水庫除險加固之水閘設(shè)計探究

白子昕

（山東省菏澤市水利局，山東 菏澤 274000）

近年來，隨著物質(zhì)生活水平提高以及建筑材料性能的增強(qiáng)，水閘在水庫除險加固中得到了良好的應(yīng)用。在水庫底板施工中，一旦底板出現(xiàn)問題，不僅會影響工程質(zhì)量，也會對施工單位信譽(yù)造成重大影響。底板問題作為水利工程除險加固的難點，給水閘工程帶來了不同程度的影響；因此，在水庫除險加固設(shè)計中，必須根據(jù)水利工程施工環(huán)境、水文條件、地質(zhì)因素、施工工藝以及管理要求，對其進(jìn)行科學(xué)研究，合理布置，保障水利工程施工效益。

1 除險加固中的底板混凝土配料控制

1.1 混凝土生產(chǎn)

在水庫除險加固中，混凝土生產(chǎn)體系必須在水利工程使用前對其進(jìn)行校核、保養(yǎng)，在保障計量準(zhǔn)確性的同時，從根本上保障混凝土材料配合比始終滿足施工要求，通?；旌狭稀⑺?、水泥允許偏差在2%左右，砂石為 3%左右，外加劑為 1%左右。在這過程中，除了砂、水、粉煤灰及石是使用自動計量體系外，減水劑必須使用天平稱量對盤料用量進(jìn)行審核，再進(jìn)行備用裝袋。另外，在施工現(xiàn)場混凝土配料中，通過嚴(yán)格控制配料用量，在機(jī)械攪拌中，必須遵循施工順序，先加碎石，再添加水泥、粉煤灰，最后再添加水、砂進(jìn)行攪拌。攪拌時間，通常根據(jù)投料到材料完成進(jìn)程，讓攪拌時間始終控制在2min以上，抗?jié)B防裂攪拌時間始終在2.5min以上。

1.2 混凝土出料

在水庫除險加固中，混凝土出料隨拌合物溫度、坍落度以及混凝土拌合質(zhì)量，避免生料輸送造成的不良影響，從而進(jìn)一步保障澆筑質(zhì)量。在施工中，又有如混凝土底板艙面較大、用量較多，一般使用混凝土泵送的方式，進(jìn)行泵送。

在泵管安裝中，為了保障施工效益，必須杜絕直接支撐在模板、鋼筋以及預(yù)埋件上，同時每隔一段距離用鋼筋支管進(jìn)行固定；為了有效防止堵管，保障工程正常出料，在管道沒有漏漿漏氣的過程中，盡量不用軟管、彎管。另外，在混凝土泵送前，通過清水讓管道足夠濕潤，再拌制1∶2的砂漿潤滑輸送管內(nèi)部以及混凝土泵，在這過程中，通常使用分散性布料，對水泥砂漿進(jìn)行潤滑。

1.3 混凝土澆筑

在水庫混凝土澆筑中，為了保障澆筑質(zhì)量，管理人員必須對前場、后場進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，使用對講機(jī)對現(xiàn)場施工時間及澆筑速度進(jìn)行正確調(diào)配，從而促進(jìn)混凝土澆筑過程連續(xù)、緊張、有效的進(jìn)行，再安排專人對混凝土塌落度、入倉溫度進(jìn)行正確測定，同時保留壓塊組數(shù)。為了保障混凝土倉內(nèi)沒有鋼筋、模板、雜物、預(yù)埋件影響，在澆筑前，必須按相關(guān)工序做好準(zhǔn)備，在質(zhì)量檢查的過程中，做好澆筑記錄工作。另外，在底板澆筑前，為了保障底板質(zhì)量，必須正確劃分施工范圍，遵循混凝土澆筑由遠(yuǎn)到近、由西向東的原則，根據(jù)混凝土施工順序、厚度、方向進(jìn)行分層施工；必須注意的是上下層澆筑間歇時間，必須在混凝土初凝時間以內(nèi)。

1.4 混凝土振搗

在水利工程混凝土振搗中，振搗必須從澆筑下端開始，在逐漸上移的過程中，從根本上保障施工質(zhì)量。在底層初凝前，進(jìn)行面層抗裂防滲施工。在灌筑施工完畢后，通過插入式振搗器，讓混凝土和振搗表層重合；操作時必須做到慢拔快插、均勻排列、上下抽動，且逐點移動，直到混凝土表層振搗均勻為止。通常情況下，插入式振搗時間，以混凝土表層沒有氣泡為準(zhǔn)。

2 水閘底板以及外部環(huán)境控制

2.1 水庫除險加固中的水閘底板分析

目前，我國水利工程針對混凝土底板結(jié)構(gòu)，允許存在一定程度的裂縫，同時對寬度有一定的約束，裂縫寬度一般為0.2～0.3mm。在裂縫控制中，變形的約束應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)環(huán)境影響，只有當(dāng)變形得到一定程度的滿足時，約束應(yīng)力才能得到有效控制。在整體性自由狀態(tài)下，自身結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生約束應(yīng)力。原則上允許作為水利工程結(jié)構(gòu)建造的變形條件，在實際工作中，由于整體性自由的狀態(tài)不可能隨意做到，因此，必須在釋放變形、降低約束的過程中，讓工程約束應(yīng)力盡量降低。

當(dāng)水利工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)全約束形式時，使用具有足夠拉伸和強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料，避免伸縮縫開裂，即限制性原則。通常限制性原則必須具有足夠的強(qiáng)度，在允許原則的范圍內(nèi)，擁有足夠的變形空間?；炷亮芽p作為建筑施工最常見的現(xiàn)象，為了有效防止裂縫造成的不利影響，必須加大設(shè)計、運(yùn)行、材料及維護(hù)的研究力度，在不斷完善施工技術(shù)的同時，以限制性原則為主體，從根本上做好結(jié)構(gòu)施工。

2.2 水庫除險加固中的外部環(huán)境控制

在水庫防險加固中，由于水泥水化熱影響，通常在1～3d的水泥水化中就可以產(chǎn)生50%的熱量，或者更多；當(dāng)工程達(dá)到最高溫度時，由于自身因素影響，隨著熱量散發(fā)，逐步降溫，直到和環(huán)境溫度一致。在體積混凝土施工中，由于熱量存儲，讓外部溫度低于內(nèi)部溫度，從而讓內(nèi)部出現(xiàn)峰值。在混凝土升溫結(jié)束后，散熱階段和混凝土散熱條件不同，在外界環(huán)境和混凝土接觸中，由于散熱條件良好，熱量很容易揮發(fā)；相反內(nèi)部條件由于散熱能力較差，使得混凝土降溫后造成內(nèi)部溫度高于外部溫度，形成混凝土溫度梯度，從而導(dǎo)致變形。

當(dāng)內(nèi)部膨脹受到外部限制影響時，外部收縮由于內(nèi)部約束影響，從而產(chǎn)生內(nèi)部拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土拉應(yīng)力達(dá)到水庫拉應(yīng)力極限時，裂縫隨之產(chǎn)生。在初期階段裂縫較細(xì)，隨著時間以及外部應(yīng)力影響，不斷變深、擴(kuò)大，進(jìn)而出現(xiàn)貫穿現(xiàn)象。在表面溫降、寒潮影響中，由于自身結(jié)構(gòu)影響，使裂縫逐漸加深。因此，在水閘設(shè)計中，必須根據(jù)施工環(huán)境、施工條件，對水泥用量、品種、澆筑以及溫度進(jìn)行有效控制。

在混凝土水分中，大部分水分是在澆搗過程中蒸發(fā)，由于水泥硬化、凝結(jié)影響，使混凝土不斷進(jìn)行變形、縮小，從而形成干縮現(xiàn)象。在此過程中，由于水分蒸發(fā)總是由表向里，使內(nèi)部水分蒸發(fā)速度、程度總是小于表面，收縮增大；受內(nèi)部混凝土影響，當(dāng)拉應(yīng)力產(chǎn)生時，表層混凝土增加，干縮性裂縫產(chǎn)生。由于混凝土環(huán)境以及養(yǎng)護(hù)過程對干縮具有直接影響，因此，在材料選用中，盡量使用級配好、骨料密度大。彈性高的粒徑，從而不斷縮小干縮裂縫造成的不良影響。在這過程中，水灰比和施工材料化學(xué)成分作為混凝土收縮的主要因素，水灰比和混凝土干縮成反比關(guān)系；當(dāng)水灰比低于 0.35時，干縮與自身收縮一致，必須認(rèn)真考慮；當(dāng)水灰比高于0.5時，干縮比和自生收縮可以忽略不計。

3 結(jié) 語

在水庫除險加固中，水閘設(shè)計受各種因素的影響，但由于各因素彼此獨立，因此，在水閘設(shè)計中，必須按水庫工程施工要求，在做好混凝土配料、底板分析以及外部環(huán)境控制的同時，結(jié)合國內(nèi)外水庫防險加固設(shè)計經(jīng)驗、技術(shù)，對自身進(jìn)行完善，從根本上增加水庫除險加固設(shè)計經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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