基于水閘設計在水庫加固中的探討

何佳明

摘要：在水利水電工程中的水庫水閘設計道路上，我國已經具有久遠的研究歷史，良好的水閘設計有助于提高其在抗洪、排澇、灌溉、擋潮、航運等方面的作用。因此，本文結合我國水庫除險加固設計中的水閘設計，對混凝土底板配料、水閘底板以及水閘外部環(huán)境進行了簡要的闡述。

關鍵詞：水利水電 水閘 設計

引言：

水利水電工程中的水庫水閘設計十分關鍵，它是水庫做好抗洪、排澇、給水、灌溉等工作的重要設施。因此，在進行水庫水閘設計時，必須結合具體的工程情況進行水閘底板、閘墩、止水設施等設計。然而，由于水利工程中的水閘工程結構構造復雜，設計師在進行水閘設計時尤其應當注意結合現(xiàn)場環(huán)境，設計出合理、優(yōu)質的水閘布局構造。因此必須確保前期搜集的資料的準確性及完整性，才能保障水庫水閘設計的準確性，促進工程項目的順利開展與施工，加強對水閘的設計、施工質量控制，確保閘門運行的安全性及可靠性，真正發(fā)揮水利水電工程抗洪、排澇等作用。

1、除險加固中的底板混凝土配料控制

1.1 混凝土生產

在水庫除險加固中，混凝土生產體系必須在水利工程使用前對其進行校核、保養(yǎng)，在保障計量準確性的同時，從根本上保障混凝土材料配合比始終滿足施工要求，通常混合料、水、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行審核，再進行備用裝袋。另外，在施工現(xiàn)場混凝土配料中，通過嚴格控制配料用量，在機械攪拌中，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、砂進行攪拌。攪拌時間，通常根據投料到材料完成進程，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量，避免生料輸送造成的不良影響，從而進一步保障澆筑質量。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、鋼筋以及預埋件上，同時每隔一段距離用鋼筋支管進行固定；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，為了保障澆筑質量，管理人員必須對前場、后場進行有效協(xié)調，使用對講機對現(xiàn)場施工時間及澆筑速度進行正確調配，從而促進混凝土澆筑過程連續(xù)、緊張、有效的進行，再安排專人對混凝土塌落度、入倉溫度進行正確測定，同時保留壓塊組數。為了保障混凝土倉內沒有鋼筋、模板、雜物、預埋件影響，在澆筑前，必須按相關工序做好準備，在質量檢查的過程中，做好澆筑記錄工作。另外，在底板澆筑前，為了保障底板質量，必須正確劃分施工范圍，遵循混凝土澆筑由遠到近、由西向東的原則，根據混凝土施工順序、厚度、方向進行分層施工；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。

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量。在底層初凝前，進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。

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構，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，變形的約束應力由于結構環(huán)境影響，只有當變形得到一定程度的滿足時，約束應力才能得到有效控制。在整體性自由狀態(tài)下，自身結構不會產生約束應力。原則上允許作為水利工程結構建造的變形條件，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，讓工程約束應力盡量降低。當水利工程結構出現(xiàn)全約束形式時，使用具有足夠拉伸和強度的結構材料，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度，在允許原則的范圍內，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，必須加大設計、運行、材料及維護的研究力度，在不斷完善施工技術的同時，以限制性原則為主體，從根本上做好結構施工。

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生 50%的熱量，或者更多；當工程達到最高溫度時，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，讓外部溫度低于內部溫度，從而讓內部出現(xiàn)峰值。在混凝土升溫結束后，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)；相反內部條件由于散熱能力較差，使得混凝土降溫后造成內部溫度高于外部溫度，形成混凝土溫度梯度，從而導致變形。當內部膨脹受到外部限制影響時，外部收縮由于內部約束影響，從而產生內部拉應力。當混凝土拉應力達到水庫拉應力極限時，裂縫隨之產生。在初期階段裂縫較細，隨著時間以及外部應力影響，不斷變深、擴大，進而出現(xiàn)貫穿現(xiàn)象。在表面溫降、寒潮影響中，由于自身結構影響，使裂縫逐漸加深。因此，在水閘設計中，必須根據施工環(huán)境、施工條件，對水泥用量、品種、澆筑以及溫度進行有效控制。

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、凝結影響，使混凝土不斷進行變形、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，使內部水分蒸發(fā)速度、程度總是小于表面，收縮增大；受內部混凝土影響，當拉應力產生時，表層混凝土增加，干縮性裂縫產生。由于混凝土環(huán)境以及養(yǎng)護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系；當水灰比低于 0.35時，干縮與自身收縮一致，必須認真考慮；當水灰比高于 0.5 時，干縮比和自生收縮可以忽略不計。

3、結語

總之，在水庫除險加固中，水閘設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，結合國內外水庫防險加固設計經驗、技術，對自身進行完善，從根本上增加水庫除險加固設計經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]水庫除險加固中水閘設計分析[C].全國水工金屬結構安全、除險加固技術及運行管理（經驗）研討會論文集，2011：45-46.

[2]李振.水庫除險加固中水閘設計分析[J].城市建設理論研究，2012，（14）.