探析水閘工程的設(shè)計(jì)及其施工

劉海波

【摘要】水閘工程由上游連接段、閘室和下游連接段三部分組成，水閘工程設(shè)計(jì)施工需要結(jié)合實(shí)際，對(duì)周圍環(huán)境有一個(gè)詳細(xì)的調(diào)查和研究，對(duì)其設(shè)計(jì)施工的各個(gè)方面都要嚴(yán)格按照要求執(zhí)行，從而保障水閘工程的安全運(yùn)行。本文闡述了水閘工程的作用，對(duì)水閘工程設(shè)計(jì)及其施工進(jìn)行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】水閘工程；作用；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；注意事項(xiàng)；施工要點(diǎn)；施工管理

一、水閘工程的作用

水閘工程的上游連接段作用主要是將水流引入閘室，避免其外流，對(duì)兩岸及河床也起到了保護(hù)作用，防止其被沖刷，同時(shí)還與閘室一起起到了防滲作用；閘室在水閘中處于主要地位，其主要作用是對(duì)水位和流量起到了一定的控制作用，并且防滲防沖，其設(shè)計(jì)包括底板、閘門、閘墩、護(hù)欄和工作橋等；下游連接段主要用來消除過閘水流的剩余能量，將出閘的水流進(jìn)行均勻地分散，從而起到對(duì)流速的減緩作用，避免對(duì)下游的沖刷。

二、水閘工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其注意事項(xiàng)分析

1、水閘工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)。（1）水閘工程的合理選址。水閘工程中的節(jié)制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定的河段。進(jìn)水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩(wěn)定的順直河段或彎道凹岸頂點(diǎn)稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險(xiǎn)工堤段和被保護(hù)的重要城鎮(zhèn)下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢(shì)低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區(qū)和容泄區(qū)的老堤線上。（2）水閘消能防沖設(shè)計(jì)。水閘工程消能設(shè)計(jì)和控制，一般是以閘高水位為基準(zhǔn)，將比基準(zhǔn)高的水位進(jìn)行排除，并且對(duì)于下游的水位要取最低的下限值，這樣做可以保障水閘的建設(shè)順利開展。這種工況下的閘門初始開啟度往往也是消力池深度計(jì)算的控制因素。對(duì)于水閘的防沖設(shè)計(jì)，還有很多方面的計(jì)算不是很明確，很多因素還不能確定，因此還需要我們對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探討。消能防沖是水閘的主要作用和內(nèi)容，在設(shè)計(jì)時(shí)主要包括對(duì)工程的工況和設(shè)施的計(jì)算、控制，對(duì)消力池面積、深度的計(jì)算和控制，以及對(duì)河床沖刷要求能力的計(jì)算等。對(duì)于工況所需要的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求的計(jì)算，在水閘工程設(shè)計(jì)中往往不是能做到完全準(zhǔn)確，因此如何達(dá)到這一要求，是水閘消能防沖設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。

2、水閘工程設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。主要包括：（1）沖刷注意事項(xiàng)。開閘泄水時(shí)，如果水閘下游水位很淺或者是沒有水，在水位差的作用下，就會(huì)加大水流的流速，這種巨大的能量會(huì)對(duì)下游有嚴(yán)重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會(huì)掏空閘基，造成水閘失事。另外，一般在水閘的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘時(shí)開設(shè)過多的閘孔，一旦開啟某一個(gè)閘孔就會(huì)形成折沖水流，這就會(huì)嚴(yán)重沖刷下游河岸，對(duì)水閘的安全和穩(wěn)定性都會(huì)產(chǎn)生影響。（2）沉陷注意事項(xiàng)。如果將水閘建設(shè)在軟土地基上，就會(huì)在水閘自身以及外部的荷載作用下出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時(shí)，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時(shí)，更容易出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象。（3）滲流注意事項(xiàng)。滲流現(xiàn)象就是水閘在進(jìn)行擋水時(shí)造成上下游水位出現(xiàn)差值，在這種作用下，就會(huì)在水閘、閘基與兩岸的連接處出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)滲流，就會(huì)在水閘的底部產(chǎn)生向上的揚(yáng)壓力，這就會(huì)縮小水閘的重力作用，從而使水閘的抗滑穩(wěn)定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現(xiàn)滲流時(shí)也會(huì)帶走一些細(xì)顆粒，這就會(huì)在閘后出現(xiàn)翻砂鼓水的現(xiàn)象。如果嚴(yán)重的話還會(huì)掏空兩岸和閘基。

三、水閘工程的施工要點(diǎn)及其施工管理分析

1、水閘工程的施工要點(diǎn)分析：（1）導(dǎo)流施工要點(diǎn)。水閘工程建設(shè)的導(dǎo)流施工非常重要，必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的擋潮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建造。多數(shù)水閘導(dǎo)流都是通過束窄灘地修建圍堰的方法對(duì)水閘導(dǎo)流方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在方案中對(duì)河流水文特征以及工程地點(diǎn)氣象等條件進(jìn)行掌握與分析，并制定基坑排水措施和攔洪渡汛措施。（2）開挖施工要點(diǎn)。水閘工程施工具有工期長、斷面大等特點(diǎn)，所以在挖掘土石方的過程中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是做好斷面的挖掘工作。要保證開挖的深度達(dá)到要求。保證水閘根基部分的穩(wěn)固性，并防止因?yàn)橥诰驍嗝孢^大導(dǎo)致的混凝土浪費(fèi)，同時(shí)還要防止因?yàn)橥诰驍嗝孢^小而產(chǎn)生對(duì)水閘強(qiáng)度的影響。所以，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工程開挖，進(jìn)而使水閘工程質(zhì)量得到提高。（3）混凝土澆筑要點(diǎn)。水閘工程的混凝土需求量非常大，同時(shí)要保證混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性，所以在水閘工程施工過程中應(yīng)該對(duì)施工中使用的技術(shù)進(jìn)行抽樣檢查，對(duì)混凝土的品質(zhì)進(jìn)行保證。此外，砂石和石子的配比要求也要使設(shè)計(jì)要求得到滿足。

2、水閘工程的施工管理。水閘工程施工管理主要包括：（1）水閘工程施工前的管理。熟悉了解施工方案、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等等文件，尤其對(duì)文件中所規(guī)定的工程施工要求和標(biāo)準(zhǔn)等問題。在工程開展之前，針對(duì)工程圖紙進(jìn)行反復(fù)的校對(duì)和閱讀，防止出現(xiàn)與實(shí)際施工不符合或不便于施工的設(shè)計(jì)。一旦出現(xiàn)不符合或不利于施工的實(shí)際情況應(yīng)該在第一時(shí)間向建設(shè)單位提出，針對(duì)該問題展開探討，最終目的是為了保證設(shè)計(jì)圖紙能夠符合工程開展的要求。施工管理部門應(yīng)該明確分工，切實(shí)做好監(jiān)督和管理工作。（2）施工過程中的管理。第一、做好充分準(zhǔn)備。水閘工程施工準(zhǔn)備階段工作主要包括：施工企業(yè)要制定管理制度、設(shè)計(jì)技術(shù)方案、構(gòu)建質(zhì)量保證體系，并對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格的審查，特別是要保證施工技術(shù)人員的綜合素質(zhì)；要根據(jù)施工中可能存在的問題，研究應(yīng)急預(yù)案；要保證設(shè)計(jì)圖紙的科學(xué)性、客觀性與有效性，對(duì)其要進(jìn)行嚴(yán)格的、詳細(xì)的研究與分析，從而為施工的開展提供可靠的依據(jù)。第二、施工質(zhì)量管理。在水閘工程施工中，管理人員要關(guān)注施工質(zhì)量，將質(zhì)量的管理作為工作的重點(diǎn)，在質(zhì)量有所保證的基礎(chǔ)上，再提高工程的經(jīng)濟(jì)效益，管理人員要培養(yǎng)自身的質(zhì)量意識(shí)，明確施工質(zhì)量的重要意義，并在工作中落實(shí)質(zhì)量理念。（3）施工人員的安全管理。水閘工程施工人員在沒有進(jìn)行相關(guān)的安全培訓(xùn)或考試不合格者，都不能夠進(jìn)入到工程施工現(xiàn)場(chǎng)。所以施工人員只有經(jīng)過嚴(yán)格的施工安全教育，并經(jīng)考試合格后才能進(jìn)行施工作業(yè)。

結(jié)束語

綜上所述，水閘工程設(shè)計(jì)施工是水利工程建設(shè)的重要內(nèi)容，其關(guān)系到整個(gè)水利工程建設(shè)的正常運(yùn)行，關(guān)系到下游居民的健康用水以及生命安全，所以必須對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)及其施工。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志鵬. 關(guān)于水閘設(shè)計(jì)問題的思考與探討[J].中國科技博覽2014