水利水電工程中水閘施工技術(shù)

韓家梁 郭世永

（青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

0 引言

作為基礎(chǔ)水工構(gòu)筑物，水閘施工在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間非常悠久，都江堰便是古代水利工程的主要代表。水閘結(jié)構(gòu)主要由閘室以及上游、下游連接段形成，其中閘室正是水閘的主體部分，上游連接段能夠通過翼墻、護(hù)坡設(shè)置來保證抗?jié)B穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)對(duì)水流的引導(dǎo)，幫助水流平穩(wěn)進(jìn)入閘室。而下游連接段則能夠保證水流傳導(dǎo)足夠均勻，并消除閘水流動(dòng)中的動(dòng)能，避免水流沖刷影響到河床與兩岸的穩(wěn)定性。因?yàn)樗l施工的整體工序非常復(fù)雜，所以在開展水閘施工時(shí)，必須重點(diǎn)關(guān)注施工質(zhì)量的控制效果，以此來保證水閘施工的合理性，進(jìn)而在滿足施工效果的同時(shí)兼顧工程進(jìn)度要求。因此，有必要對(duì)水利水電工程中的水閘施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1 工程概況與準(zhǔn)備

1.1 工程概況

某水利水電工程項(xiàng)目其施工目標(biāo)共分為2個(gè)水閘，一號(hào)水閘規(guī)模為1孔×3m，其閘底高程參數(shù)為0.50m，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙其灌注樁數(shù)量為78根。二號(hào)水閘其位置處于一號(hào)水閘東側(cè)400m，規(guī)模、閘底高程分別為3孔×4m、0.15m，灌注樁138根。

1.2 施工前準(zhǔn)備

為保證水閘工程施工建設(shè)品質(zhì)，必須做好前期技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估工作，嚴(yán)格審核工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，校核工程管理制度是否符合建設(shè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，工程參建各方協(xié)同進(jìn)行探究，就施工方案合理性以及可行性進(jìn)行評(píng)估，加強(qiáng)技術(shù)層面的重視程度，并就施工方案中的不合理之處進(jìn)行技術(shù)糾正，避免設(shè)計(jì)與實(shí)際施工之間出現(xiàn)偏差，進(jìn)而消除工程隱患。

水閘工程施工建設(shè)過程中，工程單位高度重視開挖質(zhì)量，結(jié)合工程實(shí)際情況，優(yōu)化混凝土施工環(huán)節(jié)，工程單位，嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量，包括材料采購(gòu)環(huán)節(jié)及材料入場(chǎng)前的質(zhì)檢，從源頭對(duì)原材料質(zhì)量進(jìn)行把控，避免因材料問題，引發(fā)工程隱患。尤其在水泥砂漿制備過程中，嚴(yán)格控制水泥灰比例，適量添加砂石料、粗細(xì)骨料等，按照配置比進(jìn)行調(diào)整，確保提升水泥砂漿制備質(zhì)量，同時(shí)，在灌注作業(yè)開展前，對(duì)砂漿強(qiáng)度和密度進(jìn)行檢驗(yàn)，確保滿足混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提升水閘工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

在金屬結(jié)構(gòu)施工過程中，嚴(yán)格核實(shí)金屬構(gòu)件廠商資質(zhì)，做好金屬構(gòu)件運(yùn)輸線路規(guī)劃，整合金屬構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝方法，切實(shí)提升金屬結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。在水閘門槽預(yù)埋件安裝過程中，施工人員嚴(yán)格按照施工技術(shù)進(jìn)行規(guī)范進(jìn)行操作，加強(qiáng)對(duì)焊接質(zhì)量的把控，避免出現(xiàn)位移、變形等問題，切實(shí)從根本上提升水閘工程施工品質(zhì)。

2 水閘關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 導(dǎo)流施工技術(shù)

在該工程施工過程中，運(yùn)用了導(dǎo)流施工技術(shù)，工程單位綜合考量了潮汐因素的影響，參照導(dǎo)流建筑擋潮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，并結(jié)合實(shí)際情況，制定完善的導(dǎo)流方案，并科學(xué)遴選圍堰修建方法；同時(shí)，在導(dǎo)流施工技術(shù)實(shí)施過程中，加強(qiáng)對(duì)地形因素的考量，做好水文地質(zhì)勘察調(diào)研工作；另外，為提升工程建設(shè)質(zhì)量，使用防滲塑模進(jìn)行鋪設(shè)，有效提高了圍堰堅(jiān)固性能。此外，為提升水閘工程質(zhì)量，優(yōu)化了土質(zhì)河床護(hù)底工作，嚴(yán)格把控護(hù)底工程的寬廣性，尤其在護(hù)堤施工前，嚴(yán)格把控拋投料物的移動(dòng)規(guī)律。明渠導(dǎo)流示意圖見圖1。

通過圖1可以看出，該工程所用導(dǎo)流方法，以明渠導(dǎo)流為主。在導(dǎo)流的過程中，可以將工程分為2個(gè)部分，一部分為岸坡，一部分為灘地。導(dǎo)流使用時(shí)，需要按照如圖所示的方法，對(duì)明渠、上下游圍堰，以及壩軸線與導(dǎo)墻之間的相互位置關(guān)系進(jìn)行控制，保證工程質(zhì)量。

圖1 岸坡與灘地開挖明渠

2.2 加固施工工藝技術(shù)

水閘施工技術(shù)在水利水電工程中發(fā)揮重要作用，加固施工技術(shù)為整個(gè)工程質(zhì)量提升提供了保障，施工中涉及基礎(chǔ)帷幕灌漿、高低涵灌漿技術(shù)等，在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，需要對(duì)測(cè)量工作進(jìn)行質(zhì)量控制，項(xiàng)目參與各方需要協(xié)同配合，做好施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)標(biāo)高和控制點(diǎn)測(cè)量工作，測(cè)量人員對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)精度進(jìn)行校核，核實(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，按照國(guó)家測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)開展測(cè)量工作。

在基礎(chǔ)帷幕灌漿的過程中，有關(guān)人員需要從側(cè)放空位、首段鉆孔、次段鉆孔、制漿、檢查孔鉆孔等方面出發(fā)，而最終完成整個(gè)灌漿過程。在上述水利水電工程建設(shè)中，在間隔大壩斷面20m～40m處布設(shè)了控制網(wǎng)，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，在帷幕灌漿過程中，在大壩軸線上游10m處布設(shè)了灌漿軸線，設(shè)置了單排孔，將孔距設(shè)定在3m，使用經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)定，確保鉆孔位置精準(zhǔn)。鉆孔結(jié)束后，及時(shí)清洗和處理，進(jìn)行了壓水實(shí)驗(yàn)操作，確保發(fā)揮加固施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)，保證工程建設(shè)品質(zhì)。

2.3 施工現(xiàn)場(chǎng)材料的質(zhì)控

在水閘施工期間，工程、輔助材料極為關(guān)鍵（構(gòu)件、半成品），作為項(xiàng)目工程中的實(shí)體內(nèi)容，其質(zhì)量將會(huì)影響到最終工程品質(zhì)，只有保質(zhì)、保量地開展工程材料供應(yīng)，才能為水閘項(xiàng)目的順利開展提供先決條件[1]。

在質(zhì)量控制期間，材料管理部門需要專門構(gòu)建完善材料檢查、驗(yàn)收、送檢體系，以此來避免劣質(zhì)材料進(jìn)入水閘施工現(xiàn)場(chǎng)。在材料采購(gòu)過程中，需要針對(duì)材料的性能參數(shù)進(jìn)行抽檢，盡量保證所有材料的廠家、規(guī)格、批次一致，在材料入場(chǎng)時(shí)，堅(jiān)決剔除不合格的材料，避免因材料質(zhì)量問題，出現(xiàn)施工安全隱患。除此之外，諸如水泥、鋼材以及其他各種材料入場(chǎng)時(shí)，不僅需要開展質(zhì)量檢驗(yàn)，還需要出示合格證，認(rèn)真核查鋼筋型號(hào)、品牌，做好鋼筋材料剛度、硬度試驗(yàn)。完成材料檢驗(yàn)工作后，優(yōu)化材料存儲(chǔ)方式，做好鋼筋材料防腐蝕工作，避免材料受損。

同時(shí)，要做好施工現(xiàn)場(chǎng)材料監(jiān)督檢驗(yàn)工作，制定材料申領(lǐng)制度，認(rèn)真做好材料申領(lǐng)工作，便于掌握材料供求情況。

2.4 基礎(chǔ)開挖技術(shù)

在基礎(chǔ)開挖（圖2）前，需要安排勘察人員針對(duì)開挖場(chǎng)地進(jìn)行綜合考察，以此來確定場(chǎng)地是否滿足水閘的實(shí)際施工需求[2]。只有場(chǎng)地滿足水閘施工條件，才能保證水閘施工效果。在開挖期間，應(yīng)該結(jié)合施工要求來選擇合理選擇挖掘機(jī)，然后利用倒退施工的方式開挖，施工中還要關(guān)注廢料情況，及時(shí)將場(chǎng)地中的施工廢料運(yùn)輸至場(chǎng)外。除此之外，護(hù)坡、邊坡、底板應(yīng)該預(yù)留出防護(hù)層，并在墊層施工前對(duì)防護(hù)層進(jìn)行修坡，以此來保證施工效果。需要注意的是，開挖期間若遇到巖層，則應(yīng)該利用淺孔爆破法處理巖層。此時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注基坑排水能力，只有這樣才能保證開挖順利，若基坑內(nèi)有積水，則可以利用小水閘來處理積水。除此之外，在基礎(chǔ)開挖的過程中，做好支護(hù)工作同樣較為重要。支護(hù)有利于減少倒塌等風(fēng)險(xiǎn)，保證基礎(chǔ)穩(wěn)定。具體而言，基礎(chǔ)開挖支護(hù)示意圖見圖2。

通過圖2可以看出，在基礎(chǔ)開挖支護(hù)的過程中，需要首先準(zhǔn)備工字鋼，將該材料應(yīng)用到支護(hù)中，有利于提升支護(hù)穩(wěn)定性。另外，還需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制，將工字鋼角度控制在45°左右，提高基礎(chǔ)開挖的質(zhì)量。

圖2 基礎(chǔ)開挖支護(hù)（單位mm）

2.5 基礎(chǔ)處理技術(shù)

在水閘施工環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)處理效果非常關(guān)鍵，在處理基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合閘室基礎(chǔ)特征來調(diào)整施工方法。基礎(chǔ)處理一般會(huì)選擇固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿大多會(huì)使用R42.5硅酸鹽水泥來進(jìn)行處理，處理期間要保證孔間距、排間距均為3m，而進(jìn)入基巖深度則要達(dá)到4m。在灌漿開始前，應(yīng)該提前開展壓水試驗(yàn)。而在灌漿時(shí)還要適當(dāng)加強(qiáng)灌漿現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，以此來降低施工漏漿等問題的發(fā)生概率。除此之外，由于水閘施工工期較為緊湊，所以要在閘墩立模期間進(jìn)行固結(jié)灌漿，因此需要將灌漿孔設(shè)置在閘墩外圍，以此來提高灌漿效果。

2.6 閘室施工

2.6.1 閘室底板混凝土施工

在混凝土澆筑前，應(yīng)該提前開展基面沖洗，保證基面足夠干凈整潔，清洗之后需要將積水排出。一般而言，閘室底板施工期間所使用的混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)該達(dá)到C30，并保證底板厚度達(dá)到80cm。

在模板制作期間，可以利用竹膠板來保證模板效果，在鋼筋安裝時(shí)，則要重點(diǎn)關(guān)注測(cè)量放樣精準(zhǔn)性。由于底板混凝土的澆筑范圍相對(duì)比較廣，因此為了提高混凝土澆注效果，可以按照分層、階梯順序來依次進(jìn)行澆筑，這種澆注形式能夠有效減少初凝現(xiàn)象帶來的影響。

另外在澆筑期間還應(yīng)該精準(zhǔn)計(jì)算混凝土覆蓋時(shí)間，通過嚴(yán)密計(jì)算能夠有效提高澆筑連續(xù)性。具體而言，以混凝土澆筑強(qiáng)度為例，其最大值如公式（1）所示。

式中：Q代表最大強(qiáng)度，F(xiàn)代表截面面積，h代表厚度，t代表澆筑所用的時(shí)間。結(jié)合上述公式，便可得到最終計(jì)算結(jié)果。

澆筑時(shí)間T的計(jì)算公式如下。

式中：T代表澆筑時(shí)間，Q代表最大強(qiáng)度，V則代表從開始澆筑到澆筑完成后所需要的時(shí)間。

通過以上公式，有關(guān)人員能夠根據(jù)施工中對(duì)混凝土強(qiáng)度的需求以及工程為澆筑所留出的時(shí)間，計(jì)算出每次澆筑所應(yīng)用的時(shí)間。按照上述時(shí)間，對(duì)澆筑過程進(jìn)行控制，有利于保證澆筑效果。

在實(shí)際澆筑期間，如果要利用水平分層的方式進(jìn)行施工，則應(yīng)該利用輔料來開展振搗施工，直至混凝土表面氣泡徹底消失，這樣能夠提高混凝土施工時(shí)的緊密性。若要保證混凝土表面足夠光滑，還應(yīng)該在振搗結(jié)束后利用木尺刮平混凝土，在拆模完成后則要第一時(shí)間對(duì)拉桿兩側(cè)進(jìn)行處理。當(dāng)混凝土澆筑結(jié)束24h，便可以對(duì)混凝土開展灑水養(yǎng)護(hù)，通過合理養(yǎng)護(hù)能夠有效保證混凝土施工效果。需要注意的是，在開展水閘墻澆筑工作時(shí)，則應(yīng)該結(jié)合混凝土性質(zhì)以及水閘墻結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行施工，此時(shí)下部澆筑可以利用分層澆筑，而上部則可以通過錐頂分段的形式來完成澆筑。在施工期間，頂部錐形結(jié)構(gòu)可以采用一次性立模澆筑來提高施工質(zhì)量，若在施工期間出現(xiàn)澆筑中斷的情況，則澆筑效果就將會(huì)大打折扣。在開展閘室施工時(shí)，可以利用預(yù)應(yīng)力錨索、基坑支護(hù)的方式進(jìn)行施工質(zhì)量管控，預(yù)應(yīng)力錨索在施工期間要結(jié)合閘室結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)安裝、灌漿等施工環(huán)節(jié)，只有施工技術(shù)與實(shí)際需求相吻合，才能夠保證施工效果。而基坑施工則需要重點(diǎn)關(guān)注基坑開挖，只要嚴(yán)格遵循開挖流程便能夠保證基坑施工質(zhì)量。

2.6.2 閘室主體施工

在開展水閘墻的大斷面施工時(shí)，為了避免影響水閘墻的巖體結(jié)構(gòu)帶，需要利用風(fēng)鎬剝離的方式來保證施工效果，當(dāng)水閘墻巖土結(jié)構(gòu)其斷面達(dá)到一定尺寸后，便可以通過錨桿支護(hù)的方式來保證工程穩(wěn)定性，加強(qiáng)對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的保護(hù)。一般而言，在開展水閘墻巖體臨時(shí)支護(hù)時(shí)，還可以利用錨桿（支護(hù)原理見圖3）、錨索、砂漿固封等形式來保證支護(hù)效果。

通過圖3可以看出，錨桿支護(hù)能夠作用于松動(dòng)巖塊，避免其出現(xiàn)脫落等問題，有利于穩(wěn)定巖體結(jié)構(gòu)，確保工程的穩(wěn)定性。

圖3 錨桿支護(hù)原理

2.7 閘墩施工

2.7.1 閘墩施工流程

閘墩施工的具體流程如下：1）做好澆筑準(zhǔn)備。在立模前需要在澆筑完成的底板中確定閘孔中心線、邊線以及控制線，然后要沿著邊線開展高程測(cè)量，以此來提高立模、校正質(zhì)量。在制作完成的模板中需要標(biāo)記出工作、檢修門槽位置線，然后對(duì)全套模板進(jìn)行編號(hào)并送到施工現(xiàn)場(chǎng)，在放置期間為了保證使用時(shí)的便捷性，處于下方的模板應(yīng)該最后進(jìn)行放置。2）立模處理。在立模期間要針對(duì)閘墩兩側(cè)模板進(jìn)行處理。平直模板先于圓頭模板進(jìn)行立模，并在底層模板上口保證水平型。在閘墩兩側(cè)模板中，應(yīng)該每隔1m左右進(jìn)行鉆孔，并將螺栓穿入圓孔，這樣能夠有效防止模板出現(xiàn)內(nèi)傾的情況。在此期間，螺栓能夠承受混凝土所帶來的側(cè)壓力，而且螺栓平撐連接還能夠提高撐木剛度。當(dāng)模板設(shè)置完成后，可以進(jìn)行清倉(cāng)處理，然后堵住孔洞進(jìn)行澆筑，施工時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注上升速率，若速度過快將會(huì)導(dǎo)致模板受到的壓力大幅提高。

2.7.2 閘墩混凝土澆筑

混凝土施工質(zhì)量直接關(guān)系到水閘工程整體建設(shè)品質(zhì)，在實(shí)際進(jìn)行混凝土澆筑前，安排專人對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢查，旨在提升施工安全系數(shù)；在混凝土配置上，結(jié)合水利水電工程施工標(biāo)準(zhǔn)，合理配置混凝土比例，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境、溫度計(jì)氣候因素的考量，合理控制含水量，避免出現(xiàn)塌落現(xiàn)象。

在混凝土澆筑過程中，施工人員使用的是斜面分層澆筑施工技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)內(nèi)外溫差條件的考量，避免出現(xiàn)施工裂縫問題，加強(qiáng)對(duì)施工隱患的把控。

2.8 閘門施工

在水利水電工程中，閘門施工相對(duì)較為復(fù)雜，施工期間不僅需要確保混凝土強(qiáng)度滿足施工所需，還需要通過使用塑料膜并涂抹脫模油，當(dāng)脫模油干后才能進(jìn)行扎筋施工。

閘門門體可以選擇強(qiáng)度等級(jí)為C50的混凝土，并將混凝土坍落度控制在3cm，而張拉施工則必須嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行作業(yè)。除此之外，錨固墊板應(yīng)該預(yù)留孔洞，并利用電焊對(duì)其進(jìn)行連接，在閘門安裝期間，可以利用卷揚(yáng)機(jī)將板拉至底板位置，然后開展豎直、定位等操作。

閘門門葉在制作期間可以存在公差值，當(dāng)門葉焊接完成后，必須重點(diǎn)關(guān)注門葉形狀、穩(wěn)定性。閘門水封需要根據(jù)長(zhǎng)度要求提前黏好方能正式進(jìn)行鉆孔，在操作期間，為了保證水封、壓條、門體孔洞位置相同，必須時(shí)刻按照施工規(guī)范進(jìn)行作業(yè)。

當(dāng)閘門安裝完成后，則應(yīng)該在無水情況下進(jìn)行全行程開閉檢驗(yàn)，以此來確保閘門質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在無水試驗(yàn)期間，可以在水封位置處進(jìn)行適當(dāng)澆水，以此來保證水封濕潤(rùn)程度，減少摩擦力所帶來的影響[3]。

2.9 施工后驗(yàn)收

水閘工程完工建設(shè)后，工程單位參照工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及工程施工合同進(jìn)行驗(yàn)收，聯(lián)合業(yè)主單位、監(jiān)理單位等部門開展工程質(zhì)量評(píng)定工作，做好詳細(xì)全面的工程驗(yàn)收記錄，并及時(shí)上報(bào)。加強(qiáng)對(duì)工程周邊巖土土體及土質(zhì)變化情況的調(diào)查，加強(qiáng)對(duì)水流沖擊因素等因素的考量，避免水閘工程坍塌、變形等質(zhì)量通??；制定完善的養(yǎng)護(hù)管理計(jì)劃，安排專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和管理，加強(qiáng)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測(cè)，避免出現(xiàn)腐蝕、變形等問題，進(jìn)而提升水閘工程使命壽命[4]。

3 結(jié)論

綜上所述，在水利水電工程中，水閘作為基礎(chǔ)構(gòu)件，其施工效果將影響到總體工程質(zhì)量，因此水閘施工的重要性毋庸置疑。水閘屬于水利水電工程中的關(guān)鍵構(gòu)件，通過加強(qiáng)施工技術(shù)研究，能夠找出水閘施工期間的質(zhì)量控制方法，提高水閘施工質(zhì)量，而且通過施工技術(shù)分析還能夠找出施工設(shè)計(jì)中需要注意的施工問題，進(jìn)而提高水閘施工的設(shè)計(jì)品質(zhì)。因此必須優(yōu)化水閘施工技術(shù)，以此來保證水利水電工程品質(zhì)。相信隨著更多人了解水閘施工的重要性，水閘施工技術(shù)一定會(huì)更加完善。