船闸引航道混凝土河床加固施工技术研究

船闸引航道混凝土河床加固施工技术研究

林浩

 江苏筑港建设集团有限公司  江苏省 222042

摘要：关于穿越航道的水下管道选址要求，《内河通航标准》第5.3.1条：穿越航道的水下电缆、管道、涵管和隧道等水下过河建筑物必须布设在远离滩险、港口和锚地的稳定河段。该规定对于安全间距仅做了定性要求，没给出定量标准。船闸引航道附近一般会配套建设停泊锚地、靠船墩等，船舶通航密度大，在此处建设管道穿越工程会面临船舶通航及抛锚带来的埋设环境风险，在水平方向上往往做不到绝对远离码头、锚地等，本文对船闸引航道混凝土河床加固施工技术进行分析，以供参考。

关键词：船闸引航道；混凝土河床损坏；加固

引言

船闸引航道区域含有斜向水流、回流等不利流态,影响着船舶进出安全。为保障航行安全、通畅,其影响程度不能超出船舶正常操作的有效控制范围。国内外学者针对不同的工程提出了布置潜坝、口门区挖槽、优化导航墙布置、平顺岸线、调整引航道长度、优化航线等方案改善口门区水流条件。已有研究较多对下游引航道进行优化,对上下游引航道同时优化的研究较少。

1埋置方案要求

关于穿越航道的水下管道布设的相关标准规定如下：（1）《内河通航标准》：在航道和可能通航的水域内布置水下过河建筑物，应埋置于河床内，其顶部设置深度，Ⅰ级～Ⅴ级航道不应小于远期规划航道底标高以下2m。（2）《油气输送管道穿越工程设计规范》：水平定向钻入土点、出土点及隧道竖井边缘距大堤坡脚的距离不宜小于50m。结合本项目管道选址位置、航道通航条件等特点，尚应重点考虑以下核心因素影响：①梁济运河作为地区重要的行洪河道，为保障河道行洪和管道安全，应考虑并合理计算河床的极限冲刷深度。②管道上下游有船闸锚地、停泊区等设施，船舶通航密度大，应在河道极限冲刷工况下，计算代表船型应急抛锚贯入深度。③考虑航运远期发展的需要，应合理论证管道出入土点位置，为二线船闸建设预留足够空间。

2边坡稳定复核

2.1岩质边坡滑面分析

结合现场揭露的节理产状，选取不利节理组合进行岩质边坡稳定计算与分析。边坡软弱夹层与陡倾角节理结构面相切割，形成了不利边坡稳定的结构面组合，如滑动体后缘形成拉裂面，将对边坡稳定产生更不利影响。计算采用后缘现场出现的拉裂缝，滑动体不计入侧向弱风化岩体约束力，以单位宽度为计算单元。

2.2边坡处理措施

考虑到该段边坡已经张裂并有滑动迹象，为防止裂缝进一步发展，对该段边坡采取了临时应急加固措施：1）采用水泥砂浆对拉裂缝进行回填封闭，对于已喷混凝土坡面，应先对裂隙附近的混凝土进行清理，然后再回填砂浆。砂浆回填施工完成后，采用防水塑料布对裂隙顶口进行覆盖。2）新增2排直径32mm的锚杆加强支护，上排锚杆长9.0m，入岩8.5m，下排锚杆长6.0m，入岩5.5m，间、排距为3.0m，锚杆倾角垂直于开挖坡面。3）坡面高程60.00m处增设1排8.0m深排水孔，孔径100mm，排水孔轴线与水平线倾角为3°。根据边坡稳定复核，采用永久加强支护措施：增设2排预应力锚索，上排锚索吨位为1000kN，长45.0m，下排锚索吨位为2000kN，长45.0m，间距均为4.0m，倾角15°。

3泄洪闸单独运行工况船闸通航水流条件分析

当泄洪闸控泄(７孔闸开度２.０ｍ)、泄洪闸上游最高通航水位９０.５０ｍ、电站停机,过泄洪闸总流量为１１００ｍ３∕ｓ(Ｑ电站＝０ｍ３∕ｓ、Ｑ水闸＝１１００ｍ３∕ｓ),相应闸下游通航水位为８８.００ｍ。１)上游引航道及口门区。船闸上游引航道口门区０-１３０断面水流方向与船闸中心线基本一致,流速０.５~０.９ｍ∕ｓ,０-１２０断面水流开始向右侧水闸偏转,至主导航墙附近０-０８０和０-０９０断面水流与船闸中心线夹角达２３°,顺水流方向流速较大值０.９ｍ∕ｓ以内,计算的横向流速最大值为０.２４ｍ∕ｓ,引航道内有弱回流流速约０.１ｍ∕ｓ。上游引航道及口门区水流满足规范要求。２)下游引航道及口门区。泄洪闸下游部分水流在透水导航墙段进入下游引航道内,引航道内０＋０６０断面纵向流速约０.５ｍ∕ｓ,０＋０７０断面纵向流速０.６ｍ∕ｓ(大于０.５ｍ∕ｓ的限制值),口门区０＋０８０断面最右侧测点流速１.３３ｍ∕ｓ,其他测点流速在０.５ｍ∕ｓ,口门区０＋１００断面最右侧测点流速１.４５ｍ∕ｓ,其他测点流速在０.５ｍ∕ｓ以内,水流方向与引航道中心线基本一致。下游引航道内局部区域纵向流速不能满足规范要求。

4混凝土河床施工关键技术措施

4.1深基坑与降排水

在船闸上下游引航道离闸首135m处，垂直航道中心线方向各设置双层拉森IV型双层钢板桩围堰结构，上游围堰顶高程▽3.0，下游围堰顶高程▽5.5，钢板桩围堰西侧末端与二线船闸导航墙裹头锚筋焊接，在连接处局部增设单排钢板桩加固，与二线船闸第一道防渗体系末端连接，二线船闸已建的第一道防渗体系为一线船闸与二线船闸之间的一道多头小直径深层搅拌桩截渗墙，截渗范围为二线船闸上下闸首段、闸室段、上下游导航墙结构地连墙形成封闭圈。钢板桩围堰东侧末端与新建的防渗帷幕墙两端连接，因此在深基坑四周形成封闭的防渗结构，确保施工期基坑渗流稳定。围堰内回填土结束后，在回填土与导航墙裹头连接处施打高压旋喷桩处理，防止渗漏。沿中隔堤方向新建防渗帷幕，防渗帷幕两端与上下游围堰东侧末端连接，防渗帷幕采用多头小直径水泥搅拌桩，局部采用高压喷射桩施工，保证中隔堤稳定。深基坑积水降排前，需利用一线船闸东西两侧原有的14口检查井抽排地下水，经闸室墙后渗流稳定计算复核，闸室检查井控制水位不得高于▽-0.5，闸室墙前后最大水位差控制不大于3.5m，二线船闸闸室检查井控制水位不低于▽1.5，防止施工期降水影响二线船闸建筑物安全运行。基坑积水抽干后，基坑原有的14口永久减压井开始降排水，在上下游围堰内侧各施打5口临时降水井并开始降排水，根据需要再补充降水井，浅层水明沟导排。在降排水和施工期间，加强巡查降水井和水泵工作状态，观测围堰钢板桩位移和表面土方沉降，一线船闸及二线船闸的闸室墙后水位和水工建筑物位移情况，保证铺盖护坦、护底护坡的加固顺利施工。

4.2现场施工管理

上下游引航道处于通航状态，必须制定和落实相关施工安全措施，施工区域周边每隔一段设置栏浮筒，完善相关的警示标识，安全员进行现场管理，考虑到潜水员水下操作易受船舶航行的冲击波影响发生危险，采取断航措施，确保施工安全。严格按照工程的质量标准对已完工程进行检验检测，工程质量经施工单位自检，监理单位复检，仍需由检测单位抽检。

结束语

综上所述，（1）定向钻施工管道埋深一般较大，如果在水平方向上不能做到绝对远离码头、锚地等，若在极限工况下管道埋深足够大，可以等同认为在垂直方向上做到了远离。（2）考虑河床极限冲刷、船舶抛锚等因素后，管道顶部覆盖层厚度仍满足通航要求，且为远期船闸建设预留了足够空间，对航道通航条件基本没有影响。（3）为确保管道及船舶航行安全，管道建设单位应设置导助航设施及安全警示标志等，并配套建设必要的维护及安全保障设施。

参考文献

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