泵站水闸除险加固施工技术探析

孙华

摘要：泵站水闸除险加固施工技术是指在泵站水闸附近进行对水利工程结构进行加固，防止洪水、地震等自然灾害所造成的危害。泵站水闸是水利工程的重要组成部分，需要采取一系列的技术手段进行加固，以保障其正常运行和安全性。当前，国内加固施工技术还不够成熟，技术水平相较国外还存在较大的差距，无法达到预期的加固效果，泵站板面变形严重，现行的技术存在较大的优化空间。

关键词：泵站水闸；除险加固；施工技术

1工程概况

本次研究以某排涝整治工程为案例。该泵站局部水闸出现明显老化，且泵站区的各建筑基础落在淤泥或者淤泥质土层上，该软土层厚度为7.5～62.0m，承载力特征值fak为45～70kPa，具有高压缩性，不能作为持力层，为此，应对泵站水闸除险加固，提高泵站稳定性与安全性。

2泵站水闸除险加固施工

2.1临时围堰施工

围堰施工尽量安排在低潮位时进行，绝大部分施工内容在船上完成。每个模袋幅宽3～6m，长度根据围堰断面长度确定，模袋充填厚度为0.5～0.7m。在围堰填筑过程中，应注意观察并控制上升速率，以免地基失稳。为避免度汛缺口拆除时影响整个堰体的安全，应根据度汛缺口断面型式，将度汛缺口与相邻堰体分开填筑，以便于拆除与恢复。缺口拆除采用反铲挖掘机进行，拆除土方就地抛填于围堰外侧水下，拆除块石全部抛填于围堰内侧坡脚。缺口拆除后，应加铺土工布防护，人工铺设。围堰与两岸接头部分因防渗需要，需清挖少量抛石和拆除部分砌石，以袋装砂加粘土填筑为主，采用机械辅以人工施工。本工程在围堰及主体工程中均涉及到U型砼板桩施工，其施工方法完全一致，仅在此处作相关说明。U型砼预应力板桩采用U-CS-800-Ⅲ型（800mm×1200mm），单长近30m。U型板桩属新技术，在珠海应用经验有限，因此，由供货厂家派专业设备和人员进行施工。天生河外围堰处采用了钢板桩配合袋装土作为挡水围堰，考虑到本次杠杆桩较长，钢板桩施工拟采用带有专用夹钳及振动锤的机械施打。钢板桩施工完成后，按图在其后放置袋装土，方可施工主体工程。待主体工程完成后予以拆除，拆除时，先行拆除围檩，以带有夹钳的震动锤逐步提升拔出即可。

2.2旧闸及旧堤拆除

旧闸拆除拟采取振动锤进行破碎，配合挖掘机、铲车同时进行。拆除的砼运至指定弃渣场堆放，为避免对弃渣区域地层环境造成不可逆性质的破坏，拆除后的弃渣应尽量分离钢筋与砼，钢筋采取人工分拣后回收至废品站。旧堤拆除施工过程如下：（1）堤基清理及开挖。堤身土方回填前，需清理堤基，采用机械辅以人工将老堤表面的杂物清除；土方开挖采用1m3液压反铲挖掘机操作，辅以人工进行[4]。清基及开挖土方除去杂草垃圾及损耗后，其余部分用于堤后平台填筑。（2）拆除防浪墙。应根据分逢情况整跨拆除，考虑到本工程防浪墙体积较小，为尽可能减小对相邻段防浪墙的安全影响，采用小型挖掘机，手持炮机等配合，由上至下依次进行拆除。采用挖掘机改装的专用钻头或手持炮机、风钻等工具进行路面砼的破除。拆除的砼运至指定弃渣场堆放。（3）堤身开挖及护坡结构拆除，原护坡浆砌石拆除采用机械操作，辅以人工进行，堤身开挖可采取1m3反铲挖掘机开挖，运至附近指定堆料场临时堆放，用于后期堤身恢复；排水沟盖板等预制块可采取人工清理，挑选质量完好的就近临时存放，用于后期使用。

2.3基坑开挖及基础处理

基坑开挖分水下开挖和水上开挖两种情况，水上开挖包括两侧水面以上部分土体开挖及基坑抽干水后的土体开挖两部分。各建筑物依据现场实际情况，水下与水上开挖的比例有所不同。基坑水下开挖在围堰形成前必须完成，主要采用绞吸式挖泥船，绞吸的淤泥直接吹填于河床两侧已征用的鱼塘内，但不能影响新建堤防主体部分的施工。因此，吹填前，应先在新建堤防主体范围两侧填筑土埂，可直接利用堤身基础开挖土方。水上部分开挖主要采用反铲挖掘机配自卸汽车施工，开挖料考虑部分利用于场内场地平整，部分利用于新建堤防内外侧平台的填筑，剩余部分则全部弃于平台以外的鱼塘内。开挖应由高到低依次进行，均衡下降。各泵站基坑开挖一般安排在围堰填筑前进行。先进行水上部分的卸载开挖工作，水下部分尽可能采用绞吸式挖泥船开挖，且边开挖、边测量、边验收、边抛填中粗砂。水下部分开挖完成后填筑围堰，然后进行基坑抽水。基础处理主要包括砼预应力管桩施工与高压旋喷桩施工两部分。本工程所用预应力混凝土管桩桩径为40cm或50cm，长度为30～50m。工程所需的预应力管桩采用PC-AB400（95）-a型及PC-AB500（95）-a型。正式施工前，应先进行场地平整，坡度不大于1%，再进行施打试验，以确定各种技术参数。东南卡泵站因局部基础存在砂层透镜体，为保证施工期基坑安全，采取高压旋喷桩围封。高压旋喷桩拟采取DN50cm，长度约15m，摆喷角360°，施工建议参数：提升速度小于10cm/min，其中，非淤泥层小于10cm/min，淤泥层小于7cm/min；注浆压力为25MPa；流量60～70L/min；水灰比1：（1.0～1.5），施工前，应通过试验进一步确定。钻杆旋转速度8～10r/min；喷头喷嘴直径为2.3mm；钻架垂直度偏差小于1%，水泥建议用量200～250kg/m，实际施工时，可现场取土样进行试验确定。为保证下部围封达到止水效果，钻头下降时，对该土层采取增大射水压力慢速切碎土层的办法，射水压力以25～30MPa为宜，根据具体情况可现场调整；当喷头提升至桩顶高程时，使钻杆停止摆动并保持喷浆，停留时间为5min。透水层为本次加固处理的重要目的层，其工程性状最差，对该层采用放慢提升速度和重复喷射方法来提高其桩身防渗性。

2.4石方砌筑及基坑土方回填加固

由于部分建筑物围堰脚距防冲槽较近，为确保围堰安全，避免开挖对围堰造成滑动破坏，建议部分建筑物防冲槽和海漫砌石在围堰形成前，先将所需块石船运至基坑，水下堆放于基坑内，待围堰填筑完毕、基坑抽干水后，再人工按设计高程对边坡进行修整。基坑土方回填主要包括翼墙及导墙墙后、两侧空箱及防洪墙后土方填筑。由于土方填筑高度较大，新加荷载太大，填筑土方时，应在建筑物强度达到设计的50%～70%时进行，且应分级填筑，每级填筑厚度宜控制在2m左右，需分三级以上进行，每级填筑时间应控制在一个月左右，级与级之间不宜连续加载，间歇一个月左右的时间。根据结构计算要求，两侧空厢内需充填50cm厚的砂，为施工方便，可考虑采用吹填牛皮砂。

3结语

除险加固是保证泵站安全运行的重要手段，在水利工程中，泵站水闸长时间处于高负荷运转状态，存在较大的安全隐患，如水闸漏水、电气设备老化、水闸底板破损等，严重威胁着泵站的安全性与稳定性，需要采取有效手段除险加固，保证泵站安全。本文结合实际工程案例，对水利建设中泵站水闸除险加固施工技术进行了研究，有效提高了泵站水闸除险加固施工技术水平，为实际工程提供了参考依据。

参考文献

[1]雷娜.Inventor三维设计软件在某除险加固工程分水闸施工图设计中的应用[J].水利科学与寒区工程，2022，5（8）：130-132.

[2]岳彬彬.基于ABAQUS计算优化下沭阳闸除险加固结构方案设计参数分析研究[J].水利科技与经济，2021，27（10）：63-67.

[3]杨慧芸.新源县南岸大渠引水枢纽工程除险加固方案比选分析[J].水利科学与寒区工程，2021，4（5）：141-143.

[4]阮元会.宁德市东湖塘二十五孔水闸除险加固工程施工导流方案探讨[J].陕西水利，2021（8）：214-216.