水库除险加固中水闸设计问题及质量控制

黄满仓

摘 要：文章结合笔者的实际工作经验，简要地阐述了水库除险加固的必要性，从而针对水库除险加固中水闸设计及质量控制进行了深入地分析，以供大家参考。

关键词：水库；水闸设计；除险加固；质量控制

随着我国科技的不断发展，建筑材料性能得到了进一步的提升，水闸在水库除险加固中得到了广泛的应用。在水库底板施工过程中，底板一旦出现问题，将会直接影响工程质量和进度。因此，底板问题成为了水利工程除险加固的重点；在水库除险加固设计中，我们应结合施工环境、地质条件、施工工艺以及管理等要求合理布置水库，以确保水利工程施工质量。

1 水闸对水库大坝除险的作用

（1）一般来说，水库大坝的周围经常会存在一些居公路、良田以及公共建筑设施，这些设施与人们生活与工作息息相关。在水库大坝运行中，如果水闸受到破坏，将会给这些设施帶来较大的损坏，从而严重威胁到人们的生命和财产安全，因此，我们需要提高水库大坝中水闸设计质量，以提高闸基承载力，确保闸坝的稳定性。

（2）由于水闸所处环境的复杂性和多变性，这就要求我们对于不同的水闸工程，根据不同的破坏形式，并且结合当地的自然环境进行合理设计，这样才能确保施工人员在施工时能够顺利地开展工作，对整个水库大坝除险加固过程进行有效的控制，保证施工的质量，节约工程成本。

2 水库除险加固中水闸设计

2.1 水力设计

水力设计主要包括过流能力验算、闸门控制运行方式和消能防冲设计计算等。在水闸除险加固设计过程中，要结合水位和规模，对水闸的过流能力进行复核。当采取加厚底板尺寸措施时，水流流态可能会发生变化，需要重新复核水闸的过流能力。如果水闸为穿堤涵闸，闸室后紧邻的涵洞断面尺寸、长度变化都可能引起过流能力的变化。

闸门控制运行方式主要是为今后水闸的管理提供技术支持。因此，需要对闸门的开启程度以及过流能力进行必要的复核计算，以便于水闸的运行管理。在消能防冲设计计算时，要注意特征水位变化引起的计算条件的变化，以此复核消能防冲工程能否满足设计要求。

2.2 防渗排水设计

水闸的防渗排水设计是根据闸基地质情况及上下游水位条件等进行设计计算，其内容包括：对水闸的地下轮廓进行布置，设计防渗、排水设施的型式、布置和尺寸；渗流压力计算；滤层设计；防渗帷幕及排水孔设计等。除险加固的水闸应根据水闸存在的问题，按水闸实际的防渗、排水设施布置、构造和尺寸进行防渗排水设计验算。防渗设计时，要注意特征水位变化引起的计算条件的变化，同时要根据已建水闸多年观测的数据对地质参数进行必要的复核。

2.3 地基处理及设计

由于闸基处于混凝土底板之下，且闸底板钢筋混凝土厚度一般均在0.8m以上，钢筋间距较小，因此，直接对地基加固有一定困难。当地基已发生较大不均匀沉降时，需根据已有地质资料认真复核地基承载力，确定合理的加固措施。必要时增加地质勘探工作，取得更为合理的地基土的物理力学指标，并采取的合理、经济的施工方案。

3 水库除险加固中水闸质量控制

3.1 底板混凝土配料的质量控制

为了确保计量的准确性，在使用混凝土生产系统之前一般都要进行必要的保养和校核工作。原材料的配比必须控制在一定的偏差范围之内。对于煤灰、水、砂石一般采用自动系统计量。在实施工作中必须严格按照配料单进行，按照先后顺序依次将碎石、水泥、粉煤灰、砂石、水进行投料。自材料组成起，混凝土在搅拌机内的搅拌时间不能低于2分钟。

为了随时掌握混凝土内部的温度，需要对浇筑的混凝土进行温度监测，测温点剖面见下图。

在测温点布置时，应按每隔10m左右布点。测温仪器采用采用电子测温仪。同时，配备专职测温人员，按三班考虑，对测温人员进行培训及安全交底。测温人员要认真负责，按时按孔测温，不得遗漏或弄虚作假。测温记录要填写清楚、整洁，换班时要进行交接。

3.2 底板混凝土及外部环境质量控制

在水泥水化过程中，前1～3天释放出的热量是总热量的一半。大体积混凝土底板施工时，为控制混凝土里表温差，一般是采用表面覆盖的方法来提高混凝土表面温度。当混凝土底板厚度更厚，混凝土强度及入模温度更高，采用表面覆盖的办法提高表面温度有限，里表温差不能控制在设计范围内时，就必须采取其它措施来降低混凝土硬化过程中的内部温度。采用“预埋冷却管”通过水循环冷却，强制降低内部混凝土水化温度的方法目前运用较多。“预埋冷却管”原理是通过高压水泵将温度较低的水注入预埋在混凝土中的冷却水管中，混凝土内部水化热通过钢管热交换导入水中，再通过水的循环使混凝土中心温度降温，从而达到降低混凝土里表温差的目的。如某商业综合体建筑 ，采用循环水降温措施，并对方案的可操作性进行分析。现场循环冷却水管均分三层布设，其垂直间距500mm。每层管的铺设面积均在70%以上，每层分别设置一个进水口和一个出水口。管径选用DN40的焊接钢管，螺纹连接，见下图。

1）在混凝土施工时，要控制大体积混凝土浇筑方法、浇筑顺序，确保混凝土浇筑质量。2）在浇筑完成12小时后立即开启循环水进行冷却降温。3）测温工作要连续进行，温度上升阶段，每3小时测一次，温度下降阶段每6小时测一次，7天后6小时测一次。4）监测大气温度，入水温度、出水温度、水流量、流速并做好记录，并对记录数据进行比对、分析。若内外温度大于25℃时，应及时报告，以便采取措施。可以在循环水内拌和冰水和混凝土表面加强覆盖，以尽快降低内外温差。

4 结语

综上所述，在水库除险加固中，水闸设计经常受到不同因素的影响，因此，在水闸设计中，我们需要按照水库工程设计及施工要求，在做好混凝土配料、底板分析以及外部环境控制工作的同时，结合国内外水库防险加固设计经验，不断地完善水库方案设计，以确保水库除险加固设计的实用性、经济性和耐久性。

参考文献

[1]陈玉春，袁晓红.水库除险加固中水闸设计分析[J].中国对外贸易，2011，（2）：309.

[2]水库除险加固中水闸设计分析[C].全国水工金属结构安全、除险加固技术及运行管理（经验）研讨会论文集，2011：45-46.