1、概述
龍華港河道位于上海市區(qū)西南部，西起蒲匯塘下游新道與漕河涇港匯合處，東排黃浦江，是上海市水利分片綜合治理中淀北片的最大排澇口門。龍華港老泵閘位于徐匯區(qū)龍華港河道，距黃浦江河口約1.63km，由一座套閘和一座泵站組成，閘孔凈寬12m，泵站流量30m³/s。老泵閘主要功能為防洪、擋潮、排澇、水資源調(diào)度及航運(yùn)（后取消），有雙向過水要求。近年來隨著城市建設(shè)的迅速推進(jìn)和城市功能的不斷提升，龍華港老泵閘無論從泵閘位置還是從泵站規(guī)模上看，均已不能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。根據(jù)規(guī)劃，新建龍華港泵閘的閘門寬度保持12m不變，泵站外排流量將達(dá)到90m³/s，占了淀北片規(guī)劃泵站排澇總流量的近30%。
新建龍華港泵閘距離黃浦江約200m，位于河道的順直段，上、下游均有一定長度的引渠，防洪岸線長度適中，水流平順，適合泵閘的運(yùn)行，泵閘進(jìn)出水流條件較好。新建泵閘主要任務(wù)是防洪、擋潮、排澇及水資源調(diào)度。泵閘總體布置采用“泵+閘+泵”布置形式，即節(jié)制閘布置在河道中間，泵房對稱布置在閘兩側(cè)；因南側(cè)受限制，整體靠北布置。
新建泵閘規(guī)模按照規(guī)劃規(guī)模設(shè)計(jì)，節(jié)制閘閘孔寬度12m，泵站設(shè)計(jì)流量為90m³/s。泵閘底板為整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸35×40.6m。閘室底檻頂高程-1.5m（上海吳淞零點(diǎn)，下同），閘門采用中鉸上翻門，不需設(shè)啟閉機(jī)排架，支鉸設(shè)置在兩側(cè)閘墩上，為便于檢修，并設(shè)在內(nèi)河常水位以上，啟閉設(shè)備為液壓啟閉機(jī)。節(jié)制閘消力池與閘室結(jié)合布置，并在節(jié)制閘的內(nèi)、外河側(cè)各設(shè)一道檢修門槽。
水泵機(jī)組選用4臺(tái)單向斜30^o軸流泵，單泵流量22.5m³/s，水泵機(jī)組中心線間距6.5m，每側(cè)布置2臺(tái)，水泵分兩期安裝，一期安裝靠節(jié)制閘側(cè)的2臺(tái)。單側(cè)泵房寬度為14.3m，進(jìn)水池底板頂高程-3.50m，出水池底板頂高程-2.00m。泵房的上部結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，橫跨節(jié)制閘通長布置，內(nèi)設(shè)吊車梁和橋機(jī)，可跨越節(jié)制閘閘孔，兩側(cè)泵房合用一臺(tái)橋機(jī)。利用節(jié)制閘上部空間作為安裝檢修間，用作水泵的安裝及檢修，減少占地面積。泵站內(nèi)河側(cè)設(shè)清污機(jī)，安裝平臺(tái)高程4.50m，清污機(jī)后設(shè)一道檢修門。交通橋布置在泵閘內(nèi)河側(cè)，凈寬7m，連接兩岸交通。內(nèi)河側(cè)墻頂高程4.50m，外河側(cè)墻頂高程6.90m。
 
2、設(shè)計(jì)亮點(diǎn)
（1）常規(guī)泵閘工程將安裝檢修間布置在端頭，龍華港泵閘外移工程中采用泵閘對稱布置，若按照常規(guī)，安裝檢修間需兩端同時(shí)布置，則增加泵閘的總寬度。而龍華港泵閘外移工程在設(shè)計(jì)中將泵房上部的廠房通長布置，節(jié)制閘置于廠房內(nèi)，行車橫跨整個(gè)廠房，節(jié)制閘上部空間則布置為安裝檢修間，用做水泵的安裝或檢修，從而節(jié)省了橫向空間尺寸。
（2）由于節(jié)制閘位于中間，若閘室與泵房下部結(jié)構(gòu)各自獨(dú)立，則閘室與泵房之間需設(shè)沉降縫，閘室布置成塢式結(jié)構(gòu)，從而造成整個(gè)泵閘的橫向?qū)挾认鄬^大。因此，考慮閘室與泵房共用大底板（35m×40.6m），將兩側(cè)泵房的邊墻與閘墩合二為一，節(jié)省閘墩尺寸。
泵閘共用大底板
（3）常規(guī)設(shè)計(jì)中泵房內(nèi)機(jī)組之間需設(shè)置隔墻，以增加泵房下部結(jié)構(gòu)的剛度。龍華港泵閘采用的泵房結(jié)構(gòu)剛度已能夠滿足要求，將隔墻取消，從而增加泵房內(nèi)的空間，并節(jié)省工程量。
（4）老閘拆除位置常規(guī)做法是將老閘拆除后新建護(hù)岸，而本次設(shè)計(jì)內(nèi)閘首則采用上部拆除，下部保留泵閘底板、頂板、墩墻而拆除橫隔板的方案，形成了3孔通水結(jié)構(gòu)，過水?dāng)嗝鏉M足規(guī)劃斷面要求，頂板布置成景觀平臺(tái)，兩側(cè)設(shè)通行扶梯，兼做人行交通橋。外閘首僅僅拆除上部排架及閘門，交通橋保留，減少墻后開挖及對墻后建筑物的影響，過水?dāng)嗝婢S持現(xiàn)狀。
（5）為驗(yàn)證工程布置的合理性、不同工程布置條件下工程區(qū)域流場流態(tài)、水流、流速變化情況以及工程運(yùn)行對黃浦江的影響，設(shè)計(jì)向有關(guān)規(guī)劃部門收集了流量水位過程線等有關(guān)計(jì)算邊界條件，通過建立數(shù)學(xué)模型，對工程布置進(jìn)行分析優(yōu)化，使工程布置更趨合理。并通過數(shù)模計(jì)算，論證工程規(guī)模，分析研究現(xiàn)狀河道規(guī)模對新建泵閘功能發(fā)揮的限制。
（6）在水泵設(shè)計(jì)中，根據(jù)電機(jī)的型式和轉(zhuǎn)速，在電磁回路、通風(fēng)方式、機(jī)械加工等方面采用有效措施，盡可能降低運(yùn)行噪音。
（7）在金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用中鉸上翻門作為節(jié)制閘門型，該門型不需設(shè)置上部排架，建筑物高度易于控制，且檢修維護(hù)方便，翻起后可直接在其上進(jìn)行檢修。
（8）為保證在施工期間不斷流，設(shè)置了可靠的導(dǎo)流措施。利用北側(cè)規(guī)劃陸域控制范圍內(nèi)的現(xiàn)有場地布置導(dǎo)流涵洞，既解決施工期導(dǎo)流的問題，又通過一次布置圍堰，使主體結(jié)構(gòu)同步實(shí)施，更有利于控制主體結(jié)構(gòu)的不均勻沉降，縮短施工工期。
（9）考慮到大體積混凝土的溫度裂縫控制問題，提出了部分溫控措施，如優(yōu)化水灰比，選用合適骨料、低水化熱水泥，摻加外摻劑，降低混凝土澆筑溫度；同時(shí)混凝土分層分塊澆筑，澆筑時(shí)埋設(shè)冷水管，溫度計(jì)和應(yīng)變計(jì)進(jìn)行溫差測控等；
（10）龍華港泵閘外移工程中采用了新型電力專用在線式UPS電源系統(tǒng)，為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供了可靠穩(wěn)定的不間斷電源。它由聯(lián)成主從熱備方式的二臺(tái)UPS組成，每臺(tái)UPS正常均工作于在線工作方式，當(dāng)檢測出交流故障時(shí)，系統(tǒng)在無瞬間斷電的情況下，自動(dòng)切換到由直流經(jīng)逆變、隔離升壓變、濾波單元輸出，只有當(dāng)交流、直流輸入均發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)切換到電子旁路供電，其切換時(shí)間小于4ms。
（11）為保證底板及地基安全，分析底板的受力情況，對泵閘大底板等重點(diǎn)關(guān)注的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維有限元仿真分析，模擬其施工澆筑過程，進(jìn)行非穩(wěn)定溫度場及溫度徐變應(yīng)力場的研究，考查施工過程及溫度徐變應(yīng)力場對底板結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的影響，得到結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力等指標(biāo)，為底板配筋設(shè)計(jì)和溫控提供直接的數(shù)據(jù)支持。
 
3、施工難點(diǎn)
3.1 泵閘基坑圍護(hù)施工
龍華港泵閘外移工程中基坑圍護(hù)范圍為泵閘主體結(jié)構(gòu)、進(jìn)出水池及內(nèi)外河海漫段。現(xiàn)狀地面高程4.50m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂高程定為4.50m，基坑最深基地面高程-5.1m，基坑深達(dá)9.6m，為深基坑。根據(jù)工程環(huán)境保護(hù)要求，基坑安全等級(jí)為二級(jí)，采用灌注樁加鋼管撐體系圍護(hù)。
基坑圍護(hù)施工主要內(nèi)容為圍護(hù)樁施工、基礎(chǔ)樁施工、土方開挖等。
龍華港泵閘是重要的防渡汛工程，汛期來臨前需具備運(yùn)行條件，由于基坑圍護(hù)工程部分樁基礎(chǔ)需在汛后截流后施工，因此工期十分緊張；內(nèi)外河圍堰間距離212m，南北兩岸間距離43.70m，整個(gè)基坑長度長，跨度大，施工作業(yè)面大。根據(jù)圍護(hù)樁入土深度和支撐系統(tǒng)情況，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為四種類型，型式多樣；同時(shí)部分圍護(hù)鉆孔灌注樁有外露部分，不能一次成型，需要后期接樁，施工流程復(fù)雜；工程地處上海市徐匯區(qū)，四周環(huán)境復(fù)雜，基坑開挖后須對基坑采取維護(hù)措施，基坑維護(hù)要求高。
3.2 泵閘大底板施工
泵閘主體為泵+閘+泵結(jié)構(gòu)，底板尺寸35×40.6m。按照底板頂面及上部結(jié)構(gòu)不同，將底板分為三個(gè)部分，其中泵室南側(cè)、北側(cè)垂直水流方向各寬14.3m，閘室垂直水流方向?qū)?2.0m。泵室底板底高程-5.0m，最高處底板頂高程-1.30m，最大厚度3.70m（集水井部分除外）。閘室底板底高程-5.0m，最高處底板頂高程-1.50m，最大厚度3.5m，底板屬大體積混凝土。底板施工主要包括鋼筋加工與安裝、預(yù)埋件安裝、止水片連接與安裝、模板加工與安裝等。
底板澆筑為整個(gè)泵閘工程中單次澆筑方量最大、強(qiáng)度最強(qiáng)，時(shí)間最長的倉位，為保證大底板混凝土澆筑質(zhì)量，防止產(chǎn)生裂縫，澆筑前，優(yōu)化混凝土配合比，減少水泥用量，降低延緩混凝土水化熱和溫升并對全體施工人員進(jìn)行全面的技術(shù)交底；澆筑過程中，利用時(shí)空效應(yīng)降低混凝土入倉溫度，在此基礎(chǔ)上，通過摻入防滲纖維UF500材料和HEA膨脹劑來提高混凝土抗裂性能，并加強(qiáng)施工現(xiàn)場的指揮調(diào)度及交接班；澆筑后，采取蓄熱保溫的養(yǎng)護(hù)措施，澆筑好的混凝土覆蓋塑料膜一層，麻袋片兩層，再上覆一層彩條布，并加強(qiáng)溫度監(jiān)測，對溫差過大的地方，采用澆水或增加覆蓋層的方法來控制溫差，進(jìn)一步保證混凝土的質(zhì)量。
3.3 安裝工程
安裝工程包括泵站管道安裝、水泵安裝、鋼閘門、啟閉機(jī)安裝、清污機(jī)安裝、高、低壓配電柜安裝、控制柜安裝、控制系統(tǒng)安裝、儀表安裝、電纜敷設(shè)、照明器具安裝、橋架安裝、泵閘紫銅止水安裝、泵閘小型預(yù)埋件安裝等。
新建泵閘主要的安裝工作集中泵站內(nèi)，施工總體遵循由深至淺、與土建施工同步的原則，配合土建施工做好基礎(chǔ)和預(yù)埋件安裝。二臺(tái)水泵的安裝采用流水作業(yè)法，交叉施工，避免相互干擾。合理安排管件進(jìn)場，尤其是某些部件有預(yù)裝檢驗(yàn)過程和設(shè)備的清洗，要留有足夠的平臺(tái)位置擱置管件。嚴(yán)格防止吊裝和設(shè)備安裝調(diào)整在同一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)進(jìn)行，避免出現(xiàn)安全事故。基礎(chǔ)部件安裝時(shí)須考慮混凝土的強(qiáng)度，必要時(shí)對該部位進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)的強(qiáng)度校驗(yàn)。
3.4  管理樓基坑圍護(hù)和基礎(chǔ)施工
綜合管理樓位于泵閘西北側(cè)，其下有2根已封堵的施工導(dǎo)流涵管，管理樓北側(cè)為陽光房產(chǎn)的鋼筋混凝土高擋土墻。管理房基礎(chǔ)導(dǎo)梁設(shè)計(jì)高程3.8m，基槽設(shè)計(jì)深度2m，根據(jù)規(guī)程基坑等級(jí)為三級(jí)。基坑圍護(hù)采用Ø800,L=10m@1m的C30鉆孔灌注樁。綜合樓基礎(chǔ)采用Ø60 0,L=26m的C30鉆孔灌注樁。基坑圍護(hù)和基礎(chǔ)施工主要內(nèi)容為圍護(hù)樁施工、工程樁施工、基坑開挖等。
由于管理樓的基槽離陽光房產(chǎn)混凝土擋土墻最近約1.8m，擋土墻后填土高度3m，墻內(nèi)還布置有市政管線，因此給管理樓的基礎(chǔ)施工帶來了很大的難度；同時(shí)龍華港泵閘是徐匯區(qū)迎世博重點(diǎn)項(xiàng)目，整個(gè)工程須提前于2010年世博會(huì)前完工，綜合樓基坑圍護(hù)以及基礎(chǔ)處理為關(guān)鍵線路，工期相當(dāng)緊張；其次，新建綜合管理樓位于北岸陽光房產(chǎn)擋土墻與新建防汛墻20m范圍內(nèi)，場地小限制了施工機(jī)械的調(diào)配，綜合樓所處位置原先為碼頭，地下障礙物眾多，給灌注樁施工帶來了很大的施工難度。工程處于上海市徐匯區(qū)世博會(huì)周邊地區(qū)，四周環(huán)境復(fù)雜，對灌注樁施工和對文明施工有很高要求。
 
4、小結(jié)
新建龍華港泵閘與2008年開工建設(shè)，經(jīng)歷了3年的汛期以及2010年的世博會(huì)，目前基本建成但尚未進(jìn)行完工驗(yàn)收。龍華港泵閘的建設(shè)期間外界因素變化較多，設(shè)計(jì)方案及施工計(jì)劃需及時(shí)進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)外界變化。本文對龍華港泵閘的設(shè)計(jì)施工進(jìn)行了簡單小結(jié)，希望能為類似工程的設(shè)計(jì)施工提供借鑒。
 
5、參考文獻(xiàn)
1、《龍華港泵閘外移工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（上海勘測設(shè)計(jì)研究院，2007年10月）；
2、《龍華港泵閘外移工程施工圖》（上海勘測設(shè)計(jì)研究院，2009年04月）。