水利工程中的水闸施工技术应用探讨

前言

水闸工程是水利工程项目施工建设的重要组成部分，其施工质量对水工建筑物的性能与使用年限有直接影响。从我国相关地区的实际情况，水闸施工质量受技术方案、现场自然条件等因素的影响，并且我国现阶段河床式低水头水力资源开发增多，如何基于现有的技术条件提升施工效率、降低工程项目质量风险已经成为相关学者不容忽视的问题。因此为更好地适应未来水工建筑物的发展趋势，需要主动分析水闸施工技术要点，这也是本文研究的主要目的。

1 水闸工程施工技术与管理的重要性

1.1 确保工程质量与安全

水闸工程的施工品质直接关系到工程的安全性和稳定性，以及施工技术和管理水平的优劣，对工程的总体品质和效益有着直接影响。因此，加强水闸工程施工技术与管理，可以确保工程施工的规范性和科学性，提高工程的质量和安全性。

1.2 提高工程效率与效益

水闸工程的施工效率与效益是衡量工程施工水平的重要指标，通过科学的施工技术与管理，可以优化施工流程，提高施工效率，降低施工成本，从而提高工程的整体效益。同时，良好的施工技术与管理还可以确保工程在规定的工期内完成，满足工程建设的需要。

1.3 促进水利事业可持续发展

水闸工程是水利事业的关键部分，其施工品质和管理水平对水利事业的持续发展有着直接影响。因此，加强水闸工程施工技术与管理，可以确保工程在长期运行中的稳定性和可靠性，为水利事业的可持续发展提供有力保障。

2 研究方法

在本文的研究中，先采用了文献研究法，并在确立课题后，通过档案馆、图书馆等渠道，对期刊、论文等资料进行了查阅，然后搜集、整理出了相关信息。在此过程中，本文还使用了案例分析法，结合之前收集、整理出的相关信息，对现有的案例加以分析，由此让理论与实践得以相互结合，从而实现进一步的研究，得出相关的经验与启示。在研究过程中，本文根据查阅、收集、整理出的文献资料信息，明确了水闸工程的含义，并立足于此，选择了某水闸工程作为本文研究用的案例，然后，通过对该案例进行分析，总结出了水闸工程施工的要点，并提出了相应的施工技术措施、方案，实现了对水闸工程施工的研究。

3 研究结果

3.1 临时围堰工程施工技术及要点

在水闸工程施工中，通常需要构建一个临时围堰，用于在水域施工期间，临时隔断或围挡水流，以创造出一个干燥或水位受控的工作环境，使施工得以正常进行。一般来说，临时围堰的安全性直接关系到整个工程能否正常施工、按期完成。如果围堰不够稳固或发生渗漏等问题，可能导致水患，进而影响工程进度和安全。对此，在本案例工程施工中，为了确保围堰的安全性和有效性，严格按照工程设计要求进行了内外围堰的填筑工作，并采用了土工织物管袋充填粉细砂的方式构建了围堰的主体结构，而土工织物管袋具有良好的透水性和一定的强度，可以有效承载并固定粉细砂，形成稳固的围堰结构。针对围堰的坡角区域，本文案例采用了土袋进行护脚处理，以增加围堰底部的稳定性，防止水流冲刷导致的坍塌。在此过程中，围堰迎水坡侧，即面向水流的一侧，采用了防渗彩条布和 30cm厚的土袋进行防渗处理，而防渗彩条布具有良好的防水性能，能够有效阻止水流渗透；土袋则进一步增强了防渗层的厚度和稳定性。在本案例工程的施工中，围堰的内外坡比均设置为 1:3，即水平距离与垂直高度的比例为 3:1，这种坡比设计有利于围堰的稳定性和安全性，能够抵抗一定的水流冲刷和侧压力。

3.2 基础处理工程施工技术及要点

在水闸工程施工中，基础处理工程属于土木工程中的重要环节，其直接关系到建筑物的稳定性和安全性，而水闸的基础需要具有能支持防洪、度汛的作用，对基础结构的稳固性要求更高，所以，一直以来，基础处理都是水闸工程施工技术的要点。在本文案例工程施工中，采用了包括钻孔钢筋砼灌注桩（φ1000）、水泥搅拌桩（φ500）、砂桩（φ600）、松木桩的多种桩型来增强地基承载力，来确保结构的稳定。其中，钻孔钢筋砼灌注桩（φ1000）是一种直径为 1000mm 的钢筋混凝土桩，主要通过钻孔后在孔内放置钢筋笼并灌注混凝土形成，具有承载力高、稳定性好、适应性强的特点，因此，属于在水闸等大型水利工程中应用较为广泛的桩型。水泥搅拌桩（ (φ500) ），则主要利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，所构建出的具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体，在本水闸工程施工中，主要用于提高地基的承载力和减小沉降。砂桩（φ600）是在地基土中成孔后，将砂或砂卵石挤压入已成的孔中，形成直径较大的砂卵石柱体，在本案例中主要用于挤密松散砂土或软弱粘性土，以提高地基承载力。松木桩取材方便、施工简单、成本低廉，在本案例施工中用于加固地基。在案例工程中，钻孔钢筋砼灌注桩的数量较多，所以，施工时需特别注意保证其的成桩质量。在此过程中，为了确保对钻孔钢筋砼灌注桩的施工效果能够到达预期，对净竖向承载力、桩身抗压强度、桩身抗剪强度予以了计算复核，并综合考虑具体工况，待确认其的承载力、抗压抗剪强度能够满足工程建设需求后，才进行施工。其中，净竖向承载力计算公式如下：

Qult=Ap×fp

Qult 单位 kN 为每桩的净竖承载力；Ap 单位 m2 为桩的截面积；fp 为每平方米截面积的承载力单位 kN/m² 。

抗弯强度计算公式如下：

Mmax=Qult×L

Mmax 单位 kN·m 为桩身上的最大弯矩；Qult 为每桩的净竖向承载力；L 单位m 为桩长。

抗剪强度计算公式如下：

Vmax=Qvult×L

Vmax 单位 kN 为桩身上的最大剪力；Qvult 为每桩的净横向承载力；L 单位m 为桩长。

3.3 混凝土浇筑施工技术及要点

水闸工程的混凝土浇筑总量往往比较大，且涉及到水下的混凝土浇筑，这使得混凝土浇筑施工成为了水闸工程施工的难点和要点。在浇筑施工技术操作中，应做好闸墩模板安装，本案例采用了立模支撑法，且考虑到闸墩混凝土结构的外观要求较高，所以，本案例采用了钢模板、组合模板，作为浇筑用模板，以保证模板的稳定性。其中，钢模板选用了 600×1500mm 的尺寸，组合模板主要用于各类底板的侧模，选用了 300×500mm 的尺寸。对于变曲面、变截面的混凝土构件，则专门委派了内业人员，使用木加胎梢，然后进行放大样，并在室内加工完成。在浇筑过程中，采用吊斗自由下落的方式进行浇筑时，吊斗口高度均设置在 2m 以内，但如果无法避免超过此高度时，本案例采取了加串筒等缓降措施，以减小混凝土的冲击力和避免混凝土离析。对于混凝土下落高度高于 3m 的情况，本案例使用了辅助工具，如导管、溜筒，或辅助手段，如模板侧面开门子洞等，以确保混凝土能够顺利下落并减少冲击力。由于水闸工程的混凝土结构构件大多体积较大，所以，浇筑时采用了分段、分层的浇筑方法，并按照钢筋密度、结构特点，设置每层的浇筑高度，且高度均被控制在不超过 500mm ，以及1.25 倍振动器作用部分长度的范围内，以确保混凝土能够被充分振捣密实。如果使用了平板振动，就需要将分层厚度控制在 200mm 以内。在振捣操作中，振捣棒的单次移动间距，均被控制在其作用半径的 1.5 倍以内，本案例为 300—400mm，且要在振捣时，将振捣棒插入上一层混凝土表面以下 50cm，由此规避接缝问题。对于平板振捣，则主要注意确保移动时，平板可以覆盖之前振捣区域的边缘。此外，还要注意，应保持浇筑的连续性，以避免因间歇时间过长而导致的前后层混凝土之间出现冷缝。若间歇时间需要超过 2h，则按施工缝处理。

3.4 浆砌石护底施工技术及其要点

在水闸工程中，浆砌石护底施工能够通过水泥砂浆将石块粘结成一个整体，以提高结构的稳定性和耐久性，所以，此项施工也属于水闸工程施工技术的要点。在浆砌石护底施工中，需将石料修整为厚 20cm—30cm、宽为厚度的 1.0—1.5 倍、长为厚度的 1.5—3.0 倍的大致方正、上下面平整的石块，并在地基整平后，采用铺浆法将之前处理好的石块分层卧砌，且要将灰缝厚度控制在 20-35mm ，但若石块之间的空隙过大，则需用碎石加以填堵，禁止采用高于砂浆层的石块进行支垫。在此过程中，要注意，进行首层的石块砌筑时，应将石块面积较大的一面朝下，且应尽量选择平整的石块，作为孔口、转角、洞穴、交叉区域的填筑，同时在砌筑过程中，还要注意，砌筑时，表面偏差不能超过 30mm，平面的砌缝宽度应控制在 15-20mm ，立面的砌缝宽度则要控制在竖缝 20-30mm 。

3.5 钢闸门制作施工技术及要点

钢闸门是水闸结构的重要组成部分，而且其的体积较大，具有一定的施工难度，所以，钢闸门也是水闸工程施工技术的要点。在本案例中，钢闸门在工厂内进行制作加工，材质为 Q235 钢，焊接采用了 E43 系列焊条，焊接点为焊缝高度 7mm 的连续满焊。对于吊耳处，采用了焊缝 >10mm 的批坡焊。在此过程中，按照设计方案，以及相关的规定，放样时预留了安装、切割时，钢材收缩、损耗的余量，然后采用气割的方式进行下料切割。切割时，事先清除了边缘 50mm 范围内的油污、锈迹等，且在切割后，对飞溅物、焙渣进行了清理。对于需要受力的构件零件，需严格按照施工图规定的矫正弯曲矢高、弯曲率半径，进行冷弯矫正，而且要注意，钢材经过矫正，如弯曲、拉伸等处理后，其表面应保持良好的平整度，不应出现明显的凹陷、凸起或其他形式的损伤，以保证其的使用性能，同时表面损伤深度不得大于该钢材厚度负偏差值的 1/2，且不大于 0.5mm ，以免影响钢材的强度和耐久性。此外，矫正后的允许偏差应按照 GB50205-95 表 4.2.4 的要求加以控制，以确保矫正后的钢材符合设计要求和使用标准。待矫正完毕后，还要对钢闸门构件进行边缘加工。在此过程中，可使用刨床对材料的边缘进行平面加工，去除表面的不平整和毛刺，使其达到一定的平整度和直线度，或者也可以考虑采用铣床加工，并通过旋转的铣刀对材料边缘进行切削，以达到更加精确和复杂的形状要求。之后，即可进行钢闸门的组装。在组装时，需要先沿着焊缝，将焊缝每边 30-50mm 区域内的表面油污、毛刺、铁锈等脏污加以清除，然后严格按照相关的规定进行安装，且要确保各零部件的顶紧接触面有超过 75% 的区域处于紧贴状态，同时边缘间隙不能超过 0.8mm ，并需用 0.3mm 塞尺予以检测。

3.6 闸门安装施工技术及其要点

闸门安装施工中，需先使用测量期间，得到的基准点，引人确定控制点，并将其设置与构件安装位置相距 100-200mm 的位置，同时要做好相关的复核工作，确保控制点设置的可靠、准确。此后，即可进行底坎的安装。在此过程中，需要先将预先在混凝土基础中埋设，用于后续构件连接或支撑的钢筋焊接成支架，构建出一个稳固的平台或框架，用于支撑和定位底坎。在本案例中，支架的高度，低于底坎构件的设计底面高度大约 10-15mm ，借此为后续的调整，提供空间余量。此后，借助之前在门槽两侧设置好的样点，拉一条水平的钢丝线，作为基准，由此进一步确定底坎的水平、竖直位置，并加以调整，待确认底坎的高度、水平达到设计要求，同时还要结合水准仪等测量工具的使用，以确保调整的准确性。此外，还要注意做好底坎中心的调整，并将中心位置的偏差应控制在 ±0.5mm 以内，同时底坎的倾斜度不得超过 1mm，左右两头相对的高程差也不应超过 3mm。底坎安装完毕后，即可进行主轨、反轨、侧轨的安装。三种轨道的安装方法相同，均采用底坎中心位置定位，并以吊装的方式，将轨道送入门槽，然后在上端焊接两个调整螺栓，再在松钩后，于轨道前 100mm 的位置，左右焊接两副重线锤，侧面也要挂上线锤。之后，从下端开始调整，每 0.5m 测量一次，并用千斤顶调节。调整好之后，即可用电焊加固，砂轮机打磨平整。此后，需要进行埋件安装，以及二期混凝土浇筑，然后即可采用吊装的方式，将门叶吊入到支梁上，再用千斤顶，或葫芦临时固定。之后，根据控制点，调整门叶的垂直度，确认无问题后，即可将门叶焊接固定到门槽中，完成钢闸门的安装。

结束语

在水闸项目施工中，技术人员积极完善钢板桩围堰施工技术方案能有效消除潜在施工质量隐患，为保障现场施工顺利开展奠定基础。案例项目的最终结果证明，在采取上述施工工艺后可有效解决传统工艺方案中出现的钢板桩位移量偏大的问题，对类似项目有一定的借鉴与参照价值，值得关注。

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