不超过30cm，控制回填速度。

8.结论

综上所述，该文章以湘江三级航道近尾洲船闸主体施工实践为案例，主要总结了船闸主体施工阶段的技术要点，包括基坑开挖前的准备工作、基坑土方开挖施工方法、主体混凝土施工工艺流程、钢筋工程、模板工程、大体积混凝土工程以及帷幕灌浆防水等关键施工内容。总之，为了保证水利船闸工程的顺利施工，需从施工方案比选、原材料质量控制、现场组织管理等方面入手，且务必严格检查各个工序、各环节的建设质量，将施工风险降至最低，确保船闸水利结构的稳定性、安全性。