水利工程中水閘施工工藝要點(diǎn)及施工質(zhì)量控制分析

劉瀏昊知，劉晨陽

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200）

1 引言

水閘是利用閘門控制流量、調(diào)節(jié)水位的低水頭水工建筑物，多修建在河道、渠道等位置，在水利工程建設(shè)范圍不斷拓展過程中，水閘施工工藝日益成熟，對施工質(zhì)量控制提出了更高的要求。優(yōu)質(zhì)的水閘工程可以阻擋洪水、潮流并抬高上游水位，滿足灌溉、水產(chǎn)、發(fā)電、航運(yùn)、用水等需求。因此，探究水利工程中水閘施工工藝具有非常重要的意義。

2 水利工程中水閘施工特點(diǎn)

2.1 內(nèi)容多

水利工程中水閘施工內(nèi)容較多，根據(jù)水閘的結(jié)構(gòu)形式，可分為開敞式、胸墻式、涵洞式等多種形式。根據(jù)水閘施工形式的差異，施工任務(wù)也具有較大區(qū)別，需要技術(shù)人員根據(jù)節(jié)制閘、沖沙閘、涌水閘、分洪閘等水閘的類型規(guī)范施工，確保水閘應(yīng)用價值。

2.2 工種多

水利工程中水閘施工工種較多，不僅包括水閘施工組（土方開挖工、鋼筋綁扎工、支模工、焊接工、澆筑工、吊裝工等），而且涉及機(jī)電組、檢測組、物資組等，負(fù)責(zé)施工過程中機(jī)電安裝、質(zhì)量檢測、混凝土材料準(zhǔn)備等[1]。只有各工種默契配合，才可以保證水閘施工任務(wù)按期完成。

2.3 關(guān)聯(lián)性

水利工程中水閘施工斷面大、長度長，各個施工環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量均會影響整體水閘施工效果。例如，土方開挖斷面過大，將導(dǎo)致混凝土澆筑量增加，影響水閘強(qiáng)度；混凝土中含超粒徑顆粒會導(dǎo)致混凝土含水量超標(biāo)，影響水閘養(yǎng)護(hù)效果。

3 水利工程中水閘施工工藝要點(diǎn)

某水利工程主要用于防控設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期洪水對分洪渠、下游造成干擾。工程內(nèi)容包括下坑涌水閘、排水閘、上沖坑水閘。其中，下坑涌水閘包括3 孔，過流凈寬為14.8 m，水閘總寬度為18.6 m；排水閘為2 孔，過流凈寬為9.8 m，水閘總寬為12.5m；上沖坑水閘為3 孔，過流凈寬為14.8 m，水閘總寬度為18.6 m。

3.1 測量放樣

在水閘施工前，以水渠中心線為控制點(diǎn)，在100 m 長度范圍內(nèi)進(jìn)行軸線控制點(diǎn)的設(shè)置。根據(jù)軸線控制點(diǎn)準(zhǔn)備開展土方開挖。

3.2 土方開挖

土方開挖時，沿著水渠軸向方向，根據(jù)測量開挖邊線機(jī)械開挖到設(shè)計(jì)深度（預(yù)先留出10 cm 厚余量），再由人工開挖到設(shè)計(jì)深度，盡可能降低對基面以下原狀土的干擾。若出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及時處理，為下一道工序開展提供依據(jù)。同時根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行放坡開挖，開挖土方堆放在安全范圍內(nèi)，為水閘施工期間邊坡穩(wěn)定提供保障。

3.3 地基處理

水利工程的水閘可分為進(jìn)口段、出口連接段、消力池段、閘室段，各個閘段結(jié)構(gòu)形式無顯著差異，施工工藝相同。閘段地基均采用混凝土分段澆筑方式，首次完成根底墊層澆筑，再完成根底局部澆筑，最后完成側(cè)墻、翼墻與上部混凝土澆筑。

3.4 底板施工

在地基處理的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員應(yīng)設(shè)置素混凝土墊層，墊層厚度為9 cm±1 cm，完成基層平整處理。在墊層養(yǎng)護(hù)7 d 后，放出水閘底板樣線，在距離樣線一定厚度（與混凝土保護(hù)層厚度一致）位置進(jìn)行樣筋放置，并進(jìn)行分布筋、受力筋位置標(biāo)記，確認(rèn)無誤后進(jìn)行鋼筋綁扎。鋼筋綁扎后，將前期準(zhǔn)備的保護(hù)層墊塊墊入底層，將綁扎完畢的下層鋼筋與三腳架焊接，為上層鋼筋提供穩(wěn)固環(huán)境。同時，在下層鋼筋綁扎位置進(jìn)行齒墻部位彎曲鋼筋焊接，然后完成下層鋼筋、上層鋼筋焊接固定。在鋼筋綁扎過程中，進(jìn)行模板支設(shè)，水閘底板模板為上口超出混凝土面15 cm±5 cm 的組合鋼模。模板支設(shè)完畢后，放樣標(biāo)出混凝土面位置，為混凝土面澆筑高程控制提供依據(jù)[2]。

根據(jù)水閘底板倉面面積大的特點(diǎn)，借助斜層澆筑法，并控制混凝土坍落度小于4 cm。在水閘底板混凝土施工完畢后，借助已建成底板進(jìn)行閘墩、消力池施工控制點(diǎn)的設(shè)置。一般需要進(jìn)行水閘底板、消力池混凝土穿插澆筑均衡不均勻沉陷，并在消力池與底板之間留設(shè)施工縫，分階段澆筑消力池。

3.5 墻身與頂板施工

水閘墻身與頂板施工流程與水閘底板施工流程一致，需要在鋼筋綁扎的基礎(chǔ)上架設(shè)模板，沿著模板均勻澆筑、振搗混凝土，形成整體結(jié)構(gòu)。

在墻身與頂板施工進(jìn)入尾聲后，選擇外表潔凈且平直的止水銅片，經(jīng)氣焊法牢固焊接銅片接頭。止水銅片密封焊接后，利用模板擠壓固定（或?qū)Ｓ每ㄗ庸潭ǎ┌惭b銅片，防控止水位置偏離。安裝止水銅片后，焊接其余鋼筋，避免止水位置偏離。

3.6 回填組裝

在止水施工完畢且閘混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%及以上后，利用機(jī)械與人工配合的方式，兩側(cè)同時對稱分層回填土方并分層壓實(shí)，兩側(cè)回填高度差異小于30 cm。對于臨近水閘混凝土結(jié)構(gòu)邊緣無法碾壓的位置，人工夯實(shí)，控制回填過程對水閘混凝土結(jié)構(gòu)物的干擾。分層回填碾壓后，及時利用環(huán)刀取樣確定回填物干密度，在回填物干密度合格后進(jìn)行下一層土料回填壓實(shí)，直到回填高度達(dá)到設(shè)計(jì)高度[3]。

在回填結(jié)束后，經(jīng)吊機(jī)將閘機(jī)、啟閉機(jī)吊放到臨時平臺，準(zhǔn)備現(xiàn)場組裝。組裝后，去除閘機(jī)門槽內(nèi)全部無關(guān)物質(zhì)，清除門槽預(yù)埋件外表水泥以及底坎灰塵，打磨預(yù)埋件封水面，處理完畢后按規(guī)范機(jī)械吊裝。在閘機(jī)安裝完畢后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，進(jìn)行啟閉機(jī)根底構(gòu)件混凝土澆筑，并設(shè)置臨時支撐，在底座混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按順序拆除啟閉機(jī)臨時支撐。進(jìn)而根據(jù)起吊中心線機(jī)械吊裝，控制縱向、橫向中心線偏差均小于3 mm，高程偏差均小于5 mm。進(jìn)而根據(jù)施工圖說明進(jìn)行啟閉機(jī)電氣設(shè)備的可靠接地，清理現(xiàn)場，灌注潤滑脂，為啟閉機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)提供良好條件。

3.7 上部結(jié)構(gòu)施工

下部結(jié)構(gòu)施工完畢后，根據(jù)現(xiàn)場基線（或平面控制線），借助全站儀標(biāo)定上部結(jié)構(gòu)施工軸線，將樁點(diǎn)埋設(shè)在主要軸線兩端。同時，以鄰近結(jié)構(gòu)周邊軸線點(diǎn)為基準(zhǔn)，利用外控吊線墜法，從首層向上懸吊引測豎向基準(zhǔn)點(diǎn)，為上部結(jié)構(gòu)豎向偏差控制提供依據(jù)。

根據(jù)軸線與豎向基準(zhǔn)點(diǎn)，利用混凝土泵送車澆筑混凝土。在新澆筑混凝土、下層結(jié)合位置均勻澆筑與下層混凝土配合比一致的水泥砂漿，澆筑方式為鐵鏟入模，澆筑厚度為50 mm。后續(xù)每層澆筑厚度為500 mm，分散下料，循環(huán)推進(jìn)，嚴(yán)格控制混凝土初次凝固時間。在柱結(jié)構(gòu)澆筑完畢后，順序進(jìn)行梁、板澆筑，板澆筑時間為梁混凝土初次凝固前，板澆筑松鋪厚度大于板本身厚度。澆筑期間，利用平板振動器沿著與澆筑面呈90°方向均勻振搗，避免觸碰鋼筋、預(yù)埋件。振搗完畢后，利用抹子手工平整外表面，在次梁跨中1/3 位置設(shè)置施工縫，施工縫與次梁軸線（或板面）呈90°。確定施工縫位置后，借助鋼絲網(wǎng)牢固封擋[4]。

設(shè)置施工縫后，對施工縫外表進(jìn)行鑿毛處理，確保施工縫外部無松動石子、水泥薄膜或灰塵、積水。進(jìn)而均勻涂刷一層水泥漿，繼續(xù)澆筑混凝土。

4 水利工程中水閘施工質(zhì)量控制

4.1 支?？刂?/h3>

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇剛度、強(qiáng)度充足且外觀平整的模板，利用膠帶（或雙面膠）密封模板接縫，避免模板接縫漏漿。確定模板后，在正確的位置安裝模板。一般水閘底板模板為組合鋼模（鋼木組合），止水鋼片以上為木模板。為了順利支撐模板，技術(shù)人員可以利用φ16 mm 螺栓進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片拉結(jié)焊，配合下部地龍木支撐鋼管架，確保后續(xù)施工順利進(jìn)行。

在模板拆除期間，根據(jù)施工程序規(guī)范操作，避免模板破損。

4.2 鋼筋安裝控制

鋼筋安裝施工前，技術(shù)人員應(yīng)清潔鋼筋表面，確保鋼筋表面無漆污、油漬、浮皮、鐵銹或水銹。在鋼筋外表與質(zhì)地檢驗(yàn)合格后，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙，開展鋼筋切斷、綁扎與彎曲、焊接操作，完成涵管鋼筋制作[5]。在制作期間，搭接焊工藝適用于直徑20 mm 以下的鋼筋接長操作，確保Ⅱ級鋼筋搭接長度為鋼筋直徑的10 倍，且焊縫高度超過4 mm，焊縫寬度超過10 mm，表面平整無焊瘤、裂紋、凹陷；對焊工藝適用于直徑20 mm 及以上的鋼筋接長，確保接頭位置無顯著燒傷、橫向裂紋且彎折小于4°、軸線位移小于鋼筋直徑的0.1 倍（2 mm 以內(nèi)）。一般水閘底板上層鋼筋應(yīng)在混凝土澆筑面將要達(dá)到相應(yīng)位置時進(jìn)行綁扎，規(guī)避進(jìn)料口位置已綁扎上層鋼筋變形或者澆筑時間延誤?，F(xiàn)場綁扎時，需一次性綁扎完成墻體部分鋼筋、啟閉機(jī)排架柱帽梁以下鋼筋、岸墻鋼筋、帽梁鋼筋、工作橋鋼筋等，綁扎接頭相互錯開鋼筋搭接長度1.3 倍以上，搭接長度為鋼筋直徑25倍。

4.3 下料控制

根據(jù)設(shè)計(jì)配比配置混凝土，在規(guī)定時間內(nèi)均勻拌和，拌和后立即運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場。若混凝土下落距離超出2.0 m，則借助串筒（或溜槽）下料，按次序順著一定方向分層澆筑，澆筑面與下料倉面平齊，避免混凝土料堆積對連續(xù)澆筑過程造成干擾。一旦因意外情況導(dǎo)致澆筑停止，則按照施工縫處理方法進(jìn)行倉面處理。在澆筑期間連續(xù)振搗至混凝土不再顯著下沉且無氣泡，同時出現(xiàn)泛漿。振搗后灑水養(yǎng)護(hù)28 d 左右，確保養(yǎng)護(hù)期間混凝土外表面濕潤且無陽光直曬，直到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

需要注意的是，水利工程中水閘底板混凝土澆筑后，水泥發(fā)生的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水泥放熱期間，底板內(nèi)部溫度超出周邊溫度，混凝土表面、內(nèi)部溫度偏差較大，若混凝土抗拉強(qiáng)度不足或者熱量無法順利傳導(dǎo)，就會出現(xiàn)表面開裂情況。同時，在底板混凝土溫度逐漸下降過程中，結(jié)構(gòu)內(nèi)部也會出現(xiàn)溫度壓縮變形，導(dǎo)致底板中心位置開裂。因此，技術(shù)人員應(yīng)優(yōu)選混凝土材料，降低混凝土絕對溫升，并適當(dāng)降低水灰比，或者將纖維材料（或膨脹劑、減水劑）加入混凝土，在一定程度上補(bǔ)償混凝土自身體積收縮變形，提高混凝土抗拉強(qiáng)度，防控混凝土開裂。在這個基礎(chǔ)上，技術(shù)人員可以從混凝土澆筑過程著手，加入冰水，降低骨料溫度，減少混凝土早期內(nèi)外溫差，并縮短水閘底板、閘墩之間的澆筑間隔，控制在30 d 以內(nèi)，約束混凝土彈性模量，配合后期混凝土表面保溫材料覆蓋，預(yù)防混凝土開裂。

4.4 施工縫控制

施工縫是水閘適應(yīng)地基不均勻沉陷的關(guān)鍵。技術(shù)人員應(yīng)從水閘翼墻基礎(chǔ)著手，設(shè)置垂直、平整施工縫，促使施工縫延伸到翼墻上部，控制施工縫兩邊垂直。同時，利用生膠熱接法，經(jīng)模板嵌固止水橡皮，橡皮中間伸縮圈位于施工縫中間，且止水橡皮與門葉順直貼合（止水壓板螺孔、門葉預(yù)留螺孔對應(yīng)），橡皮與止水座板無偏離縫隙。嵌固后密實(shí)振搗，促使橡皮緊密包裹螺栓，避免止水橡皮移動。而處于澆筑層的止水橡皮，可以減少揚(yáng)壓力，避免水體滲透或其他主體工程受損事故。

5 結(jié)語

綜上所述，水閘是水利工程的重要組成部分，可以有效防控洪水重現(xiàn)期洪水對分洪渠的沖擊。因此，技術(shù)人員應(yīng)在測量放樣的基礎(chǔ)上，注重土方開挖與地基處理，根據(jù)設(shè)計(jì)方案開展底板、墻身及頂板施工，施工后及時處理沉降縫。在沉降縫處理完畢后進(jìn)行回填，并在下部水閘主體結(jié)構(gòu)檢查驗(yàn)收無誤后進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工，確保水閘施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)要求相符。