液壓壩蓄水閘壩兩側(cè)多角度止水鋼板施工工藝

常海春

（高平市河道水庫(kù)技術(shù)中心，山西 晉城 048400）

液壓壩廣泛應(yīng)用于水利景觀工程中，其施工環(huán)境復(fù)雜，壩基各段地質(zhì)情況不一，蓄水閘壩側(cè)墻止水鋼板，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形、后澆混凝土極易開裂、止水裝置多出現(xiàn)滲漏等質(zhì)量問題[1-2]。因此，如何改進(jìn)止水鋼板施工工藝，避免出現(xiàn)工程質(zhì)量問題，確保復(fù)雜施工環(huán)境下的施工進(jìn)度，并做到節(jié)省人、機(jī)、材料耗費(fèi)等，成為亟待解決的問題。

1 工程概況

丹河生態(tài)治理工程是丹河流域（山西高平段）生態(tài)保護(hù)與修護(hù)工程的項(xiàng)目之一，工程治理范圍從丹河錦華街橋上游至河西鎮(zhèn)下莊段，治理長(zhǎng)度約10 km。工程建設(shè)的主要內(nèi)容為河道清淤疏浚、部分河道改道、新建18 座液壓壩及生態(tài)長(zhǎng)廊景觀綠化等。其中液壓壩壩體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要由上游鋪蓋、控制段、消能段和海漫段組成，總長(zhǎng)度為60.3 m，此次蓄水閘壩兩側(cè)多角度止水閘門的施工位置位于控制段前端。

2 液壓壩設(shè)計(jì)

2.1 液壓壩主體結(jié)構(gòu)

本工程液壓壩由多扇門體及其控制設(shè)備組成，采用廠家成品鋼閘門，每扇閘門的尺寸為5 m×3.7 m。每扇閘門門體采用四點(diǎn)支撐，由兩根液壓桿和兩根滑動(dòng)支撐桿支撐擋水，每扇門體通過(guò)鉸支座固定于閘底板上，底部設(shè)有門軸，通過(guò)液壓缸頂升每扇門體背部，實(shí)現(xiàn)升壩攔河蓄水和降壩泄水。液壓壩采用小液壓缸與限位鎖定鉤來(lái)控制滑動(dòng)支撐桿，當(dāng)每扇門體升至最大高度時(shí)，滑動(dòng)支撐桿進(jìn)入限位器鎖定，由支撐桿固定支撐門扇體，通過(guò)液壓桿與支撐桿相互交換使用，實(shí)現(xiàn)固定攔水，活動(dòng)降壩[3-5]。

2.2 液壓壩蓄水閘施工要求

（1）伸縮縫設(shè)置。液壓壩基礎(chǔ)混凝土每2 扇門分一道伸縮縫，縫寬2 cm，用低發(fā)泡沫塑料板填縫，縫內(nèi)止水。

（2）橡膠止水設(shè)置。混凝土底板與底板之間及邊墻與底板之間設(shè)置橡膠止水，縫寬20 mm，縫內(nèi)填低發(fā)泡模板。

（3）基礎(chǔ)處理。基礎(chǔ)應(yīng)采用人機(jī)配合機(jī)械夯實(shí)，壓實(shí)度應(yīng)≥0.96。

（4）混凝土施工。為滿足防滲、抗凍、抗壓要求，墊層采用C15 混凝土澆筑、抗凍等級(jí)為F200，控制段底板采用C30 鋼筋混凝土澆筑、抗?jié)B等級(jí)為W4、抗凍等級(jí)為F200。混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋鋪設(shè)，要求在閘門底板預(yù)留孔位處，對(duì)鋼筋進(jìn)行截?cái)?，并向?nèi)彎折，伸入預(yù)留孔的長(zhǎng)度≥0.2 m；支撐桿預(yù)埋孔加強(qiáng)鋼筋彎鉤長(zhǎng)度，采用6.25 倍直徑，鋼筋骨架采用綁扎鏈接，最小錨固長(zhǎng)度≥30 倍直徑，鋼筋保護(hù)層厚度為5 cm；面板焊前與之貼合構(gòu)架焊縫要打磨平整，檢查表面平整度。焊縫的寬度應(yīng)基本一致，要求平直，無(wú)明顯毛刺，相對(duì)誤差≤2 mm。

（5）鉸支座采用一次性澆筑，液壓缸及支撐桿采用二次澆筑。

3 施工工藝流程與施工方法

3.1 施工工藝流程

蓄水閘壩側(cè)墻止水鋼板位置預(yù)留、搭設(shè)焊接平臺(tái)、兩側(cè)側(cè)墻不銹鋼預(yù)埋螺絲安裝施工、止水鋼板吊裝及焊接施工、按精度要求復(fù)核檢查、膨脹細(xì)石混凝土澆筑施工、L 型多角度止水裝置施工、閘門安裝、閘門止水試驗(yàn)與驗(yàn)收，施工流程見圖1。

圖1 液壓壩蓄水閘壩側(cè)墻止水鋼板施工工藝流程

3.2 施工方法

3.2.1 搭設(shè)焊接平臺(tái)

由于每個(gè)止水鋼板的面積較大，為了降低運(yùn)輸成本和便于運(yùn)輸，通常將大面積止水鋼板分成2～3 塊，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接拼裝?，F(xiàn)場(chǎng)所用焊接平臺(tái)也是由多個(gè)小焊接平臺(tái)架構(gòu)組裝而成，小焊接平臺(tái)架構(gòu)包括：頂板橫向支撐架、縱向支撐架、豎向支撐腿和底板。

橫向支撐架和縱向支撐架固定連接，形成一個(gè)水平安裝平臺(tái)；頂板的表面打孔以便于安裝焊接工具，腳部設(shè)有墊板，通過(guò)打孔用螺栓固定安裝在水平安裝平臺(tái)上；豎向支撐腿通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓與底板連接并通過(guò)螺母鎖緊固定，通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)節(jié)豎向支撐腿的高度。在進(jìn)行正式焊接前，需對(duì)組裝后的焊接平臺(tái)進(jìn)行平整度復(fù)核，控制平整度在±3 mm 范圍內(nèi)，以保證大面積止水鋼板的焊接質(zhì)量。

為了保證大面積止水鋼板的整體精度，避免由于焊接產(chǎn)生的波浪變形導(dǎo)致整體精度達(dá)不到要求而漏水，采用每間隔100 mm 交錯(cuò)斷續(xù)焊接方法，將多塊小面積止水鋼板焊接為大面積止水鋼板，并采用雙面對(duì)稱焊接提高焊接止水鋼板的整體強(qiáng)度。

3.2.2 不銹鋼螺絲預(yù)埋

在壩基的預(yù)留槽中采用激光垂準(zhǔn)儀，將止水鋼板的中心線位置放出，再根據(jù)中心位置確定沿止水鋼板四周的預(yù)埋膨脹螺絲位置并標(biāo)記好，然后采用風(fēng)鎬對(duì)預(yù)埋膨脹螺絲位置的混凝土進(jìn)行鑿除，利用激光垂準(zhǔn)儀調(diào)整膨脹螺絲的位置，調(diào)整好后將M16 膨脹螺絲與壩基的鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行焊接，膨脹螺絲間距為400 mm。頂部?jī)蓚?cè)可選用2 根長(zhǎng)度200 mm 的膨脹螺絲用于后期止水鋼板吊裝[6]。

3.2.3 止水鋼板安裝

止水鋼板采用20 t 汽車吊吊裝，在液壓壩的壩基外側(cè)架設(shè)汽車吊，對(duì)整塊16 mm 厚的止水鋼板進(jìn)行吊裝，派專人進(jìn)行吊裝指揮，吊裝過(guò)程要緩慢有序，將大面積止水鋼板吊至預(yù)留槽中后，先將止水鋼板穿過(guò)預(yù)先焊接好的200 mm 長(zhǎng)的螺栓，底部采用卡槽固定在同一平面進(jìn)行初步固定，頂部調(diào)節(jié)螺母保證止水鋼板左右側(cè)平行3 mm，上下側(cè)垂直度3 mm，再選取止水鋼板四周關(guān)鍵受力處的預(yù)埋膨脹螺絲進(jìn)行初步定位焊接。

3.2.4 止水鋼板焊接

在定位焊接同時(shí)進(jìn)行同步測(cè)量，每焊接好一邊進(jìn)行一次復(fù)核，保證大面積止水鋼板的平整度控制在±3 mm 內(nèi)。定位焊接全部完成后進(jìn)行整體焊接，施焊時(shí)要注意防止產(chǎn)生缺陷，起弧、接頭、收弧處要平整飽滿。在液壓壩側(cè)墻的大面積止水鋼板全部安裝完成后，派專業(yè)人員對(duì)止水鋼板的安裝精度進(jìn)行復(fù)核，在混凝土澆筑前與施工后應(yīng)進(jìn)行多次監(jiān)測(cè)，確保止水鋼板的施工質(zhì)量。

3.2.5 膨脹細(xì)石混凝土澆筑

嚴(yán)格控制配合比，是控制膨脹細(xì)石混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵。澆筑混凝土前，要對(duì)模板縫隙進(jìn)行封堵，保證模板密實(shí)；在澆筑細(xì)石混凝土過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制澆筑速度，每澆筑至50 cm 高后，才能進(jìn)行振搗，做到不漏振不過(guò)振，每一次振搗應(yīng)使混凝土表面水平不再下沉，不再出現(xiàn)氣泡，并呈現(xiàn)浮漿為準(zhǔn)。在澆筑過(guò)程中盡量減少對(duì)止水鋼板造成的側(cè)向力與震動(dòng)，并保證填滿填實(shí)，避免產(chǎn)生施工縫。膨脹混凝土的養(yǎng)護(hù)工作一般在澆筑結(jié)束后10 h 內(nèi)進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜低于28 d[7]。

3.2.6 L 型止水帶施工

在壩頁(yè)外側(cè)預(yù)先焊接壩頁(yè)槽鋼，將閘門運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，根據(jù)側(cè)墻與閘門剩余的實(shí)際寬度截取合適的扁鋼，采用M12 螺栓、每隔10 cm 將L 型止水帶固定在扁鋼上，L 型止水帶沿閘門高度通長(zhǎng)布置。止水裝置的螺栓與止水帶之間設(shè)置防水墊片，保證止水帶不滲漏，將扁鋼與預(yù)留槽鋼進(jìn)行焊接，為保證扁鋼強(qiáng)度，在背水面一側(cè)設(shè)置90 cm×60 cm×10 cm 三角筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3.2.7 閘門安裝

在壩基止水鋼板及閘門安裝完成后，通過(guò)液壓油缸對(duì)蓄水閘壩試運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試，檢查閘門活動(dòng)是否有阻礙、是否順暢，檢查L(zhǎng) 型止水帶與壩基、不銹鋼鋼板間是否有不規(guī)則空隙等，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決處理。

3.2.8 閘門止水試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作

閘門安裝后應(yīng)及時(shí)對(duì)止水鋼板面進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)閘門安裝對(duì)止水鋼板造成的不良影響，采用輕微打磨處理，保證止水鋼板光潔平整，然后在閘門與止水鋼板運(yùn)行接觸面上涂抹潤(rùn)滑油，減小止水鋼板對(duì)閘門止水橡膠的磨損。

4 施工質(zhì)量檢查與工程效果評(píng)估

4.1 施工質(zhì)量檢查

施工時(shí)要求按照《水工金屬焊接通用技術(shù)條件》（SL36-2016）進(jìn)行焊接，焊縫尺寸應(yīng)符合《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB/T 985-2008）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

為保證焊接處結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，施焊時(shí)應(yīng)注意防止產(chǎn)生缺陷，起弧、接頭、收弧處應(yīng)平整、飽滿。隱蔽焊縫應(yīng)先檢驗(yàn)合格后方可覆蓋，焊縫金屬表面焊波應(yīng)均勻，不得有裂紋、燒穿、弧坑、夾渣等缺陷，以免應(yīng)力不均造成結(jié)構(gòu)破壞。

為避免止水鋼板因腐蝕影響使用，對(duì)鋼板表面進(jìn)行拋丸、噴鋅，金屬涂層的厚度及性能應(yīng)符合規(guī)范《水工金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕規(guī)范》（SL105-2007）的規(guī)定。

4.2 工程效果評(píng)估

經(jīng)過(guò)多項(xiàng)測(cè)試與評(píng)估，該液壓壩蓄水閘壩兩側(cè)多角度止水鋼板施工工藝，具有高效、可靠的特點(diǎn)。

（1）多角度止水鋼板密封性能好，能有效解決傳統(tǒng)閘門安裝后閘門側(cè)面漏水的難題。

（2）多角度止水鋼板施工工藝能夠節(jié)省安裝時(shí)間，安裝后維護(hù)工作量較少，幾乎不需要維護(hù)。

（3）該止水裝置不僅可以滿足經(jīng)濟(jì)合理的施工要求，同時(shí)還可以保證蓄水閘壩在任意角度位置都能進(jìn)行止水，具有良好的應(yīng)用前景。

5 結(jié)語(yǔ)

高平市丹河生態(tài)長(zhǎng)廊液壓壩施工項(xiàng)目，蓄水閘壩兩側(cè)多角度止水鋼板安裝施工工藝及施工質(zhì)量控制，利用激光垂準(zhǔn)儀、槽鋼、L 型止水帶等工程材料，并輔以精確的測(cè)量監(jiān)控，進(jìn)行高精度安裝，縮短了施工工期，止水效果良好。

本次研究改進(jìn)了閘壩兩側(cè)多角度止水鋼板的施工工藝，尤其是止水鋼板連續(xù)拼接施工技術(shù)、壩基止水鋼板高精度安裝技術(shù)及L 型多角度止水裝置安裝技術(shù)的成功運(yùn)用，在節(jié)省工程材料和減少施工作業(yè)人員工作量，降低施工成本的同時(shí)，也避免了傳統(tǒng)景觀工程在施工和運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的鋼板結(jié)構(gòu)變形、混凝土開裂和止水裝置滲漏等質(zhì)量問題，對(duì)達(dá)到良好的工程預(yù)期效果起到了至關(guān)重要的作用。