沿海挡潮闸加固改造中安全技术控制

朱国贤，项 明

（江苏省盐城市水利工程管理处，224002，盐城）

沿海挡潮闸地理环境、工况条件和功能要求特殊，致使加固改造过程中的结构稳定、施工作业、工程运行等方面的安全技术控制尤为重要。江苏省盐城市水利工程管理处（以下简称“管理处”）管辖的射阳河闸、黄沙港闸、新洋港闸、斗龙港闸以及与新洋港闸合港入海的西潮河闸，是江苏沿海典型的挡潮闸，相继建成于20世纪50—70年代。由于几十年的风雨侵蚀和频繁运行，工程出现严重老化，存在较大安全隐患，被分别评定为“三类闸”。1999—2008年，根据水利部SL 214—98《水闸安全鉴定规定》，经江苏省水利厅批准，对上述闸陆续进行了加固改造。由于重视沿海挡潮闸的固有特点，坚持多层次、多角度、多方位强化安全技术控制，总投资达8633万元的5个单位工程、19个分部工程实施进展顺利，未发生任何工程、机械、人身事故。射阳河闸加固改造工程被评为“江苏省水利文明工地”，工程质量为优良等级。

一、结构稳定安全技术控制

1.精细复核计算，减少受力荷载

通常情况下，列入加固改造项目的沿海挡潮闸均已运行年代久远，受力条件和状况发生了较大改变，加之加固改造时还要增加一定程度的荷载，所以在前期工作中，就要对建筑物进行全面检测，同时对闸墩、工作桥大梁等部位的受力情况，特别是对闸基的稳定性进行精细的复核计算。根据检测和复核计算结果，进行加固项目的可行性研究和初步设计，对其中需要改变目前荷载状况的项目实行多方案比选，尽量减少建筑物的受力荷载。考虑到运行设备的防护和操作条件的改善，大部分沿海挡潮闸在加固改造时增加了启闭机房，主要选择轻质结构作为其主体结构。如新洋港闸、斗龙港闸启闭机房采用彩钢板结构；射阳河闸采用ALC加汽混凝土结构；西潮河闸更换了工作桥大梁，采用空心砖填充框架结构。轻型结构的选择，有效减轻了闸上荷载，保证了闸身结构稳定。

2.认真安全演算，慎重卸载加载

沿海挡潮闸加固改造周期较长，往往需要跨汛施工。而汛期极易出现不利的上下游水位组合，当建筑物的荷载状况发生变化时，就有可能导致险情。认真进行安全演算，慎重确定卸载、加载方案，制定出现紧急情况的抢险措施十分必要。黄沙港闸公路桥和闸墩拆除后，闸身下游侧荷载将大幅度减轻，此时若遇到下游高潮位、上游低水位的最不利工况，则会引起闸身侧翻。在进行安全演算时，充分考虑近年极端气候频发的特点，按照百年一遇潮位组合 （上游水位0.55 m，下游潮位4.17 m）和公路桥卸载后的工况进行复核。经过演算得出结论：公路桥拆除后，如遇特殊水位组合，每孔需加载40t，方能保证闸身抗滑稳定不受影响。又由强度复核计算，得出闸墩抗震加固施工期水位为闸上 0.55～0.9 m， 闸下－1.81～2.9 m。若出现上下游临界水位组合（上游0.55 m，下游2.9 m）的不利情况，立即停止施工，同时对已拆除拱圈排水孔利用先行预制完成的桥面板进行加载，以防险情发生。工程实施中，不断根据安全需要调整施工方案，加强技术控制。汛期避免闸墩、桥墩大体积混凝土拆建，对正拱桥等确需拆建的分单元进行，随拆随建，均衡加载、卸载，严防发生闸身滑动。

3.加强检查观测，实行动态跟踪

在加固改造期间，除了公路桥拆建、闸门更换等项目施工的加载、卸载较为频繁外，大多数闸还增加了启闭机房。尽管在设计时经过了安全复核，建筑材料也选用了轻型结构，但毕竟增加了荷载，且启闭机房均在建筑物的下游侧，存有一定程度的不对称性。这些因素对闸身稳定是否产生影响，问题如何及时发现并得到纠正，必须依赖于严格的检查观测和动态跟踪。射阳河闸加固改造拆建了公路桥，更换了钢闸门，增加了启闭机房，加载、卸载幅度较大，工程一开始就对闸身垂直位移进行严密观测，并加密测点布置和增加观测频率，及时对测量结果进行研究分析，密切注视闸身变化。根据2005—2007年加固期间和2008—2010年加固后几年的检查观测资料对比分析，射阳河闸闸基沉陷变化均匀，间隔位移量在正常范围内；测压管水位过程线未出现异常，地基扬压力正常，闸身稳定。

二、施工作业安全技术控制

1.进行安全技术交底，把握安全施工关键

加固改造工程安全技术交底主要包含运行管理和工程施工两个方面。通过安全技术交底，让运行管理和施工作业人员吃透安全技术控制要领，把握工程运行和安全施工关键，实现工程运行和施工作业安全。在射阳河闸、黄沙港闸、新洋港闸、斗龙港闸和西潮河闸的加固改造中，设计单位设计时就提出施工中需要采取的安全技术措施，监理单位把安全技术控制的要点写进监理大纲，施工单位的安全施工方案特别是跨汛施工预案则是施工组织设计的重中之重，管理单位在施工期间根据加固和施工情况编制防汛预案。安全技术交底由建设单位组织牵头，设计单位、监理单位、施工单位、运行管理单位共同参加，坚持单位工程统一交底，分部工程分头交底，关键工序层层交底，特殊时段特别交底，让安全技术控制贯穿于加固改造施工作业的始终。

2.搭好水下临时设施，保障水下施工安全

水下干式施工方式很多，新洋港闸消力池止水铜片修补、黄沙港闸闸墩抗震加固采用钢围堰作为临时设施以营造水下干式施工环境。钢围堰的制作、安装和堵漏每道工序都很关键。黄沙港闸闸墩加固钢围堰制作时，实行现场丈量，精算尺寸，根据承受水压力的大小选择钢板材料的厚度和强度，尤其是针对反拱底板与墩脚异型进行特殊制作。钢围堰安装避免跨伸缩缝安装，并重点考虑支撑牢固问题，严防因围堰移动或出现向闸墩方向挤压威胁施工安全，为克服顺水流方向水压力的不平衡，采用木方和型钢对钢围堰进行了对称支撑。钢围堰的堵漏，难度在于底部与反拱底板及异型墩脚接触部分，如果堵漏不当，围堰底部堵漏物会受水压力作用被冲走，围堰内瞬间充满水而造成人员伤害。施工中采取了内外双层堵漏措施，即在内侧用土工布包裹旧棉胎成条状，绑扎在钢围堰下方，再用钢筋作为活动插销，每孔底板形状不同，插销插入长短不一，这样当钢围堰内水抽干时，围堰外底部水压力大挤压棉絮时，钢筋受力，使得棉絮不被冲走；在围堰外侧铺土工布，再用砂袋压脚，从而达到良好的堵漏效果。

3.严格控制施工程序，减少不利工况延时

以黄沙港闸为例，该闸系16孔反拱底板整体不分缝连拱结构，对受力变化比较敏感。而在加固改造中需拆除重建公路桥、胸墙和部分闸墩，加载、卸载量较大且十分频繁。为了减小闸身一次性卸载量，同时缩短卸载和加载的时间，实现卸、加载平衡，对拱形公路桥等的拆建程序作了严格要求，实行“梯度分层次、均衡卸加载”的安全技术控制。立面施工程序为自上而下分层进行：桥面系（含栏杆等附属物）拆除→煤渣层清运→拱圈整体吊装拆除→2.0m以上闸墩浆砌块石拆除 （含原撑梁）→浇筑闸墩至2.0m→浇筑撑梁2根，同时浇筑闸墩至3.5 m→浇筑盖梁等→水下拆除墩头至0.5 m→安装钢围堰→墩头干法拆除→浇筑墩头、抗震柱及第3根撑梁。平面施工程序为从南到北分段进行：按4跨一个工作面间隔拆除，待上一个工作面新建公路桥荷载全部加载后，开始吊拆下一个工作面拱圈，从而缩短最不利工况的延续时间，保证施工安全。

三、工程运行安全技术控制

1.合理调度水情，确保流域涝水排得出

由于施工原因，射阳河闸、黄沙港闸、新洋港闸、斗龙港闸、西潮河闸在加固改造期间，特别是在主体工程施工阶段，有时不能完全开全开足，西潮河闸施工期间还实行了短期整体封闭。为了确保流域范围内涝水外排不受影响，建设单位会同规划、水文等部门认真进行水系、水情和水文分析调研，编制加固改造期间导流方案，并以此请求防汛指挥部门进行科学合理的水情调度，主要是通过调节管理处下属其余挡潮闸和相邻县属沿海水闸的开启，有效控制贯穿南北的通榆运河水位，及时将流域内涝水导流外排入海。

2.加强协调联系，确保施工运行双安全

挡潮闸加固改造期间通常要求继续运行，遇到重大汛情，即使停止施工，也要保证全力抢排。如何处理好施工与运行的矛盾，实现施工与运行“双安全”，是加固改造过程中必须解决的一大难题。施工时，闸门更换、设备更新、启闭机大修以及闸身混凝土拆建等，都直接影响闸门开启的孔数和孔号。处理不当，既有可能因施工影响运行，又有可能因运行影响施工。管理处所属闸在加固改造期间建立和实行了联系单制度，取得了较好的效果。施工单位根据施工安排和需要，提前5天向建设单位出具联系申请单，注明施工孔数和具体孔号；建设单位在核实无误并征得防汛调度部门同意后，开出通知单至管理单位，确定在某一时段停开的孔数和孔号；管理单位按通知单正式操作前，运行人员还需与施工单位项目经理当面签字确认，然后根据操作规程启闭闸门；施工人员听到闸门启闭警报后密切观察，若发现所开闸孔有误，立即与管理单位联系，防止意外发生。

3.保护中枢系统，确保闸门启闭不耽误

电气及自动化控制设备是闸门启闭运行的中枢系统。而在加固改造中，往往电缆槽、控制室等会需要更新维修或被全部拆建。保护中枢系统，不耽误闸门启闭，不影响工程运行是管理单位必须全力配合做好的重要工作。射阳河闸和西潮河闸加固改造时电缆槽改成电缆桥架，管理人员临时采用竹竿撑起电缆沿工作桥下游侧架设，并树立警示标志牌，提示施工人员注意和加强保护；射阳河闸和新洋港闸控制室拆除时，在控制屏上方搭设钢管架并用油布封闭，以防电气及自动化控制设备遭受雨雪而引起损坏；黄沙港闸拆除通航孔工作桥时专门架设临时液压油管路和动力电缆，确保水闸中枢系统正常运行。加固改造期间，管理处所属各闸还分别制定了特殊时段安全运行操作技术规程。运行人员上闸戴安全帽，穿平跟鞋；暂时停开的闸孔切断线路，挂牌明示，以防误操作；闸门启闭运行和检修门吊装规范操作，发现异常情况采取措施，及时处理。

四、结 语

沿海挡潮闸加固改造中安全生产管理的核心是安全技术控制。保证结构稳定安全，加固改造就有了可靠的基础和前提；保证施工作业安全，加固改造才能得到有序、健康和顺利实施；保证工程运行安全是加固改造的根本所在，通过加固改造，消除安全隐患，改善运行条件，更加充分地发挥工程的防洪排涝效益，为流域范围内经济发展、社会稳定和人民安居乐业作出更大的贡献。

[1]盐城市斗龙港闸除险加固工程技术总结[R].盐城市水利工程管理处，2003.

[2]盐城市新洋港闸除险加固工程施工管理工作报告[R].中港第三航务工程局第五工程公司，2003.

[3]盐城市黄沙港闸安全复核分析报告 [R].扬州大学水利科学与工程学院，2005.

[4]盐城市射阳河闸加固改造工程设计工作报告[R].江苏省水利勘测设计研究院有限公司，2007.