城區(qū)河道攔河閘壩工程施工導(dǎo)流設(shè)計要點

邢顯軍，史文軍

（南京振高建設(shè)有限公司，江蘇 南京 211300）

0 引言

在城市水系治理理念不斷發(fā)展的過程中，城市水利有著朝向生態(tài)景觀化發(fā)展的趨勢。當(dāng)前的生態(tài)河道當(dāng)中，攔河閘壩的種類非常多，并且因為其既具有營造寬闊水面的能力，又具有良好的防洪能力，所以其在城市水利項目當(dāng)中有著廣泛的應(yīng)用。但是因為攔河閘壩施工需要施工導(dǎo)流，并且受外界環(huán)境因素影響比較嚴(yán)重，從而導(dǎo)致工程工期相對較長，經(jīng)常出現(xiàn)跨年度施工的情況，開展水利工程建設(shè)工作的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)多個攔河閘壩同時施工的情況，所以選擇合理的施工位置，制定科學(xué)的施工方案至關(guān)重要。下文將就相關(guān)施工設(shè)計問題進(jìn)行闡述。

1 工程概況

為完善京杭大運(yùn)河蘇州段堤防加固工程，健全蘇州高新區(qū)防洪除澇減災(zāi)體系，提高全區(qū)綜合防洪排澇保安能力，實施蘇州高新區(qū)防洪排澇工程（大運(yùn)河沿線閘站完善工程一期），共新建口門建筑物7 座。本標(biāo)段為新建北河?xùn)|閘站、觀山河?xùn)|閘站、華山港閘站。圖1為京杭大運(yùn)河蘇州段俯視圖。

1.1 北河?xùn)|閘站

北河?xùn)|閘站位于獅山街道北河連接京杭大運(yùn)河的河口，距離大運(yùn)河約45m。閘站由單孔凈寬12m 的節(jié)制閘（升臥門）和2 臺700QZ-130 型單向潛水軸流泵的泵站組成。節(jié)制閘和泵站合建在一塊底板上、對稱布置，底板面高程0.00m，閘站主體為鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)。閘室凈寬12m，閘門頂標(biāo)高為5.50m，采用鋼質(zhì)升臥門，所配啟閉機(jī)為QP2×250kN 卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，功率2×15kW。閘站工程底板座落在④粉土層上，地基承載力特征值fak=120kPa，為防止閘站后期沉降，擬采用C30 混凝土預(yù)制方樁=（25×25cm）進(jìn)行地基處理。

1.2 觀山河?xùn)|閘站

觀山河?xùn)|閘站位于經(jīng)開區(qū)觀山河連接京杭大運(yùn)河的河口，距離大運(yùn)河470m、現(xiàn)狀碼頭泊位的內(nèi)側(cè)。閘站由單孔凈寬8m 的節(jié)制閘（升臥門）和3 臺900QZ-160型單向潛水軸流泵的泵站組成。節(jié)制閘和泵站合建在一塊底板上，底板面高程0.00m、門檻高程0.50m，閘站主體為鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)。閘室凈寬8m，閘門頂標(biāo)高為5.70m，采用鋼質(zhì)升臥門，所配啟閉機(jī)為QP 2×125kN 卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，功率11kW。閘站工程底板座落在③粉質(zhì)粘土夾粉土上，地基承載力特征值fak=130kPa，下臥層為高壓縮性粉質(zhì)粘土，故采用攪拌樁做抗沉降地基處理。

1.3 華山港閘站

華山港閘站位于華山港連接京杭大運(yùn)河的河口，距離大運(yùn)河470m、現(xiàn)狀碼頭泊位的內(nèi)側(cè)。閘站由單孔凈寬8m 的節(jié)制閘（升臥門）和2 臺800QZ-130 型單向潛水軸流泵的泵站組成。節(jié)制閘和泵站合建在一塊底板上、對稱布置，底板面高程0.50m，閘站主體為鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)。閘室凈寬8m，閘門頂標(biāo)高為5.70m，采用鋼質(zhì)升臥門，所配啟閉機(jī)為QP 2×125kN 卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，功率11kW。閘站工程底板座落在③2（就是這么寫的嗎）粉質(zhì)粘土上，地基承載力特征值fak=130kPa，滿足設(shè)計要求，采用天然地基作為持力層。

2 施工導(dǎo)流相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

由于每年不同時期流域水量存在差異，根據(jù)當(dāng)?shù)厮恼窘杲y(tǒng)計結(jié)果顯示，每年10 月至次年2 月是流域水量最少的時間段。每年3—9 月水域流量可達(dá)全年的80%以上，可以說不同時間流域水量的差異是非常明顯的[1]。為了有效降低施工難度，攔河閘壩施工一般會選擇在枯水期，由于該項目在11 月份才具備施工條件，所以將11 月份至次年3 月份作為施工導(dǎo)流的第一個時間段，導(dǎo)流建筑物等級均為5 級，施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)在重現(xiàn)期5～10 年一遇的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，為了充分保證攔河閘壩建筑物的質(zhì)量，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)將導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選擇為重現(xiàn)期10 年一遇[2]。

3 施工導(dǎo)流設(shè)計要點

由于攔河閘壩的種類相對較多，并且各種攔河閘壩之間有著非常明顯的差異，所以相應(yīng)需求也有著非常明顯的不同。因此，在制定施工導(dǎo)流方案的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)注重因地制宜，根據(jù)攔河閘壩當(dāng)?shù)氐膶嶋H地質(zhì)條件來規(guī)劃施工方案，從而保證導(dǎo)流方案與實際施工內(nèi)容的匹配性。下文將對各個施工導(dǎo)流環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點進(jìn)行闡述。

3.1 施工導(dǎo)流方式確定要點

通常情況下，施工導(dǎo)流工作的開展都是用一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方式，該種方式的優(yōu)勢在于施工效率可以顯著提升，進(jìn)一步加快施工進(jìn)度，縮短工期。對于本項目來說，應(yīng)用該種導(dǎo)流方式時，相關(guān)工作人員首先應(yīng)當(dāng)在基坑邊開挖導(dǎo)流明渠，該項工作一定程度上會涉及河道沿岸的臨時征地，所以相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)做好溝通工作。而對于攔河閘壩出來說，由于該區(qū)域河道較寬，由于兩岸用地首先導(dǎo)致無法有效不知道導(dǎo)流建筑物，所以相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)綜合實際施工情況，選擇使用河床內(nèi)分期圍堰導(dǎo)流。除此之外，施工工期以及閘型的特殊要求也會影響施工導(dǎo)流方式的選擇，所以相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)綜合實際施工情況，對導(dǎo)流方式進(jìn)行合理選擇，確保施工工作可以得到高效開展。

3.2 導(dǎo)流建筑物的設(shè)置形式

因為不同施工導(dǎo)流方式所應(yīng)用的導(dǎo)流建筑物設(shè)計形式存在明顯差異，所以下文將分別對一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流方式以及分期圍堰導(dǎo)流方式的建筑物設(shè)置形式進(jìn)行闡述。

3.2.1 一次攔斷河床圍堰導(dǎo)流建筑物設(shè)置形式

該種導(dǎo)流方式導(dǎo)流建筑物的設(shè)置要點就是明渠斷面的確定，明渠斷面面積減小，上游圍堰的高度就應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提升，如果明渠內(nèi)水流速度提升，相關(guān)工作人員需要從工程造價、水流沖刷情況等多個方面開展分析工作。北河?xùn)|閘站攔河閘壩的施工工作內(nèi)枯水期內(nèi)開展，右岸地面高程較高具備可以有效實施開挖工作，渠底土壤條件為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。在進(jìn)行明渠施工工作的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)采用梯形斷面的形式。兩側(cè)邊坡比例應(yīng)當(dāng)控制在1∶2 左右[3]。在不考慮其他攔河閘壩對施工導(dǎo)流影響的前提下，相關(guān)工作人員對渠寬為10、15、20 等三種斷面方案進(jìn)行綜合比較，表1 為導(dǎo)流明渠斷面方案綜合比較。

表1 導(dǎo)流明渠斷面方案綜合比較

通過上文數(shù)據(jù)可以看出方案1 造價最低，方案2與方案造價差距不大，而方案3 的造價相對較高。所以考慮到建設(shè)施工的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)當(dāng)從方案1 或方案2 當(dāng)中選擇。但是由于過流面積的減少，方案1、2 的水域流速會急劇上升，導(dǎo)致一般巖層無法承受，需要采取有效的防護(hù)措施。因此，從安全性方面考慮相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)選擇方案2 來有效開展施工工作。

3.2.2 分期圍堰導(dǎo)流建筑物設(shè)置形式

影響分期圍堰導(dǎo)流建筑物設(shè)置的因素包括很多種，最關(guān)鍵的因素為閘址河道地形條件以及攔河閘壩的設(shè)置形式，所以在開展導(dǎo)流建筑物設(shè)置工作的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對以下兩方面進(jìn)行綜合考慮，從而確保建筑施工的合理性。例如，北河?xùn)|閘站攔河閘壩在枯水期開展導(dǎo)流圍堰工作。河床右側(cè)為淺灘，左側(cè)存在河槽，所以相關(guān)工作人員可以應(yīng)用左側(cè)河槽開展導(dǎo)流工作，在對導(dǎo)流建筑物進(jìn)行設(shè)置的過程中，也應(yīng)當(dāng)對上述導(dǎo)流形式進(jìn)行充分考慮，進(jìn)一步提升導(dǎo)流建筑物設(shè)置的科學(xué)性、合理性。

3.3 攔河閘壩施工調(diào)度要點

在開展攔河閘壩施工工作之前，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)確保施工導(dǎo)流方案足夠合理，并根據(jù)方案內(nèi)容對三個攔河閘壩工程之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行有效分析，從而合理制定攔河閘壩工程施工調(diào)度方案。在三個攔河閘壩當(dāng)中，由于北河?xùn)|閘站距離大運(yùn)河相對較近，與其他兩座攔河閘壩的位置存在明顯差異，并且不存在上下游關(guān)系，各個項目的施工內(nèi)容基本互不干擾，可以實現(xiàn)在枯水期內(nèi)獨立完成。在開展攔河閘壩施工工作的過程中，如果將導(dǎo)流時段設(shè)置在枯水期前幾，下游攔河閘壩圍堰的建設(shè)工作就會束窄河床，進(jìn)而導(dǎo)致上游攔河閘壩設(shè)計水位升高，相關(guān)工作人員需要增高上有攔河閘壩導(dǎo)流圍堰堰頂高程[4]。如果將攔河閘壩的施工導(dǎo)流時期，分別分配于兩個不同的枯水期，相關(guān)工作人員可以優(yōu)先開展上游攔河閘壩的施工工作，從而有效避免上述問題的發(fā)生。并且該項措施可以顯著降低圍堰規(guī)模，便捷攔河閘壩施工導(dǎo)流工作的開展。圖2 為攔河閘壩工程。

3.4 圍堰結(jié)構(gòu)形式設(shè)計要點

導(dǎo)流圍堰的設(shè)計也是施工導(dǎo)流設(shè)計的重點內(nèi)容之一，所以開展相關(guān)施工工作的過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)提高對導(dǎo)流圍堰設(shè)計的重視程度。當(dāng)前常見的導(dǎo)流圍堰形式包括土石圍堰、混凝土圍堰以及鋼板樁圍堰，圖3為鋼板樁圍堰斷面圖。其中土石圍堰的優(yōu)勢在于其可以就地取材，施工適應(yīng)性非常強(qiáng)，并且施工工藝相對簡單，因此施工條件允許的情況下，相關(guān)人員可以優(yōu)先采用土石圍堰形式。在應(yīng)用土石圍堰開展施工工作時，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)充分考慮其防滲性能，所以在圍堰施工的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在保證工程強(qiáng)度的前提下應(yīng)用黏土來提升土石圍堰的防滲透性，將堰型設(shè)置為黏土均質(zhì)堰。完成施工導(dǎo)流之后，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)將土石圍堰拆除，水上部分的圍堰直接開挖，水下部分圍堰采用機(jī)械倒推法挖運(yùn)，拆除之后的土石料可以應(yīng)用于堤岸工程的土石回填，從而確保施工材料都可以得到高效利用[5]。在開展攔河閘壩圍堰施工工作的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)充分考慮施工材料與永久施工材料的結(jié)合，因為這樣不僅可以保證各項施工內(nèi)容的質(zhì)量，還可以實現(xiàn)對施工成本的有效控制，進(jìn)一步提升攔河閘壩施工的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語

綜上所述，攔河閘壩施工工作是一項相對復(fù)雜，并且難度較高的建筑工程。因此，在施工工作開展的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對建筑工程進(jìn)行全面分析，明確各項內(nèi)容的施工要點，從而推動攔河閘壩施工工作規(guī)范、有序開展。