孫曉陽 朱建其 沈星存 房曉宇

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 201204

國家大力推動旅游業(yè)發(fā)展，一批特色小鎮(zhèn)應(yīng)運(yùn)而生，其中圍繞“水鎮(zhèn)”為主題的景區(qū)也逐漸發(fā)展。水上旅游項(xiàng)目適合水深較深、水面開闊的區(qū)域，這就需要人為改造河道以達(dá)到發(fā)展水上旅游項(xiàng)目的要求。而氣動盾閘作為水利部新技術(shù)推廣壩型，在相關(guān)水工行業(yè)得到了有效推廣應(yīng)用。目前關(guān)于氣動盾閘施工技術(shù)的研究大多基于單獨(dú)壩體的形式，與橋梁相結(jié)合形式的相關(guān)研究極少[1-4]。本文以溧水無想國際創(chuàng)業(yè)小鎮(zhèn)項(xiàng)目為背景，詳細(xì)研究了“上橋下閘”形式氣動盾閘的施工技術(shù)及重、難點(diǎn)。

1 工程概況

無想小鎮(zhèn)項(xiàng)目以“水”為設(shè)計(jì)核心，圍繞場地水系，打造自然與人工相結(jié)合的依水風(fēng)貌景觀。場內(nèi)設(shè)計(jì)左、右2條河道，上下游高差近3 m，常水位僅0.8～1.2 m，同時為保證建筑親水性及河道游船通行深度需求，且考慮景觀效果，故于河道下游廊橋下設(shè)置氣動盾閘來調(diào)整河道水位，達(dá)到水鎮(zhèn)設(shè)計(jì)意圖。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用的為氣動盾型閘門，閘門系統(tǒng)包含門體結(jié)構(gòu)、埋件、氣袋和氣動系統(tǒng)等。門體作為擋水面，由1排強(qiáng)化鋼板拼裝而成，氣袋支撐在鋼板下面，通過控制氣袋的充排氣來控制門體，從而達(dá)到調(diào)節(jié)水位高度的目的。設(shè)備控制室內(nèi)布置閘門氣動系統(tǒng)中的一體機(jī)、儲氣罐、可編程邏輯控制器（PLC）控制箱、機(jī)械管路控制箱等。氣動盾閘位于景觀廊橋下部，共2跨，擋水高度4.5 m，設(shè)計(jì)溢流高度300 mm，每跨寬度為10 m。

2 工程的重、難點(diǎn)

1）氣動盾閘壩管路復(fù)雜，預(yù)埋件精度控制難度大。在上部橋體施工過程中要采取有效的保護(hù)措施避免對氣動盾閘預(yù)埋件產(chǎn)生影響，在橋體施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測頻率，檢測預(yù)埋件位置是否準(zhǔn)確。

2）受上部混凝土板梁橋限制，氣動盾閘吊裝難度大。由于氣動盾閘上部設(shè)計(jì)有2跨鋼筋混凝土現(xiàn)澆板梁橋，后期安裝氣動盾閘時場地受限，氣動盾閘的吊裝難度較大，需要轉(zhuǎn)換吊裝，并且精度不易控制。

3 氣動盾閘施工技術(shù)

3.1 氣動盾閘安裝流程

放線→埋件支撐安裝→主錨栓底板、抑制帶底板安裝→主錨栓楔形埋件根部處理→模具安裝→充氣管路安裝→抑制帶錨栓安裝→穿線管安裝→混凝土澆筑→閘墩板安裝→水位儀預(yù)留管路安裝

3.2 施工工藝

3.2.1 吊點(diǎn)布置

單片閘墩板完成后質(zhì)量約13.16 t，且氣動盾閘上部廊橋設(shè)計(jì)有2跨鋼筋混凝土現(xiàn)澆板梁橋，待上部橋體施工完畢后無法采用汽車吊等吊裝機(jī)具直接吊裝閘墩板，因此在上部板梁橋施工時，根據(jù)吊裝需求，提前預(yù)埋吊點(diǎn)。相關(guān)參數(shù)提交設(shè)計(jì)驗(yàn)算通過，確定每跨板梁橋底面設(shè)置4個吊點(diǎn)（圖1），預(yù)埋件采用HPB300的φ32 mm鋼筋制作。

圖1 吊點(diǎn)布置

3.2.2 放線

保證埋件位置以及混凝土結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確是質(zhì)量控制的前提。在混凝土墊層完成后，根據(jù)各配件、埋件尺寸放出定位線及控制線。測量完成后應(yīng)注意對其加以保護(hù)，避免施工作業(yè)將墨線磨掉。

3.2.3 埋件支撐安裝

埋件支撐主要是為了固定主錨栓底板及抑制帶底板，支撐主錨栓、抑制帶錨栓等上部結(jié)構(gòu)的安裝。安裝方法及要求如下：

1）選用槽鋼作為埋件支撐材料，支撐槽鋼底部采用與地錨鋼筋（φ16 mm）焊接固定，錨入墊層20 cm，外露15 cm，每根槽鋼的兩側(cè)各布1根。

2）橫梁在焊接前按照圖紙計(jì)算具體位置，要求確保主錨栓頂部標(biāo)高準(zhǔn)確。

3.2.4 主錨栓底板及抑制帶底板安裝

主錨栓底板及抑制帶底板是用于支撐上部錨栓及埋件的主要結(jié)構(gòu)，也是埋件安裝工作的開始。其安裝方法及要求如下：

1）安裝前，在支撐橫梁上標(biāo)注主錨栓中心線，并逐一畫出底板的邊緣位置，將底板放在橫梁上進(jìn)行位置調(diào)整。

2）兩底板之間使用連接板連接，并將連接板上的主錨栓先擰上，以確定兩板之間的準(zhǔn)確位置。

3）位置調(diào)整完成并復(fù)核無誤后，先將底板與支撐槽鋼焊接固定，再在底板上部使用鋼筋將其固定。

3.2.5 主錨栓安裝

主錨栓是整個閘門的受力結(jié)構(gòu)，是安裝工作中的核心部分。其安裝方法及要求如下：

1）將主錨栓安裝至底板預(yù)留孔中，在底板上下各安裝1個螺母，通過底部螺母對主錨栓的頂部高程進(jìn)行逐一調(diào)整，使得主錨栓頂部與掛線位置齊平，誤差不超過±3 mm。

2）確定標(biāo)高后擰緊底部螺栓，待模具安裝完成，再調(diào)整其垂直度及直線度。

3.2.6 楔形埋件及根部埋件安裝

楔形埋件及根部埋件是埋件的重要組成部分，并且安裝后不能存在較大縫隙，以避免造成漏水情況。安裝時需保證埋件與主錨栓中心線的距離以及埋件水平面高程符合圖紙要求。

1）確定主錨栓中心線，安裝順序需由閘門的一端至另一端逐一進(jìn)行，不得跳躍安裝。

2）確定第1塊埋件的位置，保證其一端緊貼閘墩板的控制線，使用水準(zhǔn)儀測量高程，水平尺保證其水平面水平，然后使用1根鋼筋焊接在支撐槽鋼上。

3）第2塊埋件安裝時，由閘墩板控制線位置拉尺，測量出第2塊埋件的中心位置，按照相同步驟固定埋件兩端及中間位置即可。

4）每一塊埋件安裝完成后均需要按照要求進(jìn)行檢驗(yàn)，且在混凝土澆筑之前再次復(fù)核。

3.2.7 模具安裝

模具安裝是對主錨栓、楔形埋件和根部埋件的校準(zhǔn)及固定，且兼具有主錨栓定位板的作用。安裝方法及要求如下：

1）先將定位環(huán)安裝上，再安裝模具，模具安裝時應(yīng)緊貼在一起逐個安裝，并將連接螺栓擰緊。

2）微調(diào)完成后將中心環(huán)及主錨栓上部錨栓安裝擰緊，底部螺母與螺栓、底板之間均采用兩面點(diǎn)焊固定，螺母和螺栓焊縫不少于30%，螺母與底板焊縫保證3條邊。

3.2.8 充氣管路安裝

充氣管路是閘門動力系統(tǒng)的重要組成部分，如管路堵塞或漏氣，將造成閘門出現(xiàn)不能正常起伏等嚴(yán)重后果。其安裝方法及要求如下：

1）安裝前按照施工圖紙復(fù)核管路長度，并盡可能地在空地進(jìn)行組裝焊接，避免由于施工現(xiàn)場作業(yè)面狹小，影響焊接質(zhì)量。

2）安裝時保證管路沿垂直軸線方向有一定的傾斜度，且排水管位置位于整個管路的最低點(diǎn)，管路中段不能有起伏點(diǎn)。

3）施工縫處設(shè)置膨脹彎，且膨脹彎加工時不能存在壓扁現(xiàn)象，膨脹彎在安裝時應(yīng)保證其水平，避免出現(xiàn)低點(diǎn)造成積水，安裝后需使用厚度不低于20 mm的泡沫材料包裹。

4）確定管路氣密性是否符合要求：進(jìn)行充水打壓試驗(yàn)，打壓至1.6 MPa，并保壓24 h，判斷管路是否滲漏。

5）管道內(nèi)部保證潔凈，如有污染等，應(yīng)使用干燥的壓縮空氣吹掃。

6）檢驗(yàn)合格并吹掃完成后的預(yù)埋管路須采取保護(hù)措施，將管路口進(jìn)行封堵，避免雜物及施工污水進(jìn)入管路。

3.2.9 抑制帶錨栓安裝

抑制帶錨栓是后期閘門安裝時，抑制帶的固定位置，為抑制帶提供拉力，保證閘門的安全使用。其安裝要求如下：

1）將抑制帶錨栓放置好后，通過底板上下螺母調(diào)節(jié)錨栓高程。

2）抑制帶槽由專業(yè)木工使用模板按照圖紙大小現(xiàn)場制作，安裝前在其底部按照抑制帶錨栓的位置打孔。

3）抑制帶槽放置前，先在其下部安裝1個螺母及定位板，然后將抑制帶槽放置在定位板上，槽底緊貼定位板，在槽底上部再安裝1個螺母固定，即每根錨栓上安裝4個螺母。

4）槽體安裝完成后，安裝抑制帶錨栓，安裝過程中保證螺栓豎直。通過對抑制帶槽下螺母的調(diào)節(jié)，保證錨栓外露長度與圖紙相符。安裝完成后對錨栓的前后位置及高程進(jìn)行復(fù)測。

3.2.10 穿線管安裝

閘門安裝時，每扇閘門均要安裝1個角度儀，并將其數(shù)據(jù)線接入控制室內(nèi)的控制柜，因此需預(yù)留穿線管。線管安裝步驟如下：

1）穿線管材使用PP-R材質(zhì)管路或鍍鋅鋼管，直徑根據(jù)所需穿線的根數(shù)確定。

2）根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，選定穿線管位置。管路連接采用專用管件，接口使用密封膠粘接牢固。

3.2.11 混凝土澆筑

埋件即模板按圖紙安裝完成并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，進(jìn)行混凝土澆筑。混凝土澆筑應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1）澆筑前注意成品保護(hù)，將主錨栓及抑制帶錨栓外露部分用膠帶或其他材料包裹保護(hù)。

2）檢查各埋件是否按圖施工，是否焊接固定，除充氣管路外，其余埋件均可安裝一倉澆筑一倉。充氣管路需全部安裝完成且氣密性良好，才可澆筑混凝土。

3）閘墩板固定用槽鋼提前預(yù)埋至底板中，便于后期固定閘墩板。

3.2.12 水位儀預(yù)留管路安裝

1）管路材料采用鍍鋅鋼管，在空場地提前組裝完成，橫管與豎管密封焊接，豎管底部焊接1塊鋼板密封。

2）水位儀預(yù)留管路按照圖紙確定其上下游的位置，然后使用吊車吊裝放入邊墻模板內(nèi)部并固定。

3）澆筑完成后，在每個橫管外露出口處均安裝1個小型水箅子，防止雜物進(jìn)入管路。

3.2.13 閘墩板安裝

閘墩板是與閘門側(cè)止封配合使用進(jìn)行擋水的主要結(jié)構(gòu)，其安裝精度要求非常高，否則容易造成側(cè)止封漏水的情況。把吊鉤掛于場內(nèi)已焊接好的臨時吊點(diǎn)處，并且在閘門兩端拴系牽引繩，繩子長度30 m，兩側(cè)分別安排4人穩(wěn)定牽引繩。將閘門緩慢豎立后起吊，在閘門脫離地面后，依靠牽引力保持閘門的平穩(wěn)性。在閘門升起至一定高度后，起重工指揮吊車進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，直至達(dá)到氣動盾閘基礎(chǔ)處，閘門緩慢下落，下落過程同樣要依靠牽引繩保持閘門的平衡，同時利用前期橋下預(yù)留吊點(diǎn)，使用起重葫蘆調(diào)整閘門板位置，一端落至門葉底節(jié)與蘑菇頭吻合處，另一端落在已調(diào)整好高度的液壓千斤頂上，且使液壓千斤頂側(cè)略高于另一側(cè)3～5 mm。

底節(jié)就位后，對底節(jié)門葉進(jìn)行定位，定位主要控制水平、縱橫位置及垂直度，在水平、縱橫、垂直度均調(diào)整完成后，將閘門固定穩(wěn)。上節(jié)吊裝方式與底節(jié)類似，吊裝就位后的尺寸調(diào)整方式也與底節(jié)基本相同，需要注意是，在第2節(jié)閘門尺寸調(diào)整完成后，要與底節(jié)閘門進(jìn)行部分焊接。

4 施工質(zhì)量注意事項(xiàng)

1）埋件的布局形式和尺寸、埋件位置和所用材料的品種、規(guī)格、性能指標(biāo)應(yīng)適合計(jì)劃要求和有關(guān)尺度。

2）埋件不宜露天貯存，以防曬、防潮，嚴(yán)禁接觸油污和潤滑劑。各種觀測儀器由專人管理并檢測合格。

3）施工前應(yīng)做好埋件及混凝土施工計(jì)劃，由專人看護(hù)并提出相應(yīng)的成品保護(hù)措施，避免埋件受損、移位、變形或堵塞。

4）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模板拆除后，應(yīng)立即組織專業(yè)工程師對埋件定位進(jìn)行復(fù)核，保證位置正確。

5）管線切割符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求，保證管線無損、耐壓及氣密性符合要求等。

6）氣囊要保證完整，不漏氣，堆放、運(yùn)輸、吊裝及安裝過程中注意對其進(jìn)行保護(hù)，防止擠壓損壞。

7）吊裝保證安全措施，符合安全規(guī)范要求。

5 結(jié)語

氣動盾閘作為一種造價相對較低、安裝速度快的水位控制設(shè)備，可根據(jù)現(xiàn)場地形多元化設(shè)置，安裝方便，維保成本低。通過氣動盾閘在溧水無想國際創(chuàng)業(yè)小鎮(zhèn)項(xiàng)目的成功實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了“無想水鎮(zhèn)”的設(shè)計(jì)效果。本文對氣動盾閘安裝相關(guān)施工流程進(jìn)行了總結(jié)，以期為類似項(xiàng)目提供參考。