水利工程水閘設計問題思考

(河海大學文天學院 安徽 馬鞍山 243011)

前言

在進行水閘設計的時候，由于其具有復雜性的特征，并且受到很多因素的影響，所以設計人員一定要高度的重視水閘設計的要點和具體的方法，從而才能確保水利工程的順利實施和進行。

一、水閘的選址原則

水閘在進行選址的時候首先要滿足的條件就是要保證水閘的穩定和安全同時還要滿足水閘在使用的時候所需的要求。水閘在使用的時候能夠做到水流流態穩定在建設以后方便管理同時在進行建設的時候造價要經濟。為了更好的滿足以上的要求保證水閘在建設以后可以很好的使用和管理在進行水閘選址的時候一定要慎重水閘的選址要對當地的地質條件和水文條件進行綜合的分析最好是在完整的宕石地基上進行施工或者是在承載能力大抗剪強度高透水性小穩定的土質地基上進行施工。在進行水閘施工的區域如果找不到良好的天然地基就要對不良的地基進出處理這樣可以使地基的情況發生轉變。有些時候對地基進行技術處理的花費是非常高的這種情況下很多的施工企業選擇不進行地基的處理但是這樣對水閘的穩定性和安全性是影響非常大的為了更好的保證水閘的施工質量廠定要對水閘的選址特別重視同時要綜合考慮選址這樣才能保證水閘的建設取得更好的效果。

二、水閘地基處理方法

水閘地基的選址有時并不是十分理想的在很多的情況下選址的地基地質情況是非常不好的為了保證水閘的安全性和穩定性要對地基進行必要的處理在進行處理的時候主要是為了保證地基可以在承載力方面得到提高使建設在上面的建筑物可以更加的穩定。對地基進行處理也是為了避免地基出現沉降的情況主要可以避免出現地基危害，同時對地基進行處理也是為了避免地基出現滲漏的情況，導致地基出現變形的情況。在對地基進行處理的時候有很多的方法，選用何種處理方法要根據施工的具體情況來進行選擇。

(一)木樁加固法。木樁加固法是對地基處理的一種非常古老的方法，是一種樁基的處理方法。在進行處理的時候只是對木樁進行簡單的加固在設計方面是非常簡單的同時在施工的時候也是非常方便的。在進行施工的時候不會受到環境的影響在施工的時候使用的材料也是非常常見的。在對水閘地基進行處理的時候也是沒有更多的方法的這時木樁加固就是唯一的處理方法這種方法在當時應用的是非常廣泛的但是在水利技術發展以后這種方法的使用就是非常少的了。在進行處理的時候通常是有兩種處理的方式的廠種是將木樁的樁頭和閘底板澆筑在一起這樣可以形成更加深的基礎廠種是將木樁樁頂設置在碎石墊層這樣就能達到一種復合地基的效果。

(二)換土墊層法。換土墊層法屬于置換法也是一種古老的相當成熟的地基處理方法。該方法加固原理比較清楚施工簡便施工質量易于保證是淺層地基處理的首選。為避免工程造價過高以及增加基坑支護費用廠般換填深度小于3嘰如軟弱土層小于3m下臥層地基承載力較高時將軟弱土層完全挖除換填后廠般均可滿足水閘對承載力和變形的要求。如果軟弱土層比較厚僅能換上層軟弱土時應盡量避免采用換土墊層法處理閘基因為換填后雖然可提高基底持力層的承載力但水閘地基的受力層深度相當大不臥軟弱土層在荷載下的長期變形可能依然很大。實踐表明采用換土墊層法處理的地基出現問題的相對比較少故至今仍是水閘淡層地基處理的主要方法之一。

(三)預壓法。預壓法是通過預先加載加速場地土排水固結以達到減少沉降和提高地基承載力的目的。該方法特別適用干在持續荷載作用下體積會發生很大壓縮強度會明顯增長的土如淤泥質土、撇泥和沖填土等飽和粘性土地基等但此方法也有明顯的缺點由于閘基地下水一般與河水連通圍封、降水難度大場地土往往需要比較長時間的預壓才能完成周結沉降對施工工期緊的工程廠般較少使用該方法。

(四)樁基法。樁基法是常用于豎向荷載大而集中或受大面積地面荷載影響的結構以及沉降方面有較高要求的建筑物和精密設備的基礎。樁基能有效地承受一定的水平荷載和上拔力。樁基按施工方法分可分為預制樁和灌注樁兩大類。

三、水閘底板混凝土的設計分析

(1)目前在對待混凝土底板結構問題上，一般是允許出現裂縫，而對其寬度進行一定的限制，不同國家和地區對不使用環境和要求下的混凝土建筑物的裂縫寬度有不同的控制標準。我國《混凝土結構設計規范》允許裂縫寬為0.2～0.3毫米，在對待裂縫問題上提出限制與允許的兩種方法。變形變化引起的約束應力首先要求結構所處的環境能給結構以變形的機會，即變形得到滿足，則不會產生約束應力。

(2)在全自由狀態下，結構可以有任意長度、任意溫差不產生約束應力，因此給結構創造自由變形的條件就是允許原則。在實際工程中，全自由的理想狀態不易做到，但是可減少約束，釋放大部分變形，使之出現較低的約束應力；結構處于全約束狀態，要讓任意長度不設伸縮縫亦不開裂，則只須所選用的結構材料具有足夠的抗拉強度和極限拉伸即可。該設計原則稱為限制原則。一般說來，對于限制原則，必須有足夠的強度儲備；采取允許原則，必須有充分的變形余地。現在一般認為，混凝土建筑物不出現裂縫是不可能的，或是很困難的。防止裂縫出現，在材料、設計、施工、運行和維護等方面均有一定的研究，但還不夠完善或效果不是十分明顯。

四、水閘施工過程中出現裂縫的原因及預防措施

(一)水閘施工過程中出現裂縫的原因。首先在水閘施工中，進行底板混凝土澆筑之后，水泥發生了一定的水化反應，這樣就釋放出很大的熱量。同時因為底板內部的溫度基本上都比附近的溫度高，這樣就使得混凝土表面與內部出現了很大的溫度差異。再次，在施工過程中，因為混凝土抗拉強度比較低，并且導熱性能比較差，這樣就使得很多水化熱量堆積在混凝土的內部，從而就使得混凝土底板的表面出現了開裂的現象。然后，在對水閘進行施工的時候，由于底板混凝土的溫度在不斷的降低，這樣就使得混凝土內部發生了一定的溫縮變形。同時在地基的約束之下，溫縮變形導致底板的中心發生了拉應力，從而就造成了裂縫問題的產生。

(二)水閘施工過程中預防裂縫出現的措施。首先，要不斷的提高混凝土的抗拉強度，主要是降低水灰之間的比例，或者在混凝土中添加一些纖維材料，這樣就可以大大的增加抗拉強度。然后，在施工的時候，如果水灰之間的比例符合的規定的要求，就可以適量的添加一些減水劑，這樣就能夠很大程度的減少水和水泥的使用含量，從而就能夠有效的降低混凝土的溫度，繼而就能夠防止混凝土出現裂縫的可能。同時，還可以適當的摻入膨脹劑，這樣就可以很大的補償混凝土的體積出現收縮變形的情況，要可以補償混凝土出現溫度變形的情況，也就可以防止混凝土出現裂縫。

最后在對水閘進行施工的過程中，為了降低混凝土在澆筑時候的溫度，可以適當的降低骨料的溫度’縮短運輸的距離。同時還可以降低開始施工是，滬寧圖的溫度峰值，也可以減少施工結束之前的溫度降低幅度，繼而就能夠防止裂縫問題出現在混凝土中。

五、結語

在水利工程建設過程中，水閘的設計具有非常重要的意義，所以在進行水閘設計的時候，一定要根據工程的具體情況，對附近的環境進行詳細的分析，并且還要嚴格的按照規定的要求進行設計。同時對于工程施工中可以出現的問題，一定要采取有效的措施進行預防和處理，并且還要將理論與實踐相結合，從而才能夠很大程度的提高水閘的設計質量和水平。