引黃水閘工程施工技術(shù)

王彥莉，佛芝樺，陳菲菲

(封丘縣水利局，河南 封丘 453300)

0 引言

在中國水利事業(yè)快速發(fā)展的今天，水閘已經(jīng)成為應(yīng)用較多的水利設(shè)施，其作用不可替代。水閘是最為基礎(chǔ)性的水利工程設(shè)施，也是重要的擋水與泄水設(shè)施，水閘施工技術(shù)直接影響著工程建設(shè)的質(zhì)量和進度。很多水閘工程的質(zhì)量問題多是由施工技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)、施工不規(guī)范所造成的。在實際的施工過程中，必須要嚴(yán)格遵循相應(yīng)的施工要求，不斷提高水閘施工技術(shù)的質(zhì)量和效率，才能將水利工程的作用最大化發(fā)揮出來。

1 工程概況

引黃水閘工程大都修建于20世紀(jì)七八十年代，位于新鄉(xiāng)市，地處黃河下游、黃河大堤北岸,上接焦作武陟、下連濮陽渠村。從1958年至2008年修建、改建引黃水閘10座,設(shè)計流量255 m3/s,設(shè)計灌溉面積29.47萬hm2。2005年至2014年完成水閘安全鑒定9座,其二類水閘1座,三類水閘6座,四類水閘2座。

工程建設(shè)范圍包含河道疏浚工程，全長約4.10 km；河兩岸綠化及園林附屬工程，工程范圍南北方向長約2.10 km，向東方向?qū)?0 m，向西方向?qū)?0 m；市政道路橋梁工程，全長330 m。

此次水閘工程，為一孔節(jié)制閘，門口寬13.60 m，閘室長13.50 m，底坎標(biāo)高27.00 m，門型采用鋼壩閘。水閘工程等別為Ⅳ等，水閘及內(nèi)外河側(cè)翼墻等主要建筑物為4級水工建筑物。設(shè)計最高擋水位上下游均為29.50 m，設(shè)計常水位上下游均為29.00 m。水閘工程建筑部分范圍包含配電間、結(jié)構(gòu)、電氣、給排水及裝修工程，設(shè)配電間一間，總建筑面積22.50 m2，為單體框架結(jié)構(gòu)一層建筑，建筑高度3.94 m，使用年限50 a，房屋抗震設(shè)防等級為7度，屋面防水等級為Ⅰ級。

2 工程區(qū)氣象與地質(zhì)情況

2.1 水文情況

項目區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，暖濕多雨，四季分明，區(qū)域多年平均氣溫為16.50℃。月平均氣溫以7月最高，歷年月平均氣溫為28.70℃，極端最高氣溫為39.60℃；1月氣溫最低，月平均氣溫為4.00℃，極端最低氣溫為零下16.30℃。

2.2 環(huán)境地質(zhì)情況

近年來由于城市建設(shè)，部分建筑垃圾被排放到河道內(nèi)，周圍居民較多，其河道內(nèi)由于長期被傾倒生活垃圾、排放生活污水，最為主要的是河道內(nèi)幾乎所有區(qū)域均被人工圍做魚塘，河道內(nèi)淤泥淤積嚴(yán)重且含有大量有機質(zhì)，根據(jù)現(xiàn)場鉆孔取樣，工程區(qū)內(nèi)所有分段中所取淤泥樣本均有較刺鼻腥臭味。

3 工程施工

3.1 水閘上游防沖槽段、海漫段

土方工程：基坑開挖前，外運土方填筑圍堰(頂寬3 m，高度1.60 m、坡比1∶3)，采取分層填筑推土機碾壓的方式進行，圍堰填筑完成后，水泵抽排基坑積水?；娱_挖采用反鏟挖掘機裝自卸車的形式進行，基坑開挖過程中，沿基坑外圍布設(shè)2個降水井，采用水泵抽排使地下水位降低至開挖面0.50 m以下，在開挖至設(shè)計高程(26.50)前預(yù)留30 cm采用人工開挖，不使原狀土受到擾動和浸泡。海漫段邊坡順著下坡方向切土開挖，清除坡面雜草、亂泥、浮土后，按設(shè)計坡比1∶1.50進行修坡，夯實坡面。防沖槽開挖至設(shè)計高程25.50，成梯形斷面(底寬900 mm，坡比1∶1)。

塊石鋪筑：施工前進行測量放樣，明確標(biāo)示塊石鋪筑范圍和鋪筑高程，塊石選用無風(fēng)化且不易風(fēng)化的粗加工巖石，均通過現(xiàn)場驗收，石料等級符合施工規(guī)范要求。塊石鋪筑前，先將石料上的泥垢沖洗干凈，鋪筑時保持塊石表面濕潤，從地基中部向兩側(cè)、從低至高的順序錯縫鋪筑，確保無豎、橫向通縫，同時在鋪筑過程中按縱橫間距1.50 m布設(shè)孔徑75 mm的排水孔。鋪筑完成后，塊石之間形成上大下小縫隙(縫寬均>5 cm)，以利混凝土灌注及振搗密實。鋪蓋表面大致平整，相鄰塊石高差<20 mm。

混凝土灌砌施工:灌縫前先清縫，用水沖凈并保持縫槽內(nèi)濕潤。灌筑混凝土外購C20商品混凝土，采用混凝土輸送泵車進行灌縫。灌縫時，混凝土分次向縫內(nèi)灌注的同時，采用鋼筋搗插捧進行人工搗插直到灌縫飽滿密實。在灌砌完成后及時進行養(yǎng)護，保持外露面的濕潤。

3.2 水閘消力池、閘室段

土方工程：基坑開挖前，測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙放樣出開挖邊線，以木樁石灰白線標(biāo)記?；娱_挖采用反鏟挖掘機裝自卸車的形式自上而下分層分段依次進行，不允許在開挖范圍的上側(cè)棄土，土方及建筑材料等應(yīng)遠(yuǎn)離基坑堆放，應(yīng)距基坑坑邊≥10 m，堆置高度不超過2 m。施工中隨時作成一定的坡勢，以利排水。開挖過程中經(jīng)常校核測量開挖平面位置、標(biāo)高、邊坡坡度等是否符合圖紙要求。在開挖至設(shè)計高程前預(yù)留30 cm采用人工開挖，不使原狀土受到擾動和浸泡。土方回填采用粉質(zhì)黏土或黏土，小型壓實機具分層夯實，每層厚度≤30 cm，壓實度≥0.91。

水泥攪拌樁：根據(jù)設(shè)計要求，攪拌樁施工采用“兩噴三攪”的成樁工藝。首先按照測放的樁位將樁機移至樁位上，樁尖對準(zhǔn)樁位，平面偏差≤5 cm，調(diào)整機身垂直度，樁身垂直偏差≤1/200，樁徑偏差≤4%。其次按照設(shè)計的水泥摻入比、樁長，將計算出的42.5普通硅酸鹽水泥用量放入攪拌池中，加水進行攪拌制備漿液。攪拌樁機配置專門的加壓裝置并將樁機鉆頭尖部對準(zhǔn)樁位攪拌下鉆至設(shè)計樁底后，打開送漿泵閥門送漿至出漿口，用流量泵控制輸漿速度，使注漿泵出口壓力保持在0.40～0.60 MPa，噴漿座底30 s，使?jié){液完全到達樁端后，邊攪拌提升邊送漿，至樁頂標(biāo)高后，第二次一邊攪拌下鉆一邊噴漿至設(shè)計樁底標(biāo)高后再邊攪拌提升邊送漿。整個過程均需均勻噴漿，隨時抽查水泥漿液比重，每工作班≥4次。攪拌機噴漿提升速度和次數(shù)必須符合施工工藝要求，應(yīng)有專人記錄攪拌機每延米下沉和提升的時間，記錄來漿和停槳的時間，深度記錄誤差≤5 cm，時間記錄誤差≤5 s。樁頂高程應(yīng)超高50 cm，樁底高程應(yīng)超深10～20 cm。基樁施工完成28 d后進行承載力載荷試驗和基樁鉆芯試驗，均檢測合格。

水閘主體結(jié)構(gòu)施工流程：墊層混凝土澆筑→底板放線→底板鋼筋制作安裝→底板橫向止水帶安裝→底板、閘墩至底部施工縫模板安裝→底板、閘墩至底部施工縫混凝土澆筑→閘墩、墻鋼筋制作安裝→豎向止水安裝→閘墩、墻模板安裝→閘墩、墻混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護、拆?！喜拷Y(jié)構(gòu)施工→土方回填。

3.3 水閘下游防沖槽段、海漫段

3.3.1 土方工程

基坑開挖采用反鏟挖掘機裝自卸車的形式進行，基坑開挖過程中，沿基坑外圍布設(shè)2個降水井，采用水泵抽排使地下水位降低至開挖面0.50 m以下，在開挖至設(shè)計高程(26.50)前預(yù)留30 cm采用人工開挖，不使原狀土受到擾動和浸泡。海漫段邊坡順著下坡方向切土開挖，清除坡面雜草、亂泥、浮土后，按設(shè)計坡比1∶1.50進行修坡，夯實坡面。防沖槽開挖至設(shè)計高程25.50，成梯形斷面(底寬900 mm，坡比1∶1)。

3.3.2 灌砌塊石

在基礎(chǔ)開挖完成以后，依次在建基面鋪設(shè)250 g/m2無紡?fù)凉げ肌?00 mm厚黃沙、100 mm厚碎石墊層、油毛氈，最后進行300 mm厚C20細(xì)石混凝土灌砌塊石施工。塊石選用無風(fēng)化且不易風(fēng)化的粗加工巖石，石料等級符合施工規(guī)范要求，最小邊長≥200 mm，最小厚度≥270 mm。鋪筑時，保持塊石表面濕潤，從地基中部向兩側(cè)、從低至高的順序錯縫鋪筑，確保無豎向及橫向通縫，同時在鋪筑過程中按縱橫間距1.50 m布設(shè)孔徑為75 mm的排水孔。鋪筑完成后，塊石之間形成上大下小縫隙(縫寬均>5 cm)，以利于混凝土灌注及振搗密實。鋪蓋表面大致平整，相鄰塊石高差<20 mm。塊石鋪筑完成以后采用C20細(xì)石混凝土灌砌施工?；炷料蚩p內(nèi)灌注的同時，采用鋼筋搗插捧進行人工搗插直到灌縫飽滿密實。在灌砌完成后及時進行養(yǎng)護，保持外露面的濕潤。

3.3.3 預(yù)制方樁

首先進行場地平整，待預(yù)制方樁達到設(shè)計強度的100%后，將預(yù)制方樁吊運至施工區(qū)域。打樁前應(yīng)校核點位，確保點位正確的情況下，方可開始沉樁。沉樁過程中應(yīng)嚴(yán)格控制樁身垂直度，沉樁過程應(yīng)慢速但不可中途停錘，隨時觀察并糾正樁位，以確保沉樁位置偏差滿足規(guī)范要求。當(dāng)樁頭破碎、樁身傾斜、跑位、地面隆起或水平位移過大時立即停止作業(yè)。預(yù)制方樁施打完畢后，樁頂450 mm長范圍內(nèi)混凝土鑿除，外漏主筋及50 mm長樁頂混凝土未鑿除段澆入底板內(nèi)。

3.3.4 下游翼墻

施工前采用機械清淤至設(shè)計基礎(chǔ)高程并整平，經(jīng)翻曬1-2 d后，進行上部作業(yè)。首先進行下游翼墻墊層施工，采用10 cm厚C10素混凝土澆筑；其次進行承臺鋼筋混凝土施工；最后進行翼墻墻身鋼筋混凝土澆筑。

3.4 沙河水閘金屬結(jié)構(gòu)安裝工程

3.4.1 啟閉機安裝施工方法

①啟閉機埋件安裝：確保埋件中心線及高程準(zhǔn)確無誤→②啟閉機吊裝：吊裝前應(yīng)檢查起重機狀況、起重噸位、起重半徑、安全保護裝置并進行試吊→③電氣設(shè)備安裝：嚴(yán)格按圖紙和規(guī)范要求正確接線，布線整齊→④啟閉機試運行：檢查電氣回路中每個元件和設(shè)備是否動作正確，電動機轉(zhuǎn)動方向是否正確，限位開關(guān)、保護裝置及連鎖裝置是否安全可靠。

3.4.2 閘門埋件安裝施工方法

①底坎安裝：以孔口中心線、設(shè)計高程及里程控制安裝底坎埋件，控制誤差在±2 mm→②護角兼作側(cè)軌安裝：利用經(jīng)緯儀和鋼尺調(diào)整軌道的垂直度、位置、高程及門槽寬度→③二期混凝土澆筑：門槽埋件處支承較多，間隙較小，二期混凝土澆筑過程中嚴(yán)格控制一次投料數(shù)量。

3.4.3 閘門門體安裝施工方法

①閘門定位：確定支鉸座位置、連接底轉(zhuǎn)軸→②閘門安裝：將閘門整體擺放水平與底轉(zhuǎn)軸螺栓孔相對應(yīng)，門葉與門葉按順序連接、調(diào)整并擰緊門葉連接軸栓→③水封安裝：確保底止水、側(cè)止水嚴(yán)密，壓縮量上下均勻→④閘門調(diào)試及試運行：全行程啟閉試驗過程中檢查底軸、支鉸等轉(zhuǎn)動部位情況，應(yīng)做到啟閉過程平穩(wěn)無卡阻，閘門左右兩側(cè)同步，拉桿裝置無異常情況，水封橡皮無損傷。

3.5 水閘電氣設(shè)備安裝工程

3.5.1 配電箱安裝施工方法

①配電箱安裝：配電箱安裝方式為落地安裝，采用不銹鋼外殼，柜體與基礎(chǔ)型鋼連接應(yīng)牢固，檢查線路是否松脫、電器元件是否損壞；面板上設(shè)有每臺設(shè)備的開、停按鈕，開、停指示和故障指示，具有各種安全保護連鎖裝置→②盤柜試驗調(diào)整：進線處裝設(shè)I級試驗電涌保護器，分別模擬試驗控制、連鎖、操作、繼電保護和信號動作→③送電試運行：檢查變壓器是否有電，查看電壓表三相是否電壓正常，送電空載運行。

3.5.2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)安裝施工方法

①管路敷設(shè)→②分線箱安裝：分線箱安裝高度符合規(guī)范要求，將引線與盒內(nèi)導(dǎo)線用端子作過渡壓接→③線路敷設(shè)：布放線纜應(yīng)排列整齊，不擰絞，盡量減少交叉，不同電壓的線纜分類綁扎→④終端設(shè)備安裝：攝像機護罩及支架固定安裝在監(jiān)視目標(biāo)附近不宜受外界損傷、不影響設(shè)備運行的地方→⑤機房設(shè)備安裝：視頻控制主機及錄像機安裝位置符合設(shè)計要求，附件完整、無損傷，臺內(nèi)接插件和設(shè)備接觸可靠、無扭曲脫落現(xiàn)象→⑥設(shè)備接線、調(diào)試：機房設(shè)備采用專用導(dǎo)線將各設(shè)備進行連接，各支路導(dǎo)線線頭壓接好，設(shè)備及屏蔽線壓接好保護地線；安裝完畢后，對所有設(shè)備進行通電聯(lián)調(diào)。

3.5.3 避雷接地安裝施工方法

①人工接地體安裝：將人工接地體打入地中并敷設(shè)接地扁鋼→②接地干線安裝：接地干線應(yīng)與接地體連接的扁鋼相連接→③避雷針及支架制作安裝：避雷針應(yīng)垂直安裝牢固，焊接符合要求→④防雷引下線敷設(shè)：引下線沿建筑外墻敷設(shè)，所有正常不帶電的電氣設(shè)備金屬外殼、穿線鋼管、金屬欄桿、金屬構(gòu)件、盤柜及電纜支架均可靠接地→⑤避雷網(wǎng)安裝：避雷網(wǎng)應(yīng)平直、牢固，不應(yīng)有高低起伏和彎曲現(xiàn)象→⑥均壓環(huán)安裝避雷接地系統(tǒng)采用TN-S制，所有進出建筑物的金屬管道均進行總等電位聯(lián)結(jié)。

3.5.4 電氣照明安裝施工方法

①管線敷設(shè)：管線敷設(shè)時應(yīng)排列整齊、不宜交叉，應(yīng)加以固定并及時裝設(shè)標(biāo)志牌→②管內(nèi)穿線：不同系統(tǒng)、不同回路的導(dǎo)線嚴(yán)禁穿插在同一根保護管內(nèi)，導(dǎo)線在保護管內(nèi)不得有接頭和扭結(jié)；并列敷設(shè)的電纜，接頭的位置應(yīng)相互錯開→③燈具安裝：燈具安裝要垂直，所有燈具的金屬外殼或底座必須與PE線連接，可靠接地→④調(diào)試：通電前檢查供電線路的容量是否符合被調(diào)試線路的要求，測試供電線路的電壓是否在允許值范圍內(nèi)。

3.6 水閘配電間結(jié)構(gòu)

配電間磚混結(jié)構(gòu)施工方法：①配電間底板結(jié)構(gòu)：墊層采用10 cm厚C20素混凝土，結(jié)構(gòu)采用C30鋼筋混凝土→②構(gòu)造柱鋼筋制安、混凝土澆筑→③過梁、圈梁檐溝及屋面結(jié)構(gòu)：檐溝、屋面等嚴(yán)防有滲漏→④墻砌體：室內(nèi)地坪以下采用200厚MU混凝土實心磚，DM10預(yù)拌砂漿砌筑，其余填充墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊，用WM7.5預(yù)拌專用砂漿砌筑，墻厚200 mm→⑤屋面裝修→⑥門窗安裝→⑦室內(nèi)外裝修。

4 結(jié)語

水閘在許多的水利工程項目中都得到了應(yīng)用，包括水庫和一些堤壩中，功能性非常強。由于水閘結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，水閘施工中包含了諸多的施工工序；因此，在水閘施工過程中要嚴(yán)格遵守施工技術(shù)要點，規(guī)范化、高標(biāo)準(zhǔn)的施工作業(yè)，以提升水閘工程的質(zhì)量，發(fā)揮其功能與作用。引黃水閘工程順利實施，極大地改善河道生態(tài)環(huán)境等一系列問題，創(chuàng)造明顯的環(huán)境效益，創(chuàng)造良好的人居環(huán)境。