水利水電工程中水閘施工技術

韓家梁 郭世永

（青州市水利建筑總公司，山東 青州 262500）

0 引言

作為基礎水工構筑物，水閘施工在我國的發展時間非常悠久，都江堰便是古代水利工程的主要代表。水閘結構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、護坡設置來保證抗滲穩定性，并實現對水流的引導，幫助水流平穩進入閘室。而下游連接段則能夠保證水流傳導足夠均勻，并消除閘水流動中的動能，避免水流沖刷影響到河床與兩岸的穩定性。因為水閘施工的整體工序非常復雜，所以在開展水閘施工時，必須重點關注施工質量的控制效果，以此來保證水閘施工的合理性，進而在滿足施工效果的同時兼顧工程進度要求。因此，有必要對水利水電工程中的水閘施工技術進行分析。

1 工程概況與準備

1.1 工程概況

某水利水電工程項目其施工目標共分為2個水閘，一號水閘規模為1孔×3m，其閘底高程參數為0.50m，根據設計圖紙其灌注樁數量為78根。二號水閘其位置處于一號水閘東側400m，規模、閘底高程分別為3孔×4m、0.15m，灌注樁138根。

1.2 施工前準備

為保證水閘工程施工建設品質，必須做好前期技術經濟評估工作，嚴格審核工程建設的各個環節，校核工程管理制度是否符合建設應用標準，工程參建各方協同進行探究，就施工方案合理性以及可行性進行評估，加強技術層面的重視程度，并就施工方案中的不合理之處進行技術糾正，避免設計與實際施工之間出現偏差，進而消除工程隱患。

水閘工程施工建設過程中，工程單位高度重視開挖質量，結合工程實際情況，優化混凝土施工環節，工程單位，嚴格把控原材料質量，包括材料采購環節及材料入場前的質檢，從源頭對原材料質量進行把控，避免因材料問題，引發工程隱患。尤其在水泥砂漿制備過程中，嚴格控制水泥灰比例，適量添加砂石料、粗細骨料等，按照配置比進行調整，確保提升水泥砂漿制備質量，同時，在灌注作業開展前，對砂漿強度和密度進行檢驗，確保滿足混凝土施工標準，進而提升水閘工程結構強度。

在金屬結構施工過程中，嚴格核實金屬構件廠商資質，做好金屬構件運輸線路規劃，整合金屬構件現場安裝方法，切實提升金屬結構施工質量。在水閘門槽預埋件安裝過程中，施工人員嚴格按照施工技術進行規范進行操作，加強對焊接質量的把控，避免出現位移、變形等問題，切實從根本上提升水閘工程施工品質。

2 水閘關鍵施工技術

2.1 導流施工技術

在該工程施工過程中，運用了導流施工技術，工程單位綜合考量了潮汐因素的影響，參照導流建筑擋潮標準進行建設，并結合實際情況，制定完善的導流方案，并科學遴選圍堰修建方法；同時，在導流施工技術實施過程中，加強對地形因素的考量，做好水文地質勘察調研工作；另外，為提升工程建設質量，使用防滲塑模進行鋪設，有效提高了圍堰堅固性能。此外，為提升水閘工程質量，優化了土質河床護底工作，嚴格把控護底工程的寬廣性，尤其在護堤施工前，嚴格把控拋投料物的移動規律。明渠導流示意圖見圖1。

通過圖1可以看出，該工程所用導流方法，以明渠導流為主。在導流的過程中，可以將工程分為2個部分，一部分為岸坡，一部分為灘地。導流使用時，需要按照如圖所示的方法，對明渠、上下游圍堰，以及壩軸線與導墻之間的相互位置關系進行控制，保證工程質量。

圖1 岸坡與灘地開挖明渠

2.2 加固施工工藝技術

水閘施工技術在水利水電工程中發揮重要作用，加固施工技術為整個工程質量提升提供了保障，施工中涉及基礎帷幕灌漿、高低涵灌漿技術等，在現場施工過程中，需要對測量工作進行質量控制，項目參與各方需要協同配合，做好施工現場內標高和控制點測量工作，測量人員對基準點精度進行校核，核實數據的準確性，按照國家測繪標準開展測量工作。

在基礎帷幕灌漿的過程中，有關人員需要從側放空位、首段鉆孔、次段鉆孔、制漿、檢查孔鉆孔等方面出發，而最終完成整個灌漿過程。在上述水利水電工程建設中，在間隔大壩斷面20m～40m處布設了控制網，對原始數據進行獲取，在帷幕灌漿過程中，在大壩軸線上游10m處布設了灌漿軸線，設置了單排孔，將孔距設定在3m，使用經緯儀進行測定，確保鉆孔位置精準。鉆孔結束后，及時清洗和處理，進行了壓水實驗操作，確保發揮加固施工技術優勢，保證工程建設品質。

2.3 施工現場材料的質控

在水閘施工期間，工程、輔助材料極為關鍵（構件、半成品），作為項目工程中的實體內容，其質量將會影響到最終工程品質，只有保質、保量地開展工程材料供應，才能為水閘項目的順利開展提供先決條件[1]。

在質量控制期間，材料管理部門需要專門構建完善材料檢查、驗收、送檢體系，以此來避免劣質材料進入水閘施工現場。在材料采購過程中，需要針對材料的性能參數進行抽檢，盡量保證所有材料的廠家、規格、批次一致，在材料入場時，堅決剔除不合格的材料，避免因材料質量問題，出現施工安全隱患。除此之外，諸如水泥、鋼材以及其他各種材料入場時，不僅需要開展質量檢驗，還需要出示合格證，認真核查鋼筋型號、品牌，做好鋼筋材料剛度、硬度試驗。完成材料檢驗工作后，優化材料存儲方式，做好鋼筋材料防腐蝕工作，避免材料受損。

同時，要做好施工現場材料監督檢驗工作，制定材料申領制度，認真做好材料申領工作，便于掌握材料供求情況。

2.4 基礎開挖技術

在基礎開挖（圖2）前，需要安排勘察人員針對開挖場地進行綜合考察，以此來確定場地是否滿足水閘的實際施工需求[2]。只有場地滿足水閘施工條件，才能保證水閘施工效果。在開挖期間，應該結合施工要求來選擇合理選擇挖掘機，然后利用倒退施工的方式開挖，施工中還要關注廢料情況，及時將場地中的施工廢料運輸至場外。除此之外，護坡、邊坡、底板應該預留出防護層，并在墊層施工前對防護層進行修坡，以此來保證施工效果。需要注意的是，開挖期間若遇到巖層，則應該利用淺孔爆破法處理巖層。此時應該重點關注基坑排水能力，只有這樣才能保證開挖順利，若基坑內有積水，則可以利用小水閘來處理積水。除此之外，在基礎開挖的過程中，做好支護工作同樣較為重要。支護有利于減少倒塌等風險，保證基礎穩定。具體而言，基礎開挖支護示意圖見圖2。

通過圖2可以看出，在基礎開挖支護的過程中，需要首先準備工字鋼，將該材料應用到支護中，有利于提升支護穩定性。另外，還需要對各項參數進行優化控制，將工字鋼角度控制在45°左右，提高基礎開挖的質量。

圖2 基礎開挖支護（單位mm）

2.5 基礎處理技術

在水閘施工環節，基礎處理效果非常關鍵，在處理基礎時，應該結合閘室基礎特征來調整施工方法。基礎處理一般會選擇固結灌漿，固結灌漿大多會使用R42.5硅酸鹽水泥來進行處理，處理期間要保證孔間距、排間距均為3m，而進入基巖深度則要達到4m。在灌漿開始前，應該提前開展壓水試驗。而在灌漿時還要適當加強灌漿現場監測，以此來降低施工漏漿等問題的發生概率。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行固結灌漿，因此需要將灌漿孔設置在閘墩外圍，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，其強度等級應該達到C30，并保證底板厚度達到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，則要重點關注測量放樣精準性。由于底板混凝土的澆筑范圍相對比較廣，因此為了提高混凝土澆注效果，可以按照分層、階梯順序來依次進行澆筑，這種澆注形式能夠有效減少初凝現象帶來的影響。

另外在澆筑期間還應該精準計算混凝土覆蓋時間，通過嚴密計算能夠有效提高澆筑連續性。具體而言，以混凝土澆筑強度為例，其最大值如公式（1）所示。

式中：Q代表最大強度，F代表截面面積，h代表厚度，t代表澆筑所用的時間。結合上述公式，便可得到最終計算結果。

澆筑時間T的計算公式如下。

式中：T代表澆筑時間，Q代表最大強度，V則代表從開始澆筑到澆筑完成后所需要的時間。

通過以上公式，有關人員能夠根據施工中對混凝土強度的需求以及工程為澆筑所留出的時間，計算出每次澆筑所應用的時間。按照上述時間，對澆筑過程進行控制，有利于保證澆筑效果。

在實際澆筑期間，如果要利用水平分層的方式進行施工，則應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的緊密性。若要保證混凝土表面足夠光滑，還應該在振搗結束后利用木尺刮平混凝土，在拆模完成后則要第一時間對拉桿兩側進行處理。當混凝土澆筑結束24h，便可以對混凝土開展灑水養護，通過合理養護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，則應該結合混凝土性質以及水閘墻結構情況進行施工，此時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，頂部錐形結構可以采用一次性立模澆筑來提高施工質量，若在施工期間出現澆筑中斷的情況，則澆筑效果就將會大打折扣。在開展閘室施工時，可以利用預應力錨索、基坑支護的方式進行施工質量管控，預應力錨索在施工期間要結合閘室結構來實現安裝、灌漿等施工環節，只有施工技術與實際需求相吻合，才能夠保證施工效果。而基坑施工則需要重點關注基坑開挖，只要嚴格遵循開挖流程便能夠保證基坑施工質量。

2.6.2 閘室主體施工

在開展水閘墻的大斷面施工時，為了避免影響水閘墻的巖體結構帶，需要利用風鎬剝離的方式來保證施工效果，當水閘墻巖土結構其斷面達到一定尺寸后，便可以通過錨桿支護的方式來保證工程穩定性，加強對巖體結構的保護。一般而言，在開展水閘墻巖體臨時支護時，還可以利用錨桿（支護原理見圖3）、錨索、砂漿固封等形式來保證支護效果。

通過圖3可以看出，錨桿支護能夠作用于松動巖塊，避免其出現脫落等問題，有利于穩定巖體結構，確保工程的穩定性。

圖3 錨桿支護原理

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量，以此來提高立模、校正質量。在制作完成的模板中需要標記出工作、檢修門槽位置線，然后對全套模板進行編號并送到施工現場，在放置期間為了保證使用時的便捷性，處于下方的模板應該最后進行放置。2）立模處理。在立模期間要針對閘墩兩側模板進行處理。平直模板先于圓頭模板進行立模，并在底層模板上口保證水平型。在閘墩兩側模板中，應該每隔1m左右進行鉆孔，并將螺栓穿入圓孔，這樣能夠有效防止模板出現內傾的情況。在此期間，螺栓能夠承受混凝土所帶來的側壓力，而且螺栓平撐連接還能夠提高撐木剛度。當模板設置完成后，可以進行清倉處理，然后堵住孔洞進行澆筑，施工時要重點關注上升速率，若速度過快將會導致模板受到的壓力大幅提高。

2.7.2 閘墩混凝土澆筑

混凝土施工質量直接關系到水閘工程整體建設品質，在實際進行混凝土澆筑前，安排專人對混凝土質量進行檢查，旨在提升施工安全系數；在混凝土配置上，結合水利水電工程施工標準，合理配置混凝土比例，加強對環境、溫度計氣候因素的考量，合理控制含水量，避免出現塌落現象。

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，加強對內外溫差條件的考量，避免出現施工裂縫問題，加強對施工隱患的把控。

2.8 閘門施工

在水利水電工程中，閘門施工相對較為復雜，施工期間不僅需要確保混凝土強度滿足施工所需，還需要通過使用塑料膜并涂抹脫模油，當脫模油干后才能進行扎筋施工。

閘門門體可以選擇強度等級為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格按照施工標準來進行作業。除此之外，錨固墊板應該預留孔洞，并利用電焊對其進行連接，在閘門安裝期間，可以利用卷揚機將板拉至底板位置，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，當門葉焊接完成后，必須重點關注門葉形狀、穩定性。閘門水封需要根據長度要求提前黏好方能正式進行鉆孔，在操作期間，為了保證水封、壓條、門體孔洞位置相同，必須時刻按照施工規范進行作業。

當閘門安裝完成后，則應該在無水情況下進行全行程開閉檢驗，以此來確保閘門質量滿足設計標準，在無水試驗期間，可以在水封位置處進行適當澆水，以此來保證水封濕潤程度，減少摩擦力所帶來的影響[3]。

2.9 施工后驗收

水閘工程完工建設后，工程單位參照工程質量驗收標準及工程施工合同進行驗收，聯合業主單位、監理單位等部門開展工程質量評定工作，做好詳細全面的工程驗收記錄，并及時上報。加強對工程周邊巖土土體及土質變化情況的調查，加強對水流沖擊因素等因素的考量，避免水閘工程坍塌、變形等質量通病；制定完善的養護管理計劃，安排專人進行養護和管理，加強對金屬結構質量的檢測，避免出現腐蝕、變形等問題，進而提升水閘工程使命壽命[4]。

3 結論

綜上所述，在水利水電工程中，水閘作為基礎構件，其施工效果將影響到總體工程質量，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鍵構件，通過加強施工技術研究，能夠找出水閘施工期間的質量控制方法，提高水閘施工質量，而且通過施工技術分析還能夠找出施工設計中需要注意的施工問題，進而提高水閘施工的設計品質。因此必須優化水閘施工技術，以此來保證水利水電工程品質。相信隨著更多人了解水閘施工的重要性，水閘施工技術一定會更加完善。