淺談水利船閘工程技術(shù)研究方向及前景

水利船閘工程是水利樞紐中的重要組成部分，它的施工質(zhì)量直接影響到整個(gè)水利樞紐是否能正常、安全的運(yùn)行。要想提高水利船閘工程的質(zhì)量，就要不斷研究和革新水利船閘工程技術(shù)。通過近幾年的不斷研究發(fā)現(xiàn)，人們在水利船閘工程混凝土施工技術(shù)上取得了很大的成就，在三峽船閘完善工程中采用的溫控技術(shù)也是水利船閘工程技術(shù)上的一種創(chuàng)新。隨著我國各式各樣船閘的成功建立，我國的水利船閘工程技術(shù)也走上了一個(gè)新的臺(tái)階。

一、水利船閘工程的混凝土施工技術(shù)

1.混凝土的施工方法

為了滿足混凝土設(shè)計(jì)的剮度、強(qiáng)度、耐久性和整體性要求，防止產(chǎn)生有害裂縫，混凝土施工采用“分段定點(diǎn)、自然坡度、薄層澆筑、循序推進(jìn)、一次到頂”的澆筑方法。根據(jù)澆筑面結(jié)構(gòu)尺寸，將澆筑范圍劃分成6～8米寬的澆筑帶，每個(gè)澆筑帶由專一輸送泵提供混凝土，采用相對平行、分段分層、踏步式推進(jìn)、薄層連續(xù)澆筑的方式施工。澆筑時(shí)通過混凝土自然流灌形成斜坡，使混凝土的散熱面得到擴(kuò)大，防止溫度應(yīng)力造成混凝土成品產(chǎn)生有害裂縫，避免冷縫出現(xiàn)。同時(shí)要適應(yīng)泵送混凝土施工工藝，使?jié)仓炷恋拿谒幚淼玫胶喕?，確保上下層混凝土澆筑時(shí)間間隔不超過初凝時(shí)間。

結(jié)合混凝土的施工方法，為提高混凝土密實(shí)度與抗拉強(qiáng)度，混凝土澆筑應(yīng)采用二次振搗工藝。振搗時(shí)，在每個(gè)澆筑骷的混凝土斜坡面的前后分別布置一道振動(dòng)器。第一道布置在混凝土的卸料點(diǎn)，其作用是主要負(fù)責(zé)上部混凝土的振搗；第二道布置在混凝土斜坡面距離坡腳三分之一到三分之二處，加強(qiáng)下部混凝土的振搗，以保證整個(gè)高度混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)。當(dāng)混凝土澆筑至設(shè)計(jì)頂面3～4小時(shí)左右，在混凝士初凝前用平板振動(dòng)器強(qiáng)制振搗一遍，保證混凝土充分泛漿，然后對混凝土表面進(jìn)行處理。

在混凝土施工的過程中，大部分泌水通過基坑混凝土墊層頂面預(yù)留的橫坡和兩側(cè)模板不同部位預(yù)留的排水孔排出。當(dāng)混凝土自然坡面的坡腳接近頂端模板時(shí)，要改變混凝土澆筑方向，從頂端返回澆筑，前后澆筑混凝土坡面，相交形成一個(gè)集水坑，用小型水泵適時(shí)排出泌水。

混凝士表面養(yǎng)護(hù)要采用灑水潤濕和蓄熱保溫養(yǎng)護(hù)，為保證混凝土內(nèi)部與表面的溫差小于等于25攝氏度，要嚴(yán)格控制降溫速率小于等于1.5℃／d。若在高溫季節(jié)，在澆完一個(gè)澆筑層后的六個(gè)小時(shí)內(nèi)，要對所有臨空面立即進(jìn)行連續(xù)灑水養(yǎng)護(hù)，時(shí)間通常不少于28d。已完澆筑塊永久外露面用塑料花管連續(xù)流水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土面均有水養(yǎng)護(hù)，水平面與分縫處側(cè)面由人工灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間直到上一倉澆筑為止。

2、混凝土質(zhì)量缺陷的處理

外露鋼筋頭和管件頭的處理：把鋼筋頭和管件頭用砂輪沿著混凝土面切除后，研磨到混凝土面以下l～2毫米，清洗干燥后，刮環(huán)氧膠泥抹平。也可以用防銹材料進(jìn)行表面涂抹，但是顏色要與混凝土的顏色相接近。表面涂裝時(shí)防銹材料應(yīng)各選取環(huán)氧類材料和油漆類材料2～3種進(jìn)行現(xiàn)場涂刷，通過綜合對比后，選擇最合適的兩種材料作為最終處理材料。

裂縫的處理：裂縫是較常見的質(zhì)量缺陷，應(yīng)按照灌漿、嵌縫、填充、表面噴涂和粘貼的程序進(jìn)行處理。

錯(cuò)臺(tái)和掛簾的處理；使用砂輪打磨后，讓它與周邊混凝土連接平整順滑。高速水流區(qū)順?biāo)飨蚱露炔欢赣?比30，垂直水流向坡度不陡于1比10；低速水流區(qū)順接坡度不陡于1比10，非過流面坡度1比1即可，要滿足美觀要求。

表面蜂窩、麻面和氣泡密集區(qū)的處理：當(dāng)缺陷深度大于等于25毫米時(shí)，可采用預(yù)縮砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。當(dāng)缺陷深度小于10毫米時(shí)，有外觀要求的外露面，打磨或者鑿除缺陷后用丙乳砂漿進(jìn)行修補(bǔ)，顏色要接近混凝土顏色；沒有外觀要求的外露面，打磨或者鑿除缺陷后直接用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)即可。當(dāng)缺陷深度大于等于10毫米時(shí)，并有外觀要求的外露面，采用預(yù)縮砂漿；沒有外觀要求的外露面，鑿至密實(shí)混凝土面，填充環(huán)氧砂漿或者丙乳砂漿。

蜂窩和孔洞的處理：將其周邊切割成規(guī)則形狀，并鑿至混凝士密實(shí)面后，進(jìn)行分層回填預(yù)縮砂漿。

3、混凝土的防碳化處理

混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)運(yùn)用了一種名為碳纖維加固技術(shù)的新型技術(shù)，它利用高彈性或高強(qiáng)度模量的連續(xù)碳纖維，單向排列成束，用環(huán)氧樹脂浸漬形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材，將片材用專用環(huán)氧樹脂膠直接粘貼在結(jié)構(gòu)外表面受拉或者有裂縫部位，固化后和原結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，與原結(jié)構(gòu)共同受力。

碳纖維層的抗拉強(qiáng)度比同截面鋼材高一倍，進(jìn)而可獲得較高的補(bǔ)強(qiáng)效果，對于結(jié)構(gòu)自重的增加幾乎可以忽略，并具有耐久性能好、抗疲勞強(qiáng)度高、抗老化等諸多優(yōu)點(diǎn)。碳纖維復(fù)合材料粘貼被國內(nèi)外工程界廣泛地應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)的加固和補(bǔ)強(qiáng)工程中。

二、三蛺船閘完建工程采用的溫控技術(shù)

1.混凝土配比設(shè)計(jì)

混凝土配比在設(shè)計(jì)上，優(yōu)選減水劑，從最初的ZB-1.A改為江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM-PCA。JM-PCA為混凝土超塑化劑系以羧酸類按枝聚合物為主體的復(fù)合添加劑，具有高保坍和高增強(qiáng)等功能，特別適合配制高保坍、高耐久、高流態(tài)以及對外觀質(zhì)量要求比較高的混凝土工程，粉煤球用量由過去的20％提高到25％，使用了低熱水泥等措施來降低混凝土水化熱。

2.倉面保溫

開倉前備夠2／3～3／4倉面面積的保溫被，澆筑坯層振搗完畢后立即覆蓋保溫被保溫。完建工程使用的隔熱被為1.0m×2.0m高發(fā)泡聚乙烯塑料卷材，經(jīng)實(shí)踐表明，對較大面積的無鋼筋或者少鋼筋壩塊，可在實(shí)施大面積或者全倉隔熱保溫的情況下，不必啟用倉面噴霧等其他措施，就能保證澆筑溫度不超溫。

3.通水冷卻

船閘完建工程采用了“個(gè)性化冷卻通水”，根據(jù)不同標(biāo)號(hào)混凝土的溫度變化規(guī)律來控制冷卻水管布設(shè)間排距，根據(jù)通水時(shí)的進(jìn)水溫和出水溫動(dòng)態(tài)來控制通水流量，大大提高了通水質(zhì)量與通水效率。

4.保溫和養(yǎng)護(hù)

控制與減少混凝土的內(nèi)外溫度差，讓大體積混凝土內(nèi)外形成一個(gè)穩(wěn)定均勻的溫度場，這是防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫的關(guān)鍵。船閘完建項(xiàng)目主要采用灑水養(yǎng)護(hù)，這樣即可以降低混凝土內(nèi)外溫差，又可避免混凝士表面產(chǎn)生干縮裂縫。

結(jié)論：

隨著我國各種各樣水利船閘工程的不斷建設(shè)與完善，我國的水利船閘工程技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，尤其是三峽工程的成功建設(shè)與投入使用，更能體現(xiàn)我國水利船閘工程技術(shù)在國際上的領(lǐng)先地位，其發(fā)展前景十分可觀。在水利船閘工程技術(shù)上的研究應(yīng)向“不斷革新新技術(shù)，不斷創(chuàng)建新材料”這一方向靠攏，要不斷推進(jìn)思想創(chuàng)新與機(jī)制創(chuàng)新，同時(shí)還要構(gòu)筑水利船閘工程建設(shè)管理新的思想體系，為我國水利船閘工程能夠提升到另一個(gè)新的高度而奮斗。