“U型”钢围堰在大治河船闸门槽抢修中的应用

张 羽 胡春麟

“U型”钢围堰在大治河船闸门槽抢修中的应用

张 羽 胡春麟

一、工程背景

1.工程概况

大治河西闸位于上海市闵行区浦江镇大治河口，西距黄浦江约800m，为中型水利工程，主要由节制闸、船闸和公路桥组成。节制闸共6孔，每孔宽10m，闸门采用直升平面钢闸门；船闸通航等级为300t级，闸室有效长度300m，宽度20m，闸门宽12m，采用升卧式平面钢闸门；工程于1977年12月动工建设，1979年12月竣工投入运行，是上海市浦东片最主要的水利枢纽工程，具有防汛、调水、通航等综合功能。

2.运行现状

大治河西闸位于浦东片，根据《上海市水利控制片水资源调度实施细则》，非汛期主要为引水，每日一到两潮，闸内水位控制在2.9～3.2m（上海吴淞高程，下同），年累计运行300余闸次。同时，大治河西闸承担通航功能，船闸年累计通航吨位近3000万t，24h不间断通航，船闸运行非常频繁。

3.抢修背景

（1）大治河船闸运行至今已近40年，水工结构、机电设备及附属设施等均出现不同程度老化，尤其是船闸外闸首南北两侧门槽导轨和混凝土水下部分破损较严重，导致闸门升降至距离底板25～30cm时有明显卡阻现象，当内外河水位差较大时甚至无法启闭。2012年3月和2014年7月已分别两次对门槽水下部分进行加固处理。

（2）大治河船闸建于20世纪70年代，设计标准低，设计通航等级为300t级，而实际过闸船舶有的已逾千吨，通航压力非常大。尤其2016年8月上海市在全国率先取消船舶过闸费征收，社会船舶较以往又大幅增加。除了大量社会船舶，大治河船闸还承担了非常重要的环卫船舶通航保障工作。上海市每天有近一万吨生活垃圾需由环卫船舶经由大治河船闸运往浦东老港垃圾填埋场，而大治河船闸是水上唯一口门。

（3）2016年2季度大治河船闸门槽水下探摸检测报告表明，两侧门槽护角钢板和轨道多处缺失、翘起，局部开裂，外角混凝土有缺损现象，为确保船闸正常运行，需及时修复。

二、门槽损坏及原因分析

大治河船闸外河紧邻黄浦江，受潮汐影响，内外河水位差在不断变化，通常在1m以上。除了门槽轨道锈蚀，混凝土本身老化、松动原因外，经分析，可能还有如下原因：

1.船舶撞击

大治河船闸通航量大，过闸时闸室都是满闸状态，加之社会船舶普遍存在超吨位和超载现象，进出闸室时又经常存在抢档现象，船速较快。船舷甚至船头不可避免地会蹭刮和撞击闸室墙。船舶行进时对建筑物的撞击力属于动荷载，撞击力道大，日积月累，会加速门槽损坏。

2.运行方式

大治河船闸与上海市大多数船闸一样为简易船闸，采用套闸结构，未设专门的排水孔和输水廊道，通过开启一侧闸门进行补放水来平衡水位差，一般设置的开启高度是0.3～0.5m。闸门长年在同一高度附近开启，尤其是水位差较大时，开启瞬间门槽将受到闸门巨大的冲击力，易形成疲劳撞击，导致门槽损坏。

三、抢修前期准备

为了确保此次门槽抢修的顺利进行，将对全市生活垃圾运输的影响降到最低，水闸管理单位前期与绿容、环卫、航务、海事、水派、物流及施工等单位反复磋商、协调。经多方努力，最终确定此次门槽抢修临时停航72h，具体施工时间为2016年11月21日8: 00至2016年11月24日8:00，24h连续作业，主要是为了抓住枯水期小潮汛、低潮位期间的施工有利时机。

四、维修方案与施工工艺

1.维修方案

经反复研究，最终决定采用“U型”钢围堰局部挡水，强排后行成基本无水的施工环境，南北两侧门槽同时施工。

（1）“U型”钢围堰

外闸首底板顶高程-1.20m，外河设计最高水位4.40m，根据历史潮位资料和预测潮位，2016年11月最高潮位约4.0m左右，综合考虑门槽宽度、门槽埋件布置、作业空间及吊装等因素，最终钢围堰设计为水平断面尺寸2.0m×1.9m，高度5.5m，自重2.5t。

（2）施工方法

在临时停航的条件下，首先关闭内闸首闸门挡水。开启外闸首工作闸门至最高位置，锁定工作闸门，由潜水员潜入外闸首水下将门槽周围杂物清理干净，便于钢围堰平稳放置。杂物清理干净之后，在闸墩侧标出围堰安放位置，由浮吊工作船将围堰安装就位至外闸首门槽处。

钢围堰就位后，首先进行临时支撑，以防止冲击错位。在钢围堰堰顶搭设施工脚手，布置潜水泵。一只钢围堰内水的体积约20m3，考虑到渗水量，以30m3计，布置4台5.5kW潜水泵进行强排和4台2.7kW的潜水泵进行经常性排水。

当水泵安装完毕，接通电源，便立即进行强排水，使围堰内外产生水头差，潜水员水下将堵漏材料紧贴在钢围堰与闸墩、底板间的缝隙内，隔断渗水通道，使围堰内施工部位逐步形成无水作业环境。局部漏水处由潜水员在围堰外侧堵漏，根据缝隙大小用长度不等的棉絮卷堵塞，边抽水边堵漏，直至不漏水为止。堵漏结束钢围堰内立即布置4台潜水泵进行经常性排水，保证钢围堰内长时间为基本无水环境。

2.施工工艺

（1）门槽预埋件修补以及混凝土凿除

在钢围堰内具备作业条件后，施工人员搭设施工脚手，先对门槽表面进行清理，去除污泥、粘着物，用水清洗干净后，检查门槽主轨埋件、侧轨埋件、混凝土等部位的损坏情况，做好记录。

将门槽损坏埋件切割，对其后部的混凝土采用机械结合人工凿除损坏部位表面，露出骨料和钢筋，以增加新老混凝土的结合。用高压水枪冲洗表面浮渣，凿除面层粗糙，边缘呈八字形，接触面表面清理干净，无松动碎石。

切割、凿除、清理完毕后，跟据现场尺寸以及施工图纸制作埋件。根据门槽轨道铁、角钢实际损坏情况，按设计尺寸对磨损轨道铁在其表面覆盖钢板、更换角钢，修补钢板与原埋件、角钢连接采用护角焊缝和表面塞焊。对原工字钢腹板利用搭接材料与原门槽钢筋和工字钢焊接，提高埋件的整体强度和刚度。

埋件预埋应将其与原埋件上下焊接牢固，同时垂直方向应符合要求，确保横平竖直。变形埋件应进行矫正、锚固，且必须与原门槽结构中的钢筋焊牢。

处理完成后，对修补埋件进行防腐处理。补缺、更换的埋件与混凝土接触面刷水泥砂浆。

（2）门槽混凝土修补

门槽埋件修补完成和待修补混凝土表面凿除后，用高压水枪冲洗干净，在作业面上用毛刷均匀涂刷一层水泥净浆，在预埋件修补完成后，用模板进行立模，采用C30细石混凝土修补填实。此次门槽混凝土浇筑采用HK-UW-1新型环氧混凝土浇筑，该混凝土在多次船闸门槽维修中得到了成功应用，使用效果良好，具有可在水下浇注，固化快，混凝土早期强度增长快，终期强度高等特点，特别适用于门槽加固处理。混凝土浇筑完毕后，进行无水养护12h，确保达到强度要求。

无水养护结束后，拆模，施工围堰撤场，静水养护48h后，正常启闭闸门。实际运行表明：闸门运行平稳，无卡阻、振动现象，启闭机油压正常，运行时间缩短。

五、建议与探讨

门槽水下部分损坏是水闸运行一定年限后的通病，病老水闸尤为突出。目前江苏省水闸管理单位在水闸水下维修、抢修方面积累了丰富的实践经验，值得学习借鉴。但采用局部挡水修补的方式，属于事后补救措施，难度大，往往还不能根治存在问题。如果在水闸设计时作适当优化，可能起到事半功倍的效果：（1）在工作闸门上下游侧均设置检修门槽，并尽量靠近两侧墩头，配备相应的检修闸门，这样可以为整个闸室段水下部位的检修提供便利条件。（2）对水闸门槽结构进行优化设计：一是设计成可拆卸的门槽轨道结构，今后可定期维修或更换；二是门槽混凝土浇筑时采用整体式“U型”钢板作为模板，浇筑完成后即作为门槽护钢板和滚轮轨道，可提高门槽整体刚度和使用寿命。

六、结语

在各方通力合作下，大治河船闸门槽水下结构抢修仅用了不到72h就全部完成并恢复通航。运行至今，闸门启闭正常，无卡阻、震动现象，安全可靠性提高。实践证明采用“U型”钢围堰局部挡水的方式对水闸水下部位进行维修是可行的，尤其对于不具备长时间断流停航的船闸更加适用。建议今后水闸管理单位在运行中要强化管理，提升调度水平，合理控制闸门开度；设计单位在设计时考虑在工作闸门两侧增设检修门槽，进一步优化门槽结构，方便今后运行

（作者单位：上海市堤防（泵闸）设施管理处 200080 江苏省江都水利工程管理处 225200）