（中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 合肥 230601）

1 工程概況

新沭河是沂沭泗河洪水東調(diào)南下工程的重要組成部分，西起大官莊樞紐新沭河泄洪閘，東至臨洪口入海，全長(zhǎng)約80km，其中太平莊閘以下河道長(zhǎng)約13km。新沭河治理工程根據(jù)其現(xiàn)狀采取上段復(fù)堤、中段消險(xiǎn)、下段疏浚并在入海口處新建三洋港擋潮閘樞紐的工程措施來(lái)滿足50年一遇設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)。三洋港樞紐工程主要任務(wù)為擋潮防淤，保護(hù)河道擴(kuò)挖成果；降低灘地糙率，提高河道行洪能力；攔蓄淡水、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展；改善排澇條件，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用；改善交通條件，促進(jìn)港口發(fā)展。

三洋港樞紐工程位于江蘇省連云港市郊新沭河臨?？冢嘈缕质袇^(qū)與海港均約25km，根據(jù)總體規(guī)劃，三洋港樞紐按新沭河50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，閘上設(shè)計(jì)泄洪水位3.88m，相應(yīng)閘下水位3.70m，設(shè)計(jì)流量6400m3/s；河道強(qiáng)迫泄洪水位（上游石梁河水庫(kù)100年一遇泄洪）作為校核洪水工況，校核流量7000m3/s；設(shè)計(jì)擋潮標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇高潮位，設(shè)計(jì)擋潮水位3.90m，歷史調(diào)查最高潮位作為校核擋潮標(biāo)準(zhǔn)，校核擋潮水位4.08m。三洋港樞紐為Ⅰ等大（1）型工程，主要建筑物為1 級(jí)，工程總投資55216 萬(wàn)元。

三洋港樞紐的主要建筑物包括：擋潮閘、排水閘、上下游引河及管理區(qū)等。（1）擋潮閘軸線布置于新沭河樁號(hào)11+680 處。擋潮閘閘室每孔凈寬15m，共33 孔，總凈寬495m，閘底板頂高程-2.0m。閘室采用鋼筋混凝土開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)，二孔一聯(lián)整體式底板（其中第17 孔為單孔一聯(lián)），擋潮閘由閘室、岸翼墻、鋪蓋、上游護(hù)底、下游消力池、海漫、上下游鋼筋混凝土防沖排樁、上下游拋石防沖槽、左右側(cè)上下游導(dǎo)堤等部分組成。從上游防沖槽始端至下游防沖槽末端，順?biāo)鞣较蚩傞L(zhǎng)為145.00m，垂直水流方閘室總寬度為576.92m。（2）排水閘布置在擋潮閘與現(xiàn)狀泓道之間，設(shè)計(jì)排水標(biāo)準(zhǔn)為非汛期5年一遇，排水流量67m3/s，共3 孔，單孔凈寬6.00m，閘底板頂高程-2.0m，排水閘閘軸線與擋潮閘軸線一致，排水閘中心線距擋潮閘中心線437.26m，閘室采用鋼筋混凝土涵洞式結(jié)構(gòu)。（3）管理區(qū)布置在水閘上游新沭河右堤堤內(nèi)棄土平臺(tái)上。

2 工程技術(shù)創(chuàng)新

（1）提出了一種新型灌注樁-粉噴樁混合式樁基技術(shù)，應(yīng)用于海淤土地基基礎(chǔ)處理，采用水泥土粉噴樁加固海淤土顯著提高了灌注樁水平承載力，解決了在高潮差、深厚海淤土建造大型擋潮閘水平位移大的難題。

三洋港擋潮閘距新沭河入?？趦H1.5km，閘址區(qū)地質(zhì)條件差，淤泥和淤泥質(zhì)土層厚度10～12m，基礎(chǔ)處理問(wèn)題非常復(fù)雜。尤其是岸翼墻（最大墻高12m）的設(shè)計(jì)，存在墻后地下水位高、墻后回填淤質(zhì)土土壓力大、墻前潮差大、地基水平與豎向承載能力均不足等多種不利因素，設(shè)計(jì)條件非常惡劣，最難解決的是海淤土地基的水平承載力問(wèn)題。經(jīng)多方案比較，首次提出了一種新型的灌注樁—粉噴樁混合式樁基礎(chǔ)方案，即采用粉噴樁加固灌注樁周圍海淤土，提高樁周土抗力，通過(guò)水泥土粉噴樁復(fù)合地基與灌注樁相結(jié)合，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而提高灌注樁水平承載能力。該方案在樁群及其兩側(cè)5m 范圍內(nèi)采用粉噴樁處理，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁、群樁及對(duì)比試驗(yàn)、三維仿真分析等手段對(duì)水平荷載條件下灌注樁在淤土地基中的承載性能進(jìn)行了深入研究，海淤土經(jīng)粉噴樁處理后，灌注樁水平承載能力顯著提高，提高幅度在20%～30%。該成果已成功應(yīng)用于岸翼墻基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，節(jié)約工程投資900 余萬(wàn)元，通過(guò)近8年的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，岸、翼墻各部位水平、垂直位移均較小，成功解決了高潮差河口、深厚海淤土建閘水平位移大等地基處理關(guān)鍵技術(shù)難題。

目前水利工程上主要采用粉噴樁提高軟土地基的豎向承載力，利用粉噴樁提高軟土地基灌注樁水平承載力，該工程尚屬首次。

（2）首次應(yīng)用整體串聯(lián)、半封底超大沉井群基礎(chǔ)處理技術(shù)，通過(guò)沉井內(nèi)不對(duì)稱填土控制，調(diào)整地基應(yīng)力，解決了大孔口軟基水閘地基承載力、防滲及變形協(xié)調(diào)等難題。

擋潮閘共33 孔，單孔凈寬15m，閘基下海淤土承載力約為40kPa，閘室基礎(chǔ)型式需滿足軟土基礎(chǔ)承載力、抗滑穩(wěn)定、防滲、沉降、地基變形協(xié)調(diào)及防沖等諸多要求。根據(jù)工程地質(zhì)與結(jié)構(gòu)受力條件，經(jīng)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，擋潮閘采用兩孔一聯(lián)整體串聯(lián)式沉井基礎(chǔ)方案，共17 聯(lián)，單聯(lián)最大尺寸34.5m（長(zhǎng)）×17.9m（寬）×7.5m（高），沉井群規(guī)模為目前國(guó)內(nèi)最大。相鄰沉井間留有間隙1.05m，其上下游采用旋噴樁封閉，間隙上部填充微膨脹混凝土，滿足地基防滲要求。沉井被上、下游隔墻分隔成18 個(gè)井隔，采用半封底型式，上、下游各6 個(gè)井隔封底，中間6 個(gè)井隔不封底，既滿足基礎(chǔ)承載要求，又節(jié)省了工程投資、減小了沉井封底難度。根據(jù)各運(yùn)行工況的荷載計(jì)算，沉井上、下游井隔內(nèi)采用不對(duì)稱填土，調(diào)整地基應(yīng)力，較好地控制了海淤土地基閘室的不均勻沉降，解決了大孔口軟基水閘地基承載力、防滲及變形協(xié)調(diào)等問(wèn)題。

（3）提出快速制定溫度控制措施，應(yīng)用于閘墩大體積混凝土泵送施工，有效解決了沉井基礎(chǔ)強(qiáng)約束條件下大流態(tài)高性能混凝土防裂；研制了多功能型聚羧酸系減水劑，結(jié)合大摻量磨細(xì)水淬高爐礦渣取代水泥，提高了沿海建閘混凝土耐久性。

基于大流態(tài)高性能混凝土施工初期的溫升階段內(nèi)部溫升高、外部溫升低，而隨后的溫降階段內(nèi)部溫降大、外部溫降小的特點(diǎn)，提出了一種快速制定溫度控制措施的方法：分別在溫升階段和溫降階段指定不同的混凝土內(nèi)外溫差，計(jì)算兩個(gè)階段的混凝土溫度場(chǎng)分布；根據(jù)得到的溫度場(chǎng)分布，再以相應(yīng)階段混凝土齡期的模量計(jì)算得到兩個(gè)階段的混凝土應(yīng)力場(chǎng)，并進(jìn)行疊加得到最終的應(yīng)力場(chǎng)；通過(guò)調(diào)整上述溫升和溫降階段的溫差值，確?；炷磷罱K應(yīng)力狀態(tài)不超過(guò)相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度，從而確定施工期溫度控制措施，準(zhǔn)確及時(shí)地指導(dǎo)了工程施工。該方法無(wú)需計(jì)算溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力場(chǎng)的變化過(guò)程，只需要計(jì)算不同內(nèi)外溫差條件下的穩(wěn)定溫度場(chǎng)和溫度應(yīng)力場(chǎng)。三洋港樞紐中墩厚達(dá)2.2m，縫墩厚1.45m，采取快速制定的溫控措施澆筑的50 個(gè)閘墩未出現(xiàn)一條溫度裂縫，取得了很好的防裂效果，有效解決了沉井基礎(chǔ)強(qiáng)約束條件下大流態(tài)高性能混凝土防裂技術(shù)難題。

三洋港擋潮閘地處海口，處于海洋強(qiáng)侵蝕性環(huán)境，其海水及地下水中的硫酸鹽對(duì)混凝土具有結(jié)晶類強(qiáng)腐蝕性，海水中的氯鹽對(duì)鋼筋也具有很強(qiáng)的腐蝕性，因此如何提高混凝土耐久性能，進(jìn)而提高工程使用壽命，充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，是擋潮閘建設(shè)中需要重點(diǎn)研究的又一關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

項(xiàng)目研制了同時(shí)具有抑制鋼筋銹蝕、早強(qiáng)、低堿和高減水功效的多功能型聚羧酸系減水劑：以大分子量改性聚醚單體（MPEG2000）與不飽和酸（甲基丙烯酸和/或丙烯酸）在水介質(zhì)中通過(guò)自由基引發(fā)聚合得到的減水劑為基礎(chǔ)，優(yōu)選對(duì)鋼筋具有緩蝕功能的醇胺類有機(jī)單體對(duì)上述減水劑進(jìn)行pH 值調(diào)節(jié)，在此基礎(chǔ)上再?gòu)?fù)配具有緩蝕功能的非亞硝酸鹽類水泥水化促進(jìn)劑，以及優(yōu)選的保坍、緩蝕特殊功能組分，應(yīng)用無(wú)溶劑法制備而成。簡(jiǎn)化了多重影響因素作用下混凝土力學(xué)、耐久性等綜合性能的改善方案。通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)了該減水劑具有優(yōu)異的減水性能、明顯的早強(qiáng)效果、良好的抑制鋼筋腐蝕能力。

為解決該工程混凝土耐久性問(wèn)題，本項(xiàng)目在總結(jié)以往類似工程常態(tài)高性能混凝土運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)拌制，研制了適合該工程泵送施工的大摻量磨細(xì)水淬高爐礦渣水工高性能混凝土，磨細(xì)礦渣摻入量為膠凝材料的60%，該混凝土工作性能良好，主要力學(xué)性能指標(biāo)普遍優(yōu)于同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土；具有優(yōu)良的抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕能力，明顯的抑制堿-骨料反應(yīng)能力，以及良好的護(hù)筋性。根據(jù)研究，大摻量磨細(xì)礦渣取代水泥后，能提高混凝土致密性能，其耐久性能是普通混凝土的10 倍以上，大大延長(zhǎng)了工程的使用壽命，既解決了沿海建閘混凝土耐久性問(wèn)題，又滿足了工程施工的需求，同時(shí)，由于大量采用了價(jià)格低廉的工業(yè)礦渣，與常規(guī)采用抗硫酸鹽水泥、環(huán)氧鋼筋的防腐蝕方案相比，節(jié)約了工程投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著，做到了質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能的完美結(jié)合。

（4）研制了低速同步閉式啟閉機(jī)，提高了設(shè)備運(yùn)行安全性和可維護(hù)性。

研制了一種低速同步閉式傳動(dòng)啟閉機(jī)，啟門(mén)力為2×630kN，獲國(guó)家實(shí)用新型專利，該新型啟閉機(jī)利用大速比減速器替代傳統(tǒng)開(kāi)式齒輪及普通低速比減速器，低速同步，具有安全可靠、承載能力大、抗過(guò)載能力強(qiáng)、荷重比大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、傳動(dòng)效率高、使用壽命長(zhǎng)、維修方便、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，體積減小約30%，同時(shí)由于該型啟閉機(jī)取消了傳統(tǒng)啟閉機(jī)的開(kāi)式齒輪，從涂抹黃油到閉式齒輪油潤(rùn)滑，大幅減了環(huán)境污染，減少了維護(hù)人員的工作強(qiáng)度。

（5）研制了耐海水腐蝕的稀土合金鑄鐵材料，解決了海水環(huán)境下閘門(mén)埋件防腐蝕問(wèn)題，提高了材料的機(jī)械加工性能。

研制了一種耐海水腐蝕的鎳鉻稀土合金鑄鐵材料，用于制造擋潮閘工作閘門(mén)門(mén)槽，成功解決了閘門(mén)埋件防海水腐蝕問(wèn)題。該材料適用于制造水利水電工程的閘門(mén)埋件及零部件、水輪機(jī)葉輪、葉片等設(shè)備，在海水中的使用性能超過(guò)普通不銹鋼（普通不銹鋼在海水中存在晶間腐蝕，即點(diǎn)蝕），其強(qiáng)度、硬度、韌性和機(jī)械加工性能均能滿足水工設(shè)備的使用要求，采用本稀土合金鑄鐵材料制造的水工閘門(mén)埋件及閘門(mén)零部件，經(jīng)檢測(cè)、試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)用符合GB/T 14173-2008 及相關(guān)規(guī)范的要求，具有較好的耐蝕性能、抗拉強(qiáng)度和機(jī)械加工性能，可以替代不銹鋼，市場(chǎng)需求量大，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。該稀土合金鑄鐵材料已獲國(guó)家發(fā)明專利。

3 結(jié)語(yǔ)

三洋港樞紐各項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果均在工程建設(shè)中得到應(yīng)用。工程從2004年開(kāi)始前期論證，2008年11月開(kāi)工建設(shè)，2010年7月水下土建工程驗(yàn)收下閘擋潮，到2013年12月投入使用驗(yàn)收，經(jīng)過(guò)10 余年的反復(fù)論證、比較、綜合研究，精心規(guī)劃設(shè)計(jì)與施工，在黃海之濱聳立起一座具有現(xiàn)代美感的水工建筑物，三洋港擋潮閘已成為連云港新城區(qū)的新地標(biāo)。工程自投入使用以來(lái)，啟閉頻繁，期間經(jīng)歷多次高潮位考驗(yàn)，工程運(yùn)行良好，閘室及岸翼墻等主體結(jié)構(gòu)水平及垂直位移較小且趨于穩(wěn)定，混凝土及金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕效果良好，啟閉機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，操作方便，閘下沖淤穩(wěn)定，滿足工程使用要求，充分說(shuō)明三洋港擋潮閘樞紐各項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新是成功的。2020年8月中旬，淮河沂沭泗流域發(fā)生特大洪水，三洋港擋潮閘及時(shí)開(kāi)閘泄洪，最大流量約4000m3/s，工程運(yùn)行正常，洪水安然入海。工程榮獲2017年度安徽省優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)、2018年度淮委科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)及2019年度江蘇省優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)“揚(yáng)子杯”■