水利工程水閘除險加固的施工方法研究

劉志宏

(綏中縣水利事務服務中心，遼寧 葫蘆島 125200)

在檔潮、攔洪、抬高上游蓄水水位以滿足通航或取水要求等方面，水閘發揮著不可替代的作用[1]。隨著運營年限的增加，加之缺乏有效的維護管理，在使用過程中水閘大多存在一定的病險問題，所以消除水閘安全隱患逐漸引起人們的重點關注[2-3]。為充分發揮水閘的功能效益，保證結構的耐久性、適用性和安全性，確保水閘除險加固方案的經濟可行性，必須統籌考慮各相關因素合理的設計除險加固方案。

1 水閘病險分析

1.1 防洪檔潮標準低

水閘檔潮、防洪能力無法達到使用要求，如提閘過水時排澇泄流能力較低，與下游河床抗沖刷能力相比其單寬流量明顯較高，且受限于頂高程閘室通常發生河水倒灌的現象。由于建成年代久遠、建設標準低、水文資料缺乏及其他客觀條件的限制，部分水閘整體質量較差；此外，隨著時代的發展防洪規劃有所調整，加之部分區域已發生沉降，現行防洪防潮標準與閘室高程極不協調[4]。

1.2 閘室穩定性差

目前，閘體不均勻沉降、工程區域性下沉等問題普遍存在，從而導致閘室本體的抗浮、抗傾、抗滑安全系數不符合規范要求，閘基破壞、消能防沖設施老化極為嚴重，這大大降低了工程的整體安全穩定性。另外，部分水閘因未設消能防沖設施或者運行管理體制不完善，相關設施損壞嚴重，閘基連接段滲流破壞問題突出，堤防護坡和閘基出現流土、管涌、掏空等現象，并加劇了滲透破壞。

1.3 結構老化破損嚴重

受工程投資、施工技術、建設標準、管理控制等條件的限制，部分水閘的配筋量不足、混凝土標號較低，加之運維管理不善和長期服役運行許多結構普遍存在脫落、開裂、碳化等問題。因此，為準確掌握結構的破損或老化程度，有必要加強混凝土強度、碳化等檢測，如表1。

表1 混凝土強度、碳化檢測

2 水閘除險加固施工方法

2.1 土方開挖

根據實際工程土質特點，可以選用自上而下分級分層開挖土方的方法，此外要留有充足的平臺面積，為了防止發生坍塌應嚴格控制每層的開挖深度。根據測量放樣和設計工藝，對邊坡組織開挖施工，并做好相應支護措施。工程中可以選用潛水泵，以保證排水效果和基坑施工可靠性，開挖閘室周邊時必須設置容量足夠大的積水坑，并確保水流可以匯集到坑內。開挖水閘土方過程中，應按照先閘室段、后上下游連接段的施工流程，尤其是開挖村莊道路邊坡時必須遵循分級分層的開挖原則，先設置沉降觀測點后噴塑混凝土，從而保證邊坡整體穩定。

2.2 護坦、護底、鋪蓋、閘底板施工

應充分考慮施工進度要求、工程結構特征等因素合理設計施工方案，即依次穿插完成閘室底板澆筑、護坦、護底、鋪蓋等施工，并按照設計文件完成閘墩澆筑、底板墩墻分縫處理等操作。此外，必須確保基礎混凝土的澆筑效果，針對閘室頂部、閘墩等直線型砼結構選用木模，將模板利用對拉螺栓和鋼管聯合加固支撐，而對異型構件要選用相適應的模板，保證此類模板的整體牢固穩定。完成基礎施工且質量檢驗合格后，開始鋪灘墊層、安裝模板以及綁扎鋼筋，閘底板施工時可以直接利用臺階式澆筑的施工方法，且澆筑過程中不能發生停頓，必須一次澆筑完成，并保證入倉混凝土的振搗密實性。對于存在高度差的閘室底板澆筑施工，為確保結構的整體穩定需要一次澆筑成型，除特殊情況一般不設施工冷縫。采用吊模法完成模板的支護施工，拉結加固時需要利用上下雙排螺桿，拉桿的設置間隔不宜超過0.5 m，為確保模板的整體穩定還要對底板內部鋼筋利用鋼絲拉結。

2.3 閘墩施工

水閘除險加固的關鍵是對閘墩的施工控制，對此要保證閘墩表面質量以及混凝土澆筑的密實性，所以必須重點控制閘墩施工質量。為防止出現結構變形的情況，在澆筑閘墩時必須確保各部位立模的同步性，澆筑過程中一步到位。立模完成后要對稱加以支撐，為保證加固效果可以借助拉條、拉桿等輔助設施，澆筑過程中要緩慢分料入倉以保證施工質量。

2.4 閘門槽二期砼施工

正式開工前，要檢查安裝埋件的數量以及放置埋件的堆場，清掃埋件保持其表面潔凈，并準確測量埋件的尺寸。若發現埋件制造缺陷、尺寸超標等問題，必須及時采取有效的措施消除不利影響。安裝前，必須對二期預留埋件和一期的插筋情況實施檢查，設計過程中要對高程、樁號嚴格控制，對于不符合設計要求的金屬結構要與項目單位協商。安裝門槽埋件前需要檢查預留槽情況，調直埋存于一期中的預埋件，針對預埋件不符合技術標準或存在缺陷的，應與施工單位協商做出相應的補埋處理。此外，要對一期、二期混凝土結合面實施鑿毛處理，從而確保施工質量。

2.5 溫度控制

混凝土施工和結構質量受環境溫度的影響較大，如果對施工溫度的控制效果不好或沒有實施有效的控制，因存在內外部溫差混凝土結構極易產生裂縫，從而發生較大的變形。此外，溫度還在一定程度上影響著結構物本體強度。為更合理的選擇溫度控制方法必須分析混凝土類型，考慮施工區域的環境條件充分發揮高性能混凝土優勢。例如，夏季和冬季澆筑混凝土時控制入模溫度要低于30℃、大于5℃，而養護期間芯部混凝土溫度不應超過60℃，控制混凝土表面與芯部溫差在20℃以內，外部環境與結構表面溫差在15℃以內，而養護用水與結構表面溫差要低于10℃。為確保整體結構性能，要嚴格測量各個工序的混凝土溫度，并采取有效的控制措施保證水閘的施工指令。

2.6 金屬結構施工

根據門槽設備外形尺寸合理設計臨時鋼支撐，提前做好準備并預留一定數量的斷面。對完成調整后的門槽埋件進行加固處理，由此避免預埋件和門槽安裝后可能發生變形的情況，確保該部位的精準安裝。門槽設備安裝前，必須利用性能和精度較高的全站儀實行精準測量，以此確保設備安裝精度。測量弧形工作門時應注重強調以下要點：支承的高程、傾角以及距離，側軌、弧門的作用半徑及其存在的偏距，啟閉機機架、底檻、支鉸中心的高程和有效距離等。測量檢修門時應注重測量的要點有：底檻、反軌、主軌的高程和距離等數據。施工過程中，可采用預埋插筋固定托架完成工作門埋件的安裝，即在托架上放置底檻，以底檻孔口中心線作為基準實施調整。為了促使門槽與底檻保持對中，可以運用掛鋼線的方法調整中心點線，并對底檻高程利用水準儀測量，相鄰測量點間的距離為0.5 m，以此確保安裝精度。然后依次吊裝門楣、反軌、正軌，可以利用型鋼托起門楣、反軌、主軌底部，為了達到設計位置必須對埋件底部做適當調整，采用焊接和拉緊器的方法保證一期插筋與埋件上部相連。采用吊線墜對埋件垂直度進行調整，檢查合格后利用拉緊器或者千斤頂對中部進行調整。完成以上工作后，對門槽與埋件的中心距離利用盤尺進行檢測，并保證安裝符合設計要求，對出現超標的情況，需要在側面焊接拉緊器調整，符合設計要求后對埋件實施加固。

在閘門場內制作各門槽預埋件的過程中，必須同步完成安裝施工，安裝前對出門槽的高程點和中心線依據設計要求進行測量。各部門安裝過程中，需要利用鋼直尺、水準儀、經緯儀等儀器校準，并保證誤差處于合理區間內，以上工作完成后進行二期混凝土澆筑。根據現場基線和平面控制點，利用全站儀測量各軸線并埋設各條軸線的裝點。豎向測量時可以利用外控吊線墜法，基準點設置為地面首層周邊的軸線點，然后向上逐層懸吊以此完成引測，并嚴格控制結構與軸線間的偏差，保證引測精度符合精度要求。一般地，通常選用滿堂腳手架作為支模架結構形式，設計橫縱間距90 cm×90 cm，對接方式為一字扣件式，控制擰緊扭矩達到40～60 N·m范圍。澆筑的柱混凝土要有合理的塌落度，由此避免混凝土質量受坍落度的影響。此外，要適量的添加外加劑，并確保不同材料之間的充分融合以及不同結構部位混凝土的均勻；對于不同結構層次的混凝土澆筑，要科學合理的設計前后工序間隔時間和搭接長度，并考慮氣候條件對混凝土材料做降溫或升溫處理，從而保證工程整體質量。例如，施工時的天氣溫度較高，為降低澆筑溫度以及更好的散熱可以采取的措施有：采用冷卻的拌合水、適當減少單次澆筑厚度、通冷卻水管以及分層澆筑等。

3 結語

由于長期高負荷運行、建設年代久遠、老化失修及運維管理不當等，許多水閘工程都或多或少的存在一些問題，為保證水閘安全運行必須實施除險加固整治。根據水閘實際運行情況，綜合考慮可靠性、安全性、經濟性等要求科學合理的設計加固方案，為充分發揮水閘功能效益提供基礎保障。