水利工程水閘除險加固施工工藝研究

吳小軍

（中山市中順大圍工程管理處，廣東 中山528400）

水利工程中的水閘發(fā)揮著重要作用。隨著使用年限的增加，水閘在使用中會伴隨著隱患，因此在采取科學(xué)合理的除險加固措施。除險加固施工工藝要統(tǒng)籌分析相關(guān)因素，確保加固方案的安全、經(jīng)濟并符合相關(guān)要求，保證結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性，確保水閘除險加固后可以充分發(fā)揮工程效益。

1 水閘的病險分析

水閘在使用中會伴隨著多種問題，會存在多種病險，病險水閘的種類歸納為以下幾個方面：

水閘的防洪（擋潮）標(biāo)準(zhǔn)難以滿足要求，如提閘過水時，泄流排澇能力不足，單寬流量超過了下游河床的抗沖刷能力。閘室因頂高程受限，會引發(fā)河水倒灌。部分水閘的建成年代已久，當(dāng)時還缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由于當(dāng)時客觀條件的制約，水文資料模糊或者不準(zhǔn)確；另外由于防洪規(guī)劃發(fā)生調(diào)整，局部地區(qū)出現(xiàn)了下沉現(xiàn)象，閘室高程不足難以滿足防洪防潮的需要。

閘室的穩(wěn)定性難以滿足安全的要求。部分水利工程發(fā)生區(qū)域性沉降，閘體發(fā)生不均勻沉降，這導(dǎo)致閘室本體的抗滑、抗傾以及抗浮安全系數(shù)難以滿足的規(guī)范要求，閘基發(fā)生破壞，工程的安全性和穩(wěn)定性發(fā)生變化。閘室的消能防沖設(shè)施發(fā)生老損。由于管理體制的不完善，許多病險水閘存在閘下沒有設(shè)消能防沖設(shè)施或設(shè)施發(fā)生損毀現(xiàn)象。水閘的閘基連接段發(fā)生滲流破壞。閘基和堤防護坡出現(xiàn)基礎(chǔ)淘空、管涌、流土等現(xiàn)象，引發(fā)滲透。

部分水閘受當(dāng)時技術(shù)與經(jīng)濟條件的制約，混凝土構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)不高，配筋量較低，再加之當(dāng)時施工工藝的限制，發(fā)生碳化、開裂、脫落等現(xiàn)象，為此，針對水閘要檢查強度與碳化情況（表1、表2），以確定混凝土結(jié)構(gòu)的老化破損程度。

2 水利工程水閘除險加固的施工方法

2.1 土方開挖

針對土方開挖，可以采用分層分級自上而下的方式，還要結(jié)合土質(zhì)的特點放坡，平臺面積要留足。每層的開挖深度加以控制，以防發(fā)生坍坡現(xiàn)象。在開挖施工中，要依據(jù)測量進行放樣，開挖邊坡要依據(jù)設(shè)計的工藝，以防止坍方的擴大。為了保證基坑施工的可靠性，要還保證排水效果。排水可以采用潛水泵。在閘室周邊開挖，以保證排水效果，還要設(shè)置足夠容積的集水坑，便于基坑的水全部匯到集水坑。水閘土方開挖時，先開挖閘室段，再開挖上下游連接段，特別針對現(xiàn)狀村莊道路邊坡開挖過程中的邊坡穩(wěn)定，先設(shè)置沉降觀測點，分層分級開挖，最后噴射素混凝土防止坍塌滑坡。

2.2 閘底板、鋪蓋、護底、護坦施工

施工方案要考慮到工程的結(jié)構(gòu)特征，還要結(jié)合進度。施工中可以先澆筑閘室底板，然后完成鋪蓋、護底、護坦，這些工序要依次穿插完成，跳塊澆筑，最后澆筑閘墩，還要依據(jù)設(shè)計要求對底板墩墻的分縫部位加以處理。基礎(chǔ)砼的側(cè)模要保證加固效果。針對直線型構(gòu)件，如閘室閘墩與頂部的砼結(jié)構(gòu)，可以采用木模，用鋼管作為圍令加以支撐，并使用對拉螺栓來加固。針對異形構(gòu)件要采用特殊方法，以保證牢固。當(dāng)基礎(chǔ)得以處理后，檢驗合格后，攤鋪砼墊層，然后安裝模板、，對鋼筋加以綁扎。針對砼閘砼底板的施工，可以采用混凝土，砼的澆筑采用臺階式法，直接泵送到位。入砼后要平倉，使用振搗器加以振搗密實。閘底板必須采用一次澆筑方式，中間不能發(fā)生停頓。針對水閘閘室段底板施工澆筑存在高度差，為保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不設(shè)置施工冷縫，采取一次性澆筑成型。模板支護采用吊模法支護，使用上下雙排螺桿進行拉結(jié)加固，每間隔0.5m 設(shè)置一道拉桿。同時使用鋼絲拉結(jié)底板內(nèi)部鋼筋進行固定保證模板穩(wěn)定性。

表1 混凝土強度檢測表

表2 混凝土碳化檢測值表

2.3 閘墩施工

閘墩作為水閘最為的關(guān)鍵部位，砼的澆筑要保證密實，還要保證表面質(zhì)量，因此在施工要對質(zhì)量加以重點控制。為了消除結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，針對閘墩澆筑要保證不同閘墩的同步立模，并且要一次澆筑到位。完成立模后，要使用模板對稱加以支撐，模板可借助拉桿、拉條等保證加固效果。澆筑操作時，分料入倉要緩慢，還要振搗密實。在砼澆筑中，順著閘墩掛上重鉛錘，可以觀察澆筑中閘墩的偏移情況，可以發(fā)現(xiàn)偏差并及時加以處理，有利于確保工程質(zhì)量。

2.4 針對閘門槽的二期砼施工

施工前，要在放置埋件設(shè)備的堆場內(nèi)檢查要安裝埋件的數(shù)量，還要對尺寸加以測量，對埋件加以清掃等。如果發(fā)現(xiàn)尺寸超標(biāo)或存在缺陷要采取措施消除變形超差或制造缺陷存在的影響。針對金屬結(jié)構(gòu)的施工，在安裝二期埋件前，要檢查一期混凝土插筋情況，測量預(yù)留二期混凝土的尺寸，在方程式中要控制樁號、控制高程，如金屬結(jié)構(gòu)不符合設(shè)計圖的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要與項目單位協(xié)調(diào)。安裝門槽埋件前，要檢查一期混凝土的預(yù)留槽情況，對于一期施工中混凝土存在的預(yù)埋件要加以調(diào)直，如果預(yù)埋件存在缺損或不符合設(shè)計要求，要與施工單位進行研究協(xié)調(diào)，進行補埋。為了保證施工質(zhì)量，混凝土一期與二期的結(jié)合面，要實施鑿毛處理。

環(huán)境溫度會對混凝土的結(jié)構(gòu)與施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。施工中對于溫度沒有加以控制，或者控制效果不好，混凝土結(jié)構(gòu)受到內(nèi)外部溫差的影響，易產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時會有變形發(fā)生?；炷两Y(jié)構(gòu)物本體的強度受到影響。在混凝土施工中，在施工中要分析混凝土的類型，以確定溫度控制方法，還要結(jié)合施工區(qū)域的環(huán)境條件，以發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢。比如澆筑中，對于入模溫度的控制要低于30℃，在冬季入模溫度要高于5℃。在養(yǎng)護期間，要保證混凝土的芯部溫度低于60℃?；炷恋男静颗c表面的溫差要低于20℃?；炷帘砻媾c環(huán)境的溫差要低于15℃?；炷两Y(jié)構(gòu)表面與養(yǎng)護用水的溫差不能高于10℃。在水閘工程中，為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的性能，不同工序的溫度要嚴(yán)格測量，要有把控措施。

結(jié)合門槽設(shè)備的外形尺寸，要提前準(zhǔn)備，要保證臨時鋼支撐要肯足夠數(shù)量的斷面。門槽埋件調(diào)整完成后要實施加固，以控制門槽部位的安裝精度，防止門槽及預(yù)埋件在安裝后發(fā)生變形。安裝前，要加以測量，可以采用精度和性能較高的全站儀。

土建結(jié)構(gòu)圖標(biāo)明的坐標(biāo)、高程、角度等相關(guān)數(shù)據(jù)要加以校核，還要對金屬結(jié)構(gòu)圖的尺寸數(shù)據(jù)加以測量，測量放樣與驗收時的起算參數(shù)加以統(tǒng)一。針對弧形工作門測量內(nèi)容要包括：支承的里程、傾角以及高程，弧門的作用半徑，側(cè)軌存在的偏距以及作用半徑，支鉸中心、底檻與啟閉機機架的有效里程與高程等。針對檢修門測量量包括：主軌、反軌、底檻的里程、高程等數(shù)據(jù)。安裝工作門埋件要可以借助預(yù)埋插筋來固定托架。施工可以將底檻放置于托架上，借助孔口中心線底檻的中心加以調(diào)整；在門槽兩側(cè)的中心線點上掛鋼線來加以調(diào)整，以保證底檻與門槽的對中；借助水準(zhǔn)儀測量底檻的高程。中部每隔0.5m 的距離要設(shè)置一個測量點，達到要求后加固。將主、反軌、門楣吊裝就位，主、反軌、門楣底部可能采用型鋼托起，調(diào)整埋件底部到達設(shè)計位置，借助拉緊器通過焊接使得埋件的上部連接到一期的插筋。在上部線架，使用吊線墜對埋件的垂直度加以調(diào)整，調(diào)整合格后，對于中部可以使用千斤頂或拉緊器加以調(diào)整。然后用盤尺對埋件的中心距與門槽中心距離加以檢測、以確定是否滿足設(shè)計要求，如果發(fā)現(xiàn)超標(biāo)，可將拉緊器焊在側(cè)面加以調(diào)整，達到設(shè)計要求后，還要對埋件加固。隨著土建工程的進度，各門槽的預(yù)埋件在閘門場內(nèi)制作的同時，還要加以安裝。進行安裝前，先按要依據(jù)設(shè)計要求對出門槽中心線與高程點加以測量。在安裝各部件時，使用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼直尺等加以校準(zhǔn)，以將誤差控制在要求范圍內(nèi)。然后澆筑二期砼。結(jié)合施工現(xiàn)場的平面控制點以及基線，借助全站儀測量出各軸線，在各條軸線埋設(shè)樁點。采用外控吊線墜法測量豎向?？梢詫⑹讓拥孛嫠闹艿妮S線點作為基準(zhǔn)點，然后懸吊逐層向上來實現(xiàn)引測,軸線與控制結(jié)構(gòu)的偏差要控制在合理的范圍內(nèi)。支模架結(jié)構(gòu)采用滿堂腳手架結(jié)構(gòu)形式，縱橫向間距90*90,采用一字扣件對接，擰緊扭力矩在40N.m-60N.m 之間。柱澆筑混凝土前，拌和時要考慮到物料的坍落度，防止由于坍落度對混凝土質(zhì)量造成的不利影響。使用添加劑時，加入量要保證準(zhǔn)確。各類材料要充分融合，以保證混凝土結(jié)構(gòu)不同部位的強度均勻。針對不同的澆筑層，要保證前后工序搭接長度與間隔時間的科學(xué)合理；澆筑時還要結(jié)合氣候條件，對原料進行升溫或降溫處理，以保證施工效果。如拌合可用水冷卻降低澆筑溫度。在氣溫較高的天氣施工，要單次澆筑厚度要適當(dāng)減少，還可采用分層澆筑的方式保證散熱效果，通水管也以降溫。

結(jié)束語

除險加固是保證水利工程水閘安全穩(wěn)定運行的有效措施。部分水利工程由于年代久遠，常年在高負荷運行狀態(tài)下，構(gòu)件發(fā)生了老化。對水閘實施除險加固，要結(jié)合實際，制定出合理的施工方案，立足于經(jīng)濟性、安全性、可靠性，為水閘的可靠使用創(chuàng)造有利的條件。