浅谈水闸工程施工技术

朱智华

（新疆北方建设集团有限公司 乌鲁木齐市 833200）

水闸在水利水电工程中应用相当广泛，可用于完成灌溉、排涝、防洪、给水等多种任务。水闸施工一般可分为三个阶段，即准备阶段、全面施工阶段、尾工阶段。准备阶段主要抓工场布置、工房搭盖、导流措施、大宗器材运输和加工、闸塘开挖工程及组织职工熟悉图纸等项工作。全面施工阶段主要抓基础处理、浇筑混凝土、砌石及有关土方工程。尾工阶段主要抓安装、回填土方、建设场地整理及水下土方清理等工程。混凝土工程是其中的主要环节，下面谈谈水闸工程的闸底板、闸墩及止水设施的施工。

1 底板施工

水闸底板有平底板与拱底板两种，平底板现为常用底板。这两种底板虽都是混凝土浇筑，但施工方法并不一样，下面分别予以简述。

1.1 平底板施工

（1）筑块划分。由于运用条件和施工条件限制，大中型混凝土与钢筋混凝土水工建筑物都是被结构缝和施工缝划分为若干筑块，分别进行浇筑。分块时应避免在弯矩及剪力最大处分缝，并应考虑建筑物的断面变化及模板的架立等因素。

对于中小型水闸，应尽量利用结构缝分块，所以筑块的尺寸和体积要同结构块尺寸相协调，并同时考虑拌合设备的生产率和运输工具的能力，以及浇筑的连续性。筑块尺寸可以按下列公式确定。

筑块面积：以混凝土不产生冷缝为控制条件，则：

筑块体积：以混凝土拌和站的实际生产能力为控制条件，则：V≤mQc

式中Qc——混凝土拌和站的实用生产率（m3/h）；

K——混凝土运输延误系数，取0.80～0.85；

t2——混凝土浇筑时允许的间隔时间，可参照规范规定；

t1——混凝土的运输时间（h）；

h——混凝土铺料厚度（m）；

V——筑块体积（m3）；

m——系按一班或二班制施工时，拌和站连续生产的时间（h）。

若模板的架立高度受施工技术等条件限制，则也应作为一个条件考虑。

在已浇筑块上面或已浇筑块为邻，进行新筑块的浇筑时，应符合下列条件：

●已浇筑块强度达到2.5 MPa，模板已拆除，工作缝已处理。

●若筑块按结构缝分块，应按设计完成填料止水的安装。

●新浇筑块的模板已架立，钢筋、预埋料已安设。

（2）混凝土浇筑。水闸平底板的混凝土浇筑，一般采用逐层浇筑法。但当底板厚度不大，拌和站的生产能力受到限制时，亦可采用斜层浇筑法。运输混凝土入仓时，必须在仓面上搭设纵横交错的脚手架，条件许可时可采用活动仓面跳。在搭设脚手架前应根据需要预制混凝土柱（断面约为15cm×15cm的方形，高度应大致等于底板厚度，表面必须凿毛）。搭脚手架时，先在浇筑块的模板范围内竖立混凝土柱，然后在柱顶上再设立短木柱、斜撑、横梁等。混凝土柱间距视脚手架横梁的跨度而定，一般可为（2～3）m，柱顶高程应低于闸底板表面，以便表面抹光。

底板混凝土的浇筑，一般均先浇上、下游齿墙，然后再从一端向另一端浇筑。当底板混凝土方量较大，且底板顺水流长度在12 m以内时，可安排两个作业组分层浇筑。首先两组同时浇筑下游齿墙，待齿墙浇平后，将第二组调至上游齿墙，第一组从下游向上游浇第一坯混凝土，浇到底板中间时，第二组上游齿墙基本浇平，并立即转入自下游向上游的第二坯混凝土浇筑，当第一组浇到上游底板边缘时，第二组浇到底板中间，这样第一组又转入自下游往上游的第三坯混凝土浇筑，如此连续浇筑，可缩短浇筑时间，避免产生冷缝，保证施工质量。

当底板浇筑接近完成时，可将脚手架拆除，并立即把混凝土表面抹平，混凝土柱则埋入浇筑块内作为底板的一部分。为了节省水泥，在底板混凝土中可埋入大石块，但应注意勿砸弯钢筋或使钢筋错位。所以抛石块时，最好在一定部位临时抽掉一些面层钢筋，采取固定位置抛石块，为了使石块埋入一定部位，可用滚动的办法就位。混凝土浇至接近面层钢筋位置时，应将原钢筋按设计要求复位。

1.2 反拱底板施工

（1）施工程序。由于反拱底板对地基的不均匀沉陷反应敏感，因此必须注意施工程序。目前采用的有两种：

●先浇闸墩及岸墙，后浇反拱底板。为了减少水闸各部分在自重作用下的不均匀沉陷，可将自重较大的闸墩岸墙等先行浇筑，并在控制基底不致产生塑性开展的条件下，尽快均衡上升到顶。对于岸墙还应考虑尽量将墙后还土夯填到顶。这样，使闸墩岸墙预压沉实，然后再浇反拱底板，从而底板的受力状态得到改善。此法目前采用较多，对于粘性土或砂性土均可采用。但对于砂土，特别是粉砂地基，由于土模较难成型，适宜于较平坦的矢跨比。

●反拱底板与闸墩岸墙底板同时浇筑。此法适用于地基较好的水闸，对于反拱底板的受力状态较为不利，但保证了建筑的整体性，同时减少了施工工序，便于施工安排，对于缺少有效排水措施的砂性土地基，采用此法较为有利。

（2）施工要点。

●由于反拱底板采用土模，因此必须做好排水工作。尤其是砂土地基，不做好排水工作，拱模控制将很困难。

●挖模前必须将基土夯实，放样时应严格控制曲线。土模挖出后，应先铺一层10 cm厚的砂浆，待其具有一定强度后加盖保护，以待浇筑混凝土。

●采用第一种施工程序，在浇筑岸、墩墙底板时，应将接缝钢筋一头埋在岸、墩墙底板之内，另一头插入土模中，以备下一阶段浇入反拱底板。岸、墩墙浇筑完毕后，应尽量推迟底板的浇筑，以便岸、墩墙基础有更多的时间沉实。为了减小混凝土的温度收缩应力，底板混凝土浇筑应尽量选择在低温季节进行，并注意施工缝的处理。

●当采用第二种施工程序时，为了减少不均匀沉降对整体浇筑的反拱底板的不利影响，可在拱脚处预留一缝，缝底设临时铁皮止水，缝顶设“假铰”，待大部分上部结构荷载施加以后，便在低温期用二期混凝土封堵。

●为了保证反拱底板的受力性能，在拱腔内浇筑的门槛、消力坎等构件，需在底板混凝土凝固后浇制二期混凝土，且不应使两者成为一个整体。

2 闸墩施工

由于闸墩高度大、厚度小，门槽处钢筋较密，闸墩相对位置要求严格，所以闸墩的立模与混凝土浇筑是施工中的主要问题。

2.1 闸墩模板安装

为使闸墩混凝土一次浇筑达到设计高程，闸墩模板不仅要有足够的强度而且要有足够的刚度。所以闸墩模板安装以往采用“铁板螺栓、对拉撑木”的立模支撑方法。此法虽需耗用大量木材、钢材、工序繁多，但对中小型水闸施工仍较为方便。由于滑模施工方法在水利工程上的应用，目前有条件的施工单位，闸墩混凝土浇筑逐渐采用滑模施工。

（1）“铁板螺栓、对拉撑木”的模板安装。立模前，应准备好两种固定模板的对销螺栓：一种是两端都绞线的圆钢，直径可选用12 mm、16 mm或19 mm，长度大于闸墩厚度并视实际安装需要确定；另一种是一端绞线，另一端焊接一块5 mm×40 mm×400 mm扁铁的螺栓，扁铁上钻两个圆孔，以便固定在对拉撑木上，还要准备好等于墩墙厚度的毛竹管或预制空心的混凝土撑头。

闸墩立模时，其两侧模板要同时相对进行。先立平直模板，次立墩头模板。在闸底板上架立第一层模板时，上口必须保持水平。在闸墩两侧模板上，每隔1 m左右钻与螺栓直径相应的圆孔，并于模板内侧对准圆孔撑以毛竹管或混凝土撑头，然后将螺栓穿入，且端头穿出横向双夹围囹和竖直围囹木，然后用螺帽拧紧在竖直围囹木上。铁板螺栓带扁铁的一端与水平对拉撑木相接，与两端均绞丝的螺栓要相间布置。在拉撑木与竖直围囹木之间要留有10 cm空隙，以便用木楔校正对拉撑木的松紧度。对拉撑木是为了防止每孔闸墩模板的歪斜与变形。若闸墩不高，可每隔二根对销螺栓放一根铁板螺栓。当水闸为三孔一联整体底板时，则中孔可不予支撑。在双孔底板的闸墩上，则宜将两孔同时支撑，这样可使3个闸墩同时浇筑。

（2）翻模施工。由于钢翻模在水利工程上的应用，施工人员依据滑模的施工特点，发展形成了使用于闸墩施工的翻模施工法。立模时一次至少3层，当第2层模板内混凝土浇至腰箍下缘时，第1层模板内腰箍以下部分的混凝土须达到脱模强度 （98 kPa为宜），这样便可拆除第一层，去架立第4层模板，并绑扎钢筋。以此类推，保持混凝土浇筑的连续性，以避免产生冷缝。

2.2 闸墩混凝土浇筑

闸墩模板立好后，随即进行清仓工作。用压力水冲洗模板内侧和闸墩底面，污水由底层模板上的预留排出。清仓完毕堵塞小孔后，即可进行混凝土浇筑。闸墩混凝土的浇筑，主要是解决好两个问题：一是每块底板上闸墩混凝土的均衡上升；二是流态混凝土的入仓及仓内混凝土的铺筑。为了保证混凝土的均衡上升，运送混凝土入仓时应很好地组织，使在同一时间运到同一底块各闸墩的混凝土量大致相同。为防止流态混凝土有（8～10）m高度下落时产生离析，应在仓内设置溜管，可每隔（2～3）m设置一组。由于仓内工作面窄，浇捣人员走动困难，可把仓内浇筑面划分成几个区段，每区段内固定浇捣工人，这样可提高功效。每坯混凝土厚度可控制在30 cm左右。小型水闸闸墩浇筑时，工人一般在模板外侧，浇筑组织较为简单。

3 止水设施的施工

为了适应地基的不均匀沉降和伸缩变形，在水闸设计中均设置温度缝与沉陷缝，并常用沉陷缝代温度缝作用。缝有铅直和水平的两种，缝宽一般为（1.0～2.5）cm。缝中填料及止水设施，在施工中应按设计要求确保质量。

3.1 沉陷缝填缝的施工

沉陷缝的填充材料，常用的有沥青油毛毡，沥青杉木板及沥青芦席的多种。其安装方法有以下两种：

（1）将填充材料用铁钉固定在模板内侧后，再浇混凝土，这样拆模后填充材料即可贴在混凝土上，然后立沉陷缝的另一侧模板和浇混凝土。如果沉陷缝两侧的结构需要同时浇灌，则沉陷缝的填充材料在安装时要竖立得平直，浇灌时沉陷缝两侧流态混凝土的上升高度要一致。

（2）先在缝的一侧立模浇混凝土，并在模板内侧预先钉好安装填充材料的长铁钉数排，并使铁钉的1／3留在混凝土外面，然后安装填料、敲弯铁尖，使填料固定在混凝土面上，再立另一侧模板和浇混凝土。若闸墩沉陷缝两侧的混凝土要同时浇筑，可借固定模板用的预制混凝土块和对销螺栓夹紧，使填充材料竖立平直，浇筑时混凝土上升要均衡。

3.2 止水的施工

凡是位于防渗范围内的缝，都有止水设施。

（1）水平止水。水平止水大都采用塑料止水带，其安装与沉陷缝填料的安装方法一样。

（2）垂直止水。止水部分的金属片，重要部分用紫钢片，一般用铝片、镀锌铁皮或镀铜铁皮等。对于需灌注沥青的止水型式，可按照沥青井的形状预制混凝土槽板，每节长度可为（0.3～0.5）m左右，与流态混凝土的接触面应凿毛，以利结合。安装时需用水泥砂浆胶结，随缝的上升分段接高。沥青井的沥青可一次灌注，也可分段灌注。止水片接头要进行焊接。

（3）接缝交叉的处理。接缝交叉有两类，一类是垂直缝与水平缝的交叉，称为“垂直交叉”；另一类是水平缝与水平缝的交叉，称为“水平交叉”。交叉处止水片的连接方式有柔性连接与刚性连接两种。前者是在交叉处止水片就位后，外包以沥青块体；后者是将金属止水片适当裁剪，然后再用气焊焊接。工程中多根据交叉类型及施工条件来决定止水片的连接方法。对于“垂直交叉”，一般用柔性连接，对于“水平交叉”，则多采用刚性连接。