淺談水閘工程的施工技術(shù)及控制要點(diǎn)

陳甫江

摘要：水閘是一種常見的水利工程.以堤圍、各類水閘、電排站為代表的水利工程設(shè)施，在水利水電工程中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，可用于完成灌溉、排澇、防洪、給水等多種任務(wù)。文章就水閘施工中的底板施工、閘墩施工、接縫止水施工及閘門施工進(jìn)行論述，希望能為類似工程的施工提供參考。

關(guān)鍵詞：水閘；施工；質(zhì)量

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)在水利上的投資也日趨增多，尤其是涉及到防洪抗災(zāi)及人民生命財(cái)產(chǎn)安全的工程尤為重視。水閘是指修建在河道、渠道或湖、?？?，利用閘門控制流量和調(diào)節(jié)水位的水工建筑物。水閘施工一般可分為三個(gè)階段，即準(zhǔn)備階段、全面施工階段、尾工階段。準(zhǔn)備階段主要抓工場(chǎng)布置、工房搭蓋、導(dǎo)流措施、大宗器材運(yùn)輸和加工、閘塘開挖工程及組織職工熟悉圖紙等項(xiàng)工作。由于承擔(dān)著引水和排澇功能的水閘工程對(duì)于當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的作用越來越重要，必須要高度重視水閘工程的施工管理工作，樹立質(zhì)量意識(shí)、責(zé)任意識(shí)，致力于構(gòu)建科學(xué)高效的工程項(xiàng)目質(zhì)量管理制度和質(zhì)量保證體系。

1水閘設(shè)計(jì)的一般理論分析

所謂水閘主要是指那些利用閘門擋水和泄水的中低水頭水工建筑物。水閘在水利工程中的應(yīng)用十分廣泛，多建于河道、渠系、水庫湖泊及濱海地區(qū)。隨著建閘技術(shù)的不斷提高以及建筑材料等類型的日益增多，水閘建設(shè)也日益增多。當(dāng)前水閘的建設(shè)呈現(xiàn)出形式多樣化、結(jié)構(gòu)輕型化、施工裝配化、操作自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化等特點(diǎn)。另外，水閘按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分成許多不同的類型，比如按照所承擔(dān)的主要任務(wù)可以劃分為節(jié)制閘、進(jìn)水閘、沖沙閘、分洪閘、排水閘等等。就結(jié)構(gòu)而言，水閘由閘室、上游連接段和下游連接段組成。

水閘施工時(shí)，要著重做好以下幾方面的設(shè)計(jì)和管理控制工作。第一，閘址和閘檻高程的選擇。在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)和施工時(shí)，要綜合考慮地貌、泥沙、水流、等各方面要素。一般而言，閘址一般應(yīng)設(shè)于水流平順、河床及岸坡穩(wěn)定、地基堅(jiān)硬密實(shí)、抗?jié)B穩(wěn)定性好、場(chǎng)地開闊的河段。閘檻高程的選定，應(yīng)與過閘單寬流量相適應(yīng)。在水利樞紐中，應(yīng)根據(jù)樞紐工程的性質(zhì)及綜合利用要求，統(tǒng)一考慮水閘與樞紐其他建筑物的合理布置，確定閘址和閘檻高程。第二，水力設(shè)計(jì)。根據(jù)水閘運(yùn)用方式和過閘水流形態(tài)，按水力學(xué)公式計(jì)算過流能力，確定閘孔總凈寬度。結(jié)合閘下水位及河床地質(zhì)條件，選定消能方式。水閘多用水躍消能，通過水力計(jì)算，確定消能防沖設(shè)施的尺度和布置。估算判斷水閘投入運(yùn)用后，由于閘上下游河床可能發(fā)生沖淤變化，引起上下游水位變動(dòng)，從而對(duì)過水能力和消能防沖設(shè)施產(chǎn)生的不利影響。大型水閘的水力設(shè)計(jì)，應(yīng)做水力模型試驗(yàn)驗(yàn)證。第三，防滲排水設(shè)計(jì)。根據(jù)閘上下游最大水位差和地基條件，并參考工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定地下輪廓線（即由防滲設(shè)施與不透水底板共同組成滲流區(qū)域的上部不透水邊界）布置，須滿足沿地下輪廓線的滲流平均坡降和出逸坡降在允許范圍以內(nèi)，并進(jìn)行滲透水壓力和抗?jié)B穩(wěn)定性計(jì)算。在滲流出逸面上應(yīng)鋪設(shè)反濾層和設(shè)置排水溝槽（或減壓井），盡快地、安全地將滲水排至下游。兩岸的防滲排水設(shè)計(jì)與閘基的基本相同。第四，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)運(yùn)用要求和地質(zhì)條件，選定閘室結(jié)構(gòu)和閘門形式，妥善布置閘室上部結(jié)構(gòu)。分析作用于水閘上的荷載及其組合，進(jìn)行閘室和翼墻等的抗滑穩(wěn)定計(jì)算、地基應(yīng)力和沉陷計(jì)算，必要時(shí)，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究確定地基處理方案。對(duì)組成水閘的各部建筑物（包括閘門），根據(jù)其工作特點(diǎn)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。

2底板施工

閘室地基處理后，對(duì)于軟基應(yīng)鋪素混凝土墊層8～10cm，以保護(hù)地基，找平基面。墊層養(yǎng)護(hù)7d后即在其上放出底板的樣線。首先進(jìn)行扎筋和立模，距樣線隔混凝土保護(hù)層厚度放置樣筋，在樣筋上分別畫出分布筋和受力筋的位置并用粉筆標(biāo)記，然后依次擺上設(shè)計(jì)要求的鋼筋，檢查無誤后用絲扎扎好，最后墊上事先預(yù)制好的保護(hù)層墊塊以控制保護(hù)層厚度。上層鋼筋是通過綁扎好的下層鋼筋上焊上三角架后固定的，齒墻部位彎曲鋼筋是在下層鋼筋綁扎好后焊在下層鋼筋上的，在上層鋼筋固定好后再焊在上層鋼筋上。立模作業(yè)可與扎筋同時(shí)進(jìn)行，底板模板一般采用組合鋼模，模板上口應(yīng)高出混凝土面10～20cm，模板固定應(yīng)穩(wěn)定可靠。模板立好后標(biāo)出混凝土面的位置，便于澆筑時(shí)控制澆筑高程。

一般中小型水閘采用手推車或機(jī)動(dòng)翻斗車等運(yùn)輸工具運(yùn)送混凝土入倉(cāng)，或采用泵送砼，且須在倉(cāng)面設(shè)腳手架。腳手架由預(yù)制混凝土撐柱、鋼管、腳手板等構(gòu)成。支柱斷面一般為15cmx15cm，配4根直徑6mm架立筋，高度略低于底板厚度，其上預(yù)留三個(gè)孔，其中孔1內(nèi)插短鋼筋頭和底層鋼筋焊在一起，孔2內(nèi)插短鋼筋頭和上層鋼筋焊在一起，增加穩(wěn)定性，孔3內(nèi)穿鐵絲綁扎在其上的腳手鋼管上。撐柱間的縱橫間距應(yīng)根據(jù)底板厚度、腳手架布置和鋼筋架立等因素通過計(jì)算確定。撐柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與澆筑部位相同或，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后使用；斷裂、殘缺者不得使用，柱表面應(yīng)鑿毛并沖洗干凈。

底板倉(cāng)面的面積較大，采用平層澆筑法易產(chǎn)生冷縫，一般采用斜層澆筑法，這時(shí)應(yīng)控制混凝土坍落度在4cm以下。為避免進(jìn)料口的上層鋼筋被砸變形，一般開始澆筑混凝土?xí)r，該處上層鋼筋可暫不綁扎，待混凝土澆筑面將要到達(dá)上層鋼筋位置時(shí)，再進(jìn)行綁扎，以免因校正鋼筋變形而延誤澆筑時(shí)間。

為方便施工，一般穿插安排底板與消力池的混凝土澆筑。由于閘室部分重量大，沉陷量也大，而相鄰的消力池重量較輕，沉陷量也小。如兩者同時(shí)澆筑，較大的不均勻沉陷會(huì)將止水片撕裂，為此一般在消力池靠近底板處留一道施工縫，將消力池分成大小兩部分。當(dāng)閘室已有足夠沉陷后即澆筑消力池二期混凝土，在澆筑消力池二期混凝土前，施工縫應(yīng)注意進(jìn)行鑿毛沖洗等處理。

3閘墩施工

水閘閘墩的特點(diǎn)是高度大、厚度薄、模板安裝困難，工程面狹窄，施工不便，在門槽部位鋼筋密、預(yù)埋件多，干擾大。所以閘墩的立模與混凝土澆筑是施工中的主要問題。

3.1閘墩模板安裝

為使閘墩混凝土一次澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)高程，閘墩模板不僅要有足夠的強(qiáng)度而且要有足夠的剛度。所以閘墩模板安裝以往采用“鐵板螺栓、對(duì)拉撐木”的立模支撐方法。此法雖需耗用大量木材、鋼材、工序繁多，但對(duì)中小型水閘施工仍較為方便。由于滑模施工方法在水利工程上的應(yīng)用，目前有條件的施工單位，閘墩混凝土澆筑逐漸采用滑模施工。

（1）“鐵板螺栓、對(duì)拉撐木”的模板安裝。立模前，應(yīng)準(zhǔn)備好兩種固定模板的對(duì)銷螺栓：一種是兩端都絞線的圓鋼，直徑可選用12mm、16mm或18mm，長(zhǎng)度大于閘墩厚度并視實(shí)際安裝需要確定；另一種是一端絞線，另一端焊接一塊5mmx40mmx400mm扁鐵的螺栓，扁鐵上鉆兩個(gè)圓孔，以便固定在對(duì)拉撐木上，還要準(zhǔn)備好等于墩墻厚度的毛竹管或預(yù)制空心的混凝土撐頭。閘墩立模時(shí)，其兩側(cè)模板要同時(shí)相對(duì)進(jìn)行。先立平直模板，次立墩頭模板。在閘底板上架立第一層模板時(shí)，上口必須保持水平。在閘墩兩側(cè)模板上，每隔1m左右鉆與螺栓直徑相應(yīng)的圓孔，并于模板內(nèi)側(cè)對(duì)準(zhǔn)圓孔撐以毛竹管或混凝土撐頭，然后將螺栓穿入，且端頭穿出橫向雙夾圍囹和豎直圍囹木，然后用螺帽擰緊在豎直圍圖木上。鐵板螺栓帶扁鐵的一端與水平對(duì)拉撐木相接，與兩端均絞絲的螺栓要相間布置。在拉撐木與豎直圍囹木之間要留有10cm空隙，以便用木楔校正對(duì)拉撐木的松緊度。對(duì)拉撐木是為了防止每孔閘墩模板的歪斜與變形。若閘墩不高，可每隔二根對(duì)銷螺栓放一根鐵板螺栓。當(dāng)水閘為三孔一聯(lián)整體底板時(shí)，則中孔可不予支撐。在雙孔底板的閘墩上，則宜將兩孔同時(shí)支撐，這樣可使3個(gè)閘墩同時(shí)澆筑。

（2）翻模施工。由于鋼翻模在水利工程上的應(yīng)用，施工人員依據(jù)滑模的施工特點(diǎn)，發(fā)展形成了使用于閘墩施工的翻模施工法。立模時(shí)一次至少3層，當(dāng)?shù)?層模板內(nèi)混凝土澆至腰箍下緣時(shí)，第1層模板內(nèi)腰箍以下部分的混凝土須達(dá)到脫模強(qiáng)度（98 kPa為宜），這樣便可拆除第一層，去架立第4層模板，并綁扎鋼筋。以此類推，保持混凝土澆筑的連續(xù)性，以避免產(chǎn)生冷縫。

3.2閘墩混凝土澆筑

閘墩模板立好后，隨即進(jìn)行清倉(cāng)工作。用壓力水沖洗模板內(nèi)側(cè)和閘墩底面，污水由底層模板上的預(yù)留孔排出。清倉(cāng)完畢堵塞小孔后，即可進(jìn)行混凝土澆筑。閘墩混凝土的澆筑，主要是解決好兩個(gè)問題：一是每塊底板上閘墩混凝土的均衡上升；二是流態(tài)混凝土的入倉(cāng)及倉(cāng)內(nèi)混凝土的鋪筑。為了保證混凝土的均衡上升，運(yùn)送混凝土入倉(cāng)時(shí)應(yīng)很好地組織，使在同一時(shí)間運(yùn)到同一底塊各閘墩的混凝土量大致相同。為防止流態(tài)混凝土從一定高度下落時(shí)產(chǎn)生離析，應(yīng)在倉(cāng)內(nèi)設(shè)置溜管，可每隔（2～3）m設(shè)置一組。由于倉(cāng)內(nèi)工作面窄，澆搗人員走動(dòng)困難，可把倉(cāng)內(nèi)澆筑面劃分成幾個(gè)區(qū)段，每區(qū)段內(nèi)固定澆搗工人，這樣可提高功效。每坯混凝土厚度可控制在30cm左右。小型水閘閘墩澆筑時(shí)，工人一般在模板外側(cè)，澆筑組織較為簡(jiǎn)單。

4止水設(shè)施的施工

為了適應(yīng)地基的不均勻沉降和伸縮變形，在水閘設(shè)計(jì)中均設(shè)置溫度縫與沉陷縫，并常用沉陷縫代溫度縫作用?？p有鉛直和水平的兩種，縫寬一般為1.0～2.5cm。縫中填料及止水設(shè)施，在施工中應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確保質(zhì)量。

4.1沉陷縫填縫的施工

沉陷縫的填充材料，常用的有瀝青油毛氈，瀝青杉木板及瀝青蘆席等多種。其安裝方法有以下兩種：

（1）將填充材料用鐵釘固定在模板內(nèi)側(cè)后，再澆混凝土，這樣拆模后填充材料即可貼在混凝土上，然后立沉陷縫的另一側(cè)模板和澆混凝土。如果沉陷縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)需要同時(shí)澆灌，則沉陷縫的填充材料在安裝時(shí)要豎立得平直，澆灌時(shí)沉陷縫兩側(cè)流態(tài)混凝土的上升高度要一致。

（2）先在縫的一側(cè)立模澆混凝土，并在模板內(nèi)側(cè)預(yù)先釘好安裝填充材料的長(zhǎng)鐵釘數(shù)排，并使鐵釘?shù)?/3留在混凝土外面，然后安裝填料、敲彎鐵尖，使填料固定在混凝土面上，再立另一側(cè)模板和澆混凝土。若閘墩沉陷縫兩側(cè)的混凝土要同時(shí)澆筑，可借固定模板用的預(yù)制混凝土塊和對(duì)銷螺栓夾緊，使填充材料豎立平直，澆筑時(shí)混凝土面上升要均衡。

4.2止水的施工

凡是位于防滲范圍內(nèi)的縫，都有止水設(shè)施。

（1）水平止水。水平止水大都采用塑料止水帶，其安裝與沉陷縫填料的安裝方法一樣。

（2）垂直止水。止水部分的金屬片，重要部位用紫銅片，一般用紫銅片、鍍鋅鐵皮或鍍銅鐵皮等。對(duì)于需灌注瀝青的止水型式，可按照瀝青井的形狀預(yù)制混凝土槽板，每節(jié)長(zhǎng)度可為0.3-0.5m左右，與流態(tài)混凝土的接觸面應(yīng)鑿毛，以利結(jié)合。安裝時(shí)需用水泥砂漿膠結(jié)，隨縫的上升分段接高。瀝青井的瀝青可一次灌注，也可分段灌注。止水片接頭要進(jìn)行焊接。

（3）接縫交叉的處理。接縫交叉有兩類，一類是垂直縫與水平縫的交叉，稱為“垂直交叉”；另一類是水平縫與水平縫的交叉，稱為“水平交叉”。交叉處止水片的連接方式有柔性連接與剛性連接兩種。前者是在交叉處止水片就位后，外包以瀝青塊體；后者是將金屬止水片適當(dāng)裁剪，然后再用氣焊焊接。工程中多根據(jù)交叉類型及施工條件來決定止水片的連接方法。對(duì)于“垂直交叉”，一般用柔性連接，對(duì)于“水平交叉”，則多采用剛性連接。

5閘門施工

中、小型水閘閘門槽施工可采用預(yù)埋一次成型法或先留槽牙澆二期混凝土兩種方法。一次成型法是將導(dǎo)軌事先鉆孔，然后預(yù)埋在門槽模板的內(nèi)側(cè)。閘墩澆筑時(shí)，導(dǎo)軌即澆入混凝土中。二期混凝土法是在澆第一期混凝土?xí)r，在門槽位置留出一個(gè)較門槽寬的槽位，在槽內(nèi)預(yù)埋設(shè)計(jì)要求的開腳螺栓或錨筋，作為安裝導(dǎo)軌時(shí)的固定點(diǎn)；待一期混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，用螺栓或電焊將導(dǎo)軌位置固定，調(diào)整無誤后，再用二期混凝土回填預(yù)留槽。門槽及導(dǎo)軌必須鉛直無誤，所以在立模及澆筑過程中應(yīng)隨時(shí)用吊錘校正。門槽較高時(shí)，吊錘易上下晃動(dòng)，可在吊錘下部放一油桶，使垂球浸入粘度較大的機(jī)油中。閘門底檻設(shè)在閘底板上，在施工初期澆筑底板時(shí)，底部預(yù)埋件往往不能準(zhǔn)時(shí)加工供貨，所以常在閘底板上留槽，以供澆筑二期混凝土。

6結(jié)語

水閘工程在整個(gè)水利工程施工過程當(dāng)中占有十分重要的地位，對(duì)于水利工程總體質(zhì)量具有十分重要的作用。為了確保水利工程整體功能的充分發(fā)揮，要做好水閘工程的施工工作。相關(guān)的施工人員在長(zhǎng)期的施工實(shí)踐當(dāng)中應(yīng)該注意積累相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)，不斷地提升自身的專業(yè)素養(yǎng)，為我國(guó)水利事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。