水利水電工程中水閘施工技術與管理的研究

夏杰 上海市水務建設工程安全質量監督中心站

隨著人類社會的發展，水資源的重要性逐漸被人們所認識，特別是在干旱缺水的地區，水資源的開發和利用已成為一個亟待解決的問題[1]。水利水電工程作為解決水資源問題的重要手段，已經成為了許多國家推進經濟和社會發展的重要支撐[2]。水閘作為水利水電工程的重要組成部分，具有控制水位、調節水流等重要作用，其施工技術和管理對水利水電工程的成功建設至關重要[3]。

1.水閘工程在防洪排澇中的重要性

水閘工程是一種用于控制河流水位和水流量的水利工程設施，廣泛應用于防洪、灌溉、航運等領域。在防洪排澇方面，水閘工程具有非常重要的作用，主要體現在以下幾個方面：①調節水流量。水閘可以通過開關閘門來調節水流量，使得河流在洪峰期內的水位不會過高，從而減少洪水的危害。此外，在排澇方面，水閘還可以通過減小河流的水位來提高排水效率，防止澇災的發生。②控制水位。水閘可以根據實際需要控制河流水位，將其維持在一個合適的范圍內，以滿足農業灌溉、城市供水、水力發電等用水需求。③防止潰壩。在強降雨或洪水來襲時，如果河道的水位過高，就會對河堤造成很大的壓力，容易導致潰壩。而水閘的開關閘門可以通過調節水流量來控制河流的水位，從而有效地減少河堤受力的壓力，防止潰壩事故的發生。④改善航運條件。水閘的開關閘門可以控制河流的水位，從而改善航運條件，保障貨物的安全和順暢。因此，可以看出水閘工程在防洪排澇中的重要性是不可替代的。隨著氣候變化和城市化進程的加速，洪澇災害和排澇問題變得越來越嚴峻，因此水閘工程在未來的發展中也將會發揮越來越重要的作用。

2.水閘施工工藝流程及技術要點

2.1 水閘施工工藝流程

水利水電工程水閘施工工藝流程為：土建施工→機電安裝→鋼結構制作和安裝→現場試驗→竣工驗收等五個主要步驟。在土建施工階段，需要進行地基處理、基礎施工以及閘墻、閘座的澆筑等工作；在機電安裝階段，需要安裝機械設備、布置管道和電氣控制系統等；如果水閘需要鋼結構，則需要進行鋼結構制作和安裝工作。完成安裝后需要進行現場試驗，包括水閘開啟和關閉試驗、防漏試驗等。最后進行竣工驗收，驗收合格后方可投入使用，水利水電工程中水閘施工質量管理流程如圖1所示。

圖1 質量管理總框架

土建施工是水閘施工工藝流程的第一個步驟。在進行施工之前，需要對地基進行處理，包括清除表層雜物和壓實地基等工作[4]。然后進行基礎施工，包括基礎鋼筋加工和澆筑混凝土等工作。閘墻和閘座是水閘的主要構件，也是土建施工的重點之一，在此環節需要進行模板搭設、鋼筋加工和混凝土澆筑等工作。機電設備包括升降機、門式起重機、齒輪傳動裝置等，需要在水閘建成后進行安裝。在安裝機械設備的同時，還需要進行管道布置和電氣控制系統的安裝工作。這些設備的安裝需要在土建施工完成之后進行，由于機械設備需要放置在完整的基礎之上。如果水閘需要鋼結構，鋼構件需要在工廠進行制作，然后運到工地進行安裝。鋼結構的安裝需要鋼構件的組裝、吊裝和焊接等工作，需要特別注意安全?，F場試驗需要在完成安裝后進行，包括水閘開啟和關閉試驗、防漏試驗等。試驗的目的是檢測水閘的性能是否符合設計要求，以及發現存在的問題，及時進行修復。竣工驗收是水閘施工工藝流程的最后一個步驟，驗收合格后方可投入使用。

2.2 水閘施工技術要點

2.2.1 開挖放坡

水利水電工程水閘施工中開挖放坡的具體流程和方法包括挖土、放坡和支護三個階段。在挖土階段，需要使用0.8-1.5噸的小型挖掘機進行逐層逐步挖掘，每次挖掘深度一般不超過1.5m，噴漿層厚度一般為5-10cm，挖掘速度一般為每小時5-7立方米。在放坡階段，需要按照一定的坡度進行放坡，坡度一般為1:1至1:1.5，噴漿層厚度一般為10-15cm。在支護階段，需要根據實際情況選擇不同的支護方法進行支護，如掛網和框架，噴漿材料一般采用水泥、黃沙、石粉等材料進行配合，水泥用量為噴漿總量的10%-15%。掛網前需要進行噴漿處理，掛網后需進行加固處理，框架采用Q235A鋼材，橫梁間距為1.5-2m，縱梁間距為0.5-1m，框架內部填充噴漿。整個施工過程需要注意安全，合理控制挖掘速度，確保施工過程中的安全性和穩定性。

2.2.2 計算底板

在水利水電工程水閘施工中，計算水閘底板數值非常重要。水閘底板數值的計算需要考慮水閘的尺寸、水位高度、水壓力、土質條件等多種因素，確定水閘底板面積首先需要測量水閘底部的長度和寬度，根據測量結果計算出水閘底板的面積。水閘底板面積的計算公式為式（1）所示：

式中，A表示水閘底板面積，L表示水閘底板的長度，W表示水閘底板的寬度。水閘底板的厚度需要根據水壓力和土壤承載力進行計算。水壓力可以根據水閘設計的水位高度和水壓系數進行計算，土壤承載力需要根據具體的土質條件進行測算。一般情況下，水閘底板的厚度應大于或等于土壤承載力和水壓力的綜合作用力。水閘底板厚度的計算公式為式（2）所示：

式中，T表示水閘底板的厚度，P表示水壓力，Q表示土壤承載力，R表示土壤的安全系數。水閘底板材料需要根據具體的工程情況和土質條件進行選擇。一般情況下，水閘底板的材料有混凝土、鋼板等。水閘底板的施工方式需要根據具體的工程情況確定，一般有澆筑、鋪裝、拼裝等多種方式。根據施工方式的不同，需要進行相應的施工技術和措施，確保水閘底板的質量和安全。

2.2.3 閘墩施工

在水利水電工程水閘的施工中，閘墩是重要的支撐構件，承擔著水閘的分水和承重的作用。為了保證閘墩施工質量，需要嚴格按照工藝流程進行操作。首先，要進行施工現場的勘測，并制定施工方案和施工圖紙。接著，進行土方開挖工作，開挖出閘墩的基礎?；A的尺寸和形狀應根據設計要求進行控制，同時要考慮基礎土層的承載力。在閘墩澆筑過程中，應根據設計要求按照規定比例混合水泥、沙子和骨料，制成混凝土，并用泵車將混凝土送到施工現場。在閘墩的施工中，需要根據具體情況確定其基礎的尺寸和形狀。此次工程中，閘墩基礎的寬度為3.0或2.5米，具體深度應根據地下水位、土層承載力等因素進行調整。根據不同的工程要求和實際情況，閘墩混凝土強度等級可為C30、C35、C40等級，其中C30為一般用途混凝土強度等級，C40為高強混凝土強度等級。閘墩澆筑完成后，需要對其進行養護，即對其進行濕潤處理。養護時間一般為28d左右，養護期間需要防止太陽暴曬、雨淋等不利影響。閘墩養護時間應符合設計要求，一般為28d左右，養護期間需要保持濕潤狀態。

在閘墩施工過程中，施工現場應設置警示標志、隔離欄桿等安全防護措施，以確保施工現場的安全。同時，需要對施工現場進行嚴密監管，以確保施工質量和安全。閘墩基礎尺寸和形狀、混凝土強度等級、養護時間等參數都需要符合設計要求，以確保閘墩施工質量和穩定性。只有嚴格按照工藝流程進行操作，并對施工現場進行嚴密監管，才能確保水閘的正常運行和使用。

3.水閘施工工程施工管理

3.1 施工前管理

水利水電工程水閘施工在施工前的管理是確保施工順利進行的重要環節。施工前的管理主要包括以下幾個方面：

（1）施工方案制定：制定科學、合理、安全的施工方案是施工前必須要做好的工作。施工方案需要考慮施工過程中的安全、質量和進度等因素，并根據施工實際情況進行不斷的調整和完善。

（2）施工準備：施工準備包括現場勘察、物資采購、設備檢修、施工人員培訓等。在施工前，需要對施工現場進行勘察，確定施工方案，并對必要的物資和設備進行采購和檢修。同時，對參與施工的工人進行培訓，保證施工人員具備必要的技能和安全意識。

（3）施工現場管理：在施工現場，需要建立健全的管理體系，實行周密的安全管理和質量管理。具體措施包括建立施工現場的安全生產責任制，加強現場安全防護，制定完善的施工質量管理體系，對施工過程中的每個環節進行監督和檢查，及時發現和處理問題。

（4）協調與溝通：水利水電工程水閘施工通常要涉及多個部門和單位，因此，需要做好協調和溝通工作，保證各方之間的信息暢通，協調各方利益，確保施工進度和質量。

總之，在施工前的管理中，需要制定合理的施工方案，做好施工準備，建立完善的現場管理體系，加強協調與溝通，以確保施工順利進行，達到預期效果。

3.2 施工后管理

在水利水電工程水閘施工完成后，需要進行驗收、交接、保養和維護等后續管理工作。具體流程如下：

（1）驗收：施工完成后，需進行驗收工作，檢查水閘工程是否符合設計和施工標準要求。驗收包括外觀檢查、水流試驗、設備性能測試等內容。其中，外觀檢查主要檢查水閘的外觀是否符合設計要求，如表面平整度、無裂縫等；水流試驗主要檢查水閘的開啟和關閉是否靈活、穩定，并能滿足設計要求；設備性能測試主要測試水閘設備的性能指標是否滿足設計要求，如承受壓力能力、安全性能等。驗收合格后方可進行下一步的交接工作。

（2）交接：驗收合格后，需進行交接工作，將水閘工程的使用和維護管理權交接給使用方，包括交接材料、交接記錄、使用說明等材料，確保使用方掌握水閘的使用和維護方法。

（3）保養：水閘工程的保養是水閘長期使用的重要保障。保養包括定期檢查、清潔、潤滑、更換易損件等，以確保水閘設備的正常使用和延長設備壽命。保養周期一般根據具體情況而定，建議在使用初期每年進行一次全面保養，之后每半年或一年進行一次維護保養。在保養工作中，需要注意安全措施，確保保養人員的人身安全。

（4）維護：水閘工程的維護包括故障排除、維修、改造等，以確保水閘設備的正常使用和運轉。維護工作需及時響應和處理，防止水閘設備出現故障影響正常使用。

在以上工作中，需要建立健全的管理機制和制度，明確責任和任務，加強各環節間的協調和溝通，確保施工后的管理和維護工作有效開展。同時，要加強水閘管理人員的培訓和技能提升，不斷完善管理方法和技術手段，提高水閘管理的科學化和專業化水平。這些措施能夠確保水利水電工程水閘施工后的管理工作得到有效開展，保證水閘設備的正常使用和運轉。

4.結束語

綜上所述，水利水電工程中水閘施工技術和管理的研究具有重要的現實意義和發展前景。文章從勘察設計、施工準備、施工方案、安全管理等方面出發介紹了水利水電工程水閘施工前的管理流程；其次，詳細闡述了水閘施工中開挖放坡、計算水閘底板數值、閘墩施工等具體工藝流程和方法，并給出了相關的數據參數和計算公式。最后對水利水電工程水閘施工后的管理進行了介紹，包括驗收、交接、保養和維護等方面，為保證水閘設備的正常使用和延長設備壽命提供了一系列的管理建議。在今后的實踐中，需要更加注重施工過程中的技術創新和管理創新，不斷提高施工水平和管理水平，為工程建設和運營管理提供更加有效的技術支持和管理保障。