引黃水閘工程施工技術

王彥莉，佛芝樺，陳菲菲

(封丘縣水利局，河南 封丘 453300)

0 引言

在中國水利事業快速發展的今天，水閘已經成為應用較多的水利設施，其作用不可替代。水閘是最為基礎性的水利工程設施，也是重要的擋水與泄水設施，水閘施工技術直接影響著工程建設的質量和進度。很多水閘工程的質量問題多是由施工技術應用不當、施工不規范所造成的。在實際的施工過程中，必須要嚴格遵循相應的施工要求，不斷提高水閘施工技術的質量和效率，才能將水利工程的作用最大化發揮出來。

1 工程概況

引黃水閘工程大都修建于20世紀七八十年代，位于新鄉市，地處黃河下游、黃河大堤北岸,上接焦作武陟、下連濮陽渠村。從1958年至2008年修建、改建引黃水閘10座,設計流量255 m3/s,設計灌溉面積29.47萬hm2。2005年至2014年完成水閘安全鑒定9座,其二類水閘1座,三類水閘6座,四類水閘2座。

工程建設范圍包含河道疏浚工程，全長約4.10 km；河兩岸綠化及園林附屬工程，工程范圍南北方向長約2.10 km，向東方向寬70 m，向西方向寬50 m；市政道路橋梁工程，全長330 m。

此次水閘工程，為一孔節制閘，門口寬13.60 m，閘室長13.50 m，底坎標高27.00 m，門型采用鋼壩閘。水閘工程等別為Ⅳ等，水閘及內外河側翼墻等主要建筑物為4級水工建筑物。設計最高擋水位上下游均為29.50 m，設計常水位上下游均為29.00 m。水閘工程建筑部分范圍包含配電間、結構、電氣、給排水及裝修工程，設配電間一間，總建筑面積22.50 m2，為單體框架結構一層建筑，建筑高度3.94 m，使用年限50 a，房屋抗震設防等級為7度，屋面防水等級為Ⅰ級。

2 工程區氣象與地質情況

2.1 水文情況

項目區屬亞熱帶季風濕潤氣候，暖濕多雨，四季分明，區域多年平均氣溫為16.50℃。月平均氣溫以7月最高，歷年月平均氣溫為28.70℃，極端最高氣溫為39.60℃；1月氣溫最低，月平均氣溫為4.00℃，極端最低氣溫為零下16.30℃。

2.2 環境地質情況

近年來由于城市建設，部分建筑垃圾被排放到河道內，周圍居民較多，其河道內由于長期被傾倒生活垃圾、排放生活污水，最為主要的是河道內幾乎所有區域均被人工圍做魚塘，河道內淤泥淤積嚴重且含有大量有機質，根據現場鉆孔取樣，工程區內所有分段中所取淤泥樣本均有較刺鼻腥臭味。

3 工程施工

3.1 水閘上游防沖槽段、海漫段

土方工程：基坑開挖前，外運土方填筑圍堰(頂寬3 m，高度1.60 m、坡比1∶3)，采取分層填筑推土機碾壓的方式進行，圍堰填筑完成后，水泵抽排基坑積水。基坑開挖采用反鏟挖掘機裝自卸車的形式進行，基坑開挖過程中，沿基坑外圍布設2個降水井，采用水泵抽排使地下水位降低至開挖面0.50 m以下，在開挖至設計高程(26.50)前預留30 cm采用人工開挖，不使原狀土受到擾動和浸泡。海漫段邊坡順著下坡方向切土開挖，清除坡面雜草、亂泥、浮土后，按設計坡比1∶1.50進行修坡，夯實坡面。防沖槽開挖至設計高程25.50，成梯形斷面(底寬900 mm，坡比1∶1)。

塊石鋪筑：施工前進行測量放樣，明確標示塊石鋪筑范圍和鋪筑高程，塊石選用無風化且不易風化的粗加工巖石，均通過現場驗收，石料等級符合施工規范要求。塊石鋪筑前，先將石料上的泥垢沖洗干凈，鋪筑時保持塊石表面濕潤，從地基中部向兩側、從低至高的順序錯縫鋪筑，確保無豎、橫向通縫，同時在鋪筑過程中按縱橫間距1.50 m布設孔徑75 mm的排水孔。鋪筑完成后，塊石之間形成上大下小縫隙(縫寬均>5 cm)，以利混凝土灌注及振搗密實。鋪蓋表面大致平整，相鄰塊石高差<20 mm。

混凝土灌砌施工:灌縫前先清縫，用水沖凈并保持縫槽內濕潤。灌筑混凝土外購C20商品混凝土，采用混凝土輸送泵車進行灌縫。灌縫時，混凝土分次向縫內灌注的同時，采用鋼筋搗插捧進行人工搗插直到灌縫飽滿密實。在灌砌完成后及時進行養護，保持外露面的濕潤。

3.2 水閘消力池、閘室段

土方工程：基坑開挖前，測量人員根據設計圖紙放樣出開挖邊線，以木樁石灰白線標記。基坑開挖采用反鏟挖掘機裝自卸車的形式自上而下分層分段依次進行，不允許在開挖范圍的上側棄土，土方及建筑材料等應遠離基坑堆放，應距基坑坑邊≥10 m，堆置高度不超過2 m。施工中隨時作成一定的坡勢，以利排水。開挖過程中經常校核測量開挖平面位置、標高、邊坡坡度等是否符合圖紙要求。在開挖至設計高程前預留30 cm采用人工開挖，不使原狀土受到擾動和浸泡。土方回填采用粉質黏土或黏土，小型壓實機具分層夯實，每層厚度≤30 cm，壓實度≥0.91。

水泥攪拌樁：根據設計要求，攪拌樁施工采用“兩噴三攪”的成樁工藝。首先按照測放的樁位將樁機移至樁位上，樁尖對準樁位，平面偏差≤5 cm，調整機身垂直度，樁身垂直偏差≤1/200，樁徑偏差≤4%。其次按照設計的水泥摻入比、樁長，將計算出的42.5普通硅酸鹽水泥用量放入攪拌池中，加水進行攪拌制備漿液。攪拌樁機配置專門的加壓裝置并將樁機鉆頭尖部對準樁位攪拌下鉆至設計樁底后，打開送漿泵閥門送漿至出漿口，用流量泵控制輸漿速度，使注漿泵出口壓力保持在0.40～0.60 MPa，噴漿座底30 s，使漿液完全到達樁端后，邊攪拌提升邊送漿，至樁頂標高后，第二次一邊攪拌下鉆一邊噴漿至設計樁底標高后再邊攪拌提升邊送漿。整個過程均需均勻噴漿，隨時抽查水泥漿液比重，每工作班≥4次。攪拌機噴漿提升速度和次數必須符合施工工藝要求，應有專人記錄攪拌機每延米下沉和提升的時間，記錄來漿和停槳的時間，深度記錄誤差≤5 cm，時間記錄誤差≤5 s。樁頂高程應超高50 cm，樁底高程應超深10～20 cm。基樁施工完成28 d后進行承載力載荷試驗和基樁鉆芯試驗，均檢測合格。

水閘主體結構施工流程：墊層混凝土澆筑→底板放線→底板鋼筋制作安裝→底板橫向止水帶安裝→底板、閘墩至底部施工縫模板安裝→底板、閘墩至底部施工縫混凝土澆筑→閘墩、墻鋼筋制作安裝→豎向止水安裝→閘墩、墻模板安裝→閘墩、墻混凝土澆筑→混凝土養護、拆模→上部結構施工→土方回填。

3.3 水閘下游防沖槽段、海漫段

3.3.1 土方工程

基坑開挖采用反鏟挖掘機裝自卸車的形式進行，基坑開挖過程中，沿基坑外圍布設2個降水井，采用水泵抽排使地下水位降低至開挖面0.50 m以下，在開挖至設計高程(26.50)前預留30 cm采用人工開挖，不使原狀土受到擾動和浸泡。海漫段邊坡順著下坡方向切土開挖，清除坡面雜草、亂泥、浮土后，按設計坡比1∶1.50進行修坡，夯實坡面。防沖槽開挖至設計高程25.50，成梯形斷面(底寬900 mm，坡比1∶1)。

3.3.2 灌砌塊石

在基礎開挖完成以后，依次在建基面鋪設250 g/m2無紡土工布、100 mm厚黃沙、100 mm厚碎石墊層、油毛氈，最后進行300 mm厚C20細石混凝土灌砌塊石施工。塊石選用無風化且不易風化的粗加工巖石，石料等級符合施工規范要求，最小邊長≥200 mm，最小厚度≥270 mm。鋪筑時，保持塊石表面濕潤，從地基中部向兩側、從低至高的順序錯縫鋪筑，確保無豎向及橫向通縫，同時在鋪筑過程中按縱橫間距1.50 m布設孔徑為75 mm的排水孔。鋪筑完成后，塊石之間形成上大下小縫隙(縫寬均>5 cm)，以利于混凝土灌注及振搗密實。鋪蓋表面大致平整，相鄰塊石高差<20 mm。塊石鋪筑完成以后采用C20細石混凝土灌砌施工。混凝土向縫內灌注的同時，采用鋼筋搗插捧進行人工搗插直到灌縫飽滿密實。在灌砌完成后及時進行養護，保持外露面的濕潤。

3.3.3 預制方樁

首先進行場地平整，待預制方樁達到設計強度的100%后，將預制方樁吊運至施工區域。打樁前應校核點位，確保點位正確的情況下，方可開始沉樁。沉樁過程中應嚴格控制樁身垂直度，沉樁過程應慢速但不可中途停錘，隨時觀察并糾正樁位，以確保沉樁位置偏差滿足規范要求。當樁頭破碎、樁身傾斜、跑位、地面隆起或水平位移過大時立即停止作業。預制方樁施打完畢后，樁頂450 mm長范圍內混凝土鑿除，外漏主筋及50 mm長樁頂混凝土未鑿除段澆入底板內。

3.3.4 下游翼墻

施工前采用機械清淤至設計基礎高程并整平，經翻曬1-2 d后，進行上部作業。首先進行下游翼墻墊層施工，采用10 cm厚C10素混凝土澆筑；其次進行承臺鋼筋混凝土施工；最后進行翼墻墻身鋼筋混凝土澆筑。

3.4 沙河水閘金屬結構安裝工程

3.4.1 啟閉機安裝施工方法

①啟閉機埋件安裝：確保埋件中心線及高程準確無誤→②啟閉機吊裝：吊裝前應檢查起重機狀況、起重噸位、起重半徑、安全保護裝置并進行試吊→③電氣設備安裝：嚴格按圖紙和規范要求正確接線，布線整齊→④啟閉機試運行：檢查電氣回路中每個元件和設備是否動作正確，電動機轉動方向是否正確，限位開關、保護裝置及連鎖裝置是否安全可靠。

3.4.2 閘門埋件安裝施工方法

①底坎安裝：以孔口中心線、設計高程及里程控制安裝底坎埋件，控制誤差在±2 mm→②護角兼作側軌安裝：利用經緯儀和鋼尺調整軌道的垂直度、位置、高程及門槽寬度→③二期混凝土澆筑：門槽埋件處支承較多，間隙較小，二期混凝土澆筑過程中嚴格控制一次投料數量。

3.4.3 閘門門體安裝施工方法

①閘門定位：確定支鉸座位置、連接底轉軸→②閘門安裝：將閘門整體擺放水平與底轉軸螺栓孔相對應，門葉與門葉按順序連接、調整并擰緊門葉連接軸栓→③水封安裝：確保底止水、側止水嚴密，壓縮量上下均勻→④閘門調試及試運行：全行程啟閉試驗過程中檢查底軸、支鉸等轉動部位情況，應做到啟閉過程平穩無卡阻，閘門左右兩側同步，拉桿裝置無異常情況，水封橡皮無損傷。

3.5 水閘電氣設備安裝工程

3.5.1 配電箱安裝施工方法

①配電箱安裝：配電箱安裝方式為落地安裝，采用不銹鋼外殼，柜體與基礎型鋼連接應牢固，檢查線路是否松脫、電器元件是否損壞；面板上設有每臺設備的開、停按鈕，開、停指示和故障指示，具有各種安全保護連鎖裝置→②盤柜試驗調整：進線處裝設I級試驗電涌保護器，分別模擬試驗控制、連鎖、操作、繼電保護和信號動作→③送電試運行：檢查變壓器是否有電，查看電壓表三相是否電壓正常，送電空載運行。

3.5.2 計算機監控系統安裝施工方法

①管路敷設→②分線箱安裝：分線箱安裝高度符合規范要求，將引線與盒內導線用端子作過渡壓接→③線路敷設：布放線纜應排列整齊，不擰絞，盡量減少交叉，不同電壓的線纜分類綁扎→④終端設備安裝：攝像機護罩及支架固定安裝在監視目標附近不宜受外界損傷、不影響設備運行的地方→⑤機房設備安裝：視頻控制主機及錄像機安裝位置符合設計要求，附件完整、無損傷，臺內接插件和設備接觸可靠、無扭曲脫落現象→⑥設備接線、調試：機房設備采用專用導線將各設備進行連接，各支路導線線頭壓接好，設備及屏蔽線壓接好保護地線；安裝完畢后，對所有設備進行通電聯調。

3.5.3 避雷接地安裝施工方法

①人工接地體安裝：將人工接地體打入地中并敷設接地扁鋼→②接地干線安裝：接地干線應與接地體連接的扁鋼相連接→③避雷針及支架制作安裝：避雷針應垂直安裝牢固，焊接符合要求→④防雷引下線敷設：引下線沿建筑外墻敷設，所有正常不帶電的電氣設備金屬外殼、穿線鋼管、金屬欄桿、金屬構件、盤柜及電纜支架均可靠接地→⑤避雷網安裝：避雷網應平直、牢固，不應有高低起伏和彎曲現象→⑥均壓環安裝避雷接地系統采用TN-S制，所有進出建筑物的金屬管道均進行總等電位聯結。

3.5.4 電氣照明安裝施工方法

①管線敷設：管線敷設時應排列整齊、不宜交叉，應加以固定并及時裝設標志牌→②管內穿線：不同系統、不同回路的導線嚴禁穿插在同一根保護管內，導線在保護管內不得有接頭和扭結；并列敷設的電纜，接頭的位置應相互錯開→③燈具安裝：燈具安裝要垂直，所有燈具的金屬外殼或底座必須與PE線連接，可靠接地→④調試：通電前檢查供電線路的容量是否符合被調試線路的要求，測試供電線路的電壓是否在允許值范圍內。

3.6 水閘配電間結構

配電間磚混結構施工方法：①配電間底板結構：墊層采用10 cm厚C20素混凝土，結構采用C30鋼筋混凝土→②構造柱鋼筋制安、混凝土澆筑→③過梁、圈梁檐溝及屋面結構：檐溝、屋面等嚴防有滲漏→④墻砌體：室內地坪以下采用200厚MU混凝土實心磚，DM10預拌砂漿砌筑，其余填充墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊，用WM7.5預拌專用砂漿砌筑，墻厚200 mm→⑤屋面裝修→⑥門窗安裝→⑦室內外裝修。

4 結語

水閘在許多的水利工程項目中都得到了應用，包括水庫和一些堤壩中，功能性非常強。由于水閘結構比較復雜，水閘施工中包含了諸多的施工工序；因此，在水閘施工過程中要嚴格遵守施工技術要點，規范化、高標準的施工作業，以提升水閘工程的質量，發揮其功能與作用。引黃水閘工程順利實施，極大地改善河道生態環境等一系列問題，創造明顯的環境效益，創造良好的人居環境。