探析水闸工程的设计及其施工

刘海波

【摘要】水闸工程由上游连接段、闸室和下游连接段三部分组成，水闸工程设计施工需要结合实际，对周围环境有一个详细的调查和研究，对其设计施工的各个方面都要严格按照要求执行，从而保障水闸工程的安全运行。本文阐述了水闸工程的作用，对水闸工程设计及其施工进行了探讨分析。

【关键词】水闸工程；作用；设计要点；注意事项；施工要点；施工管理

一、水闸工程的作用

水闸工程的上游连接段作用主要是将水流引入闸室，避免其外流，对两岸及河床也起到了保护作用，防止其被冲刷，同时还与闸室一起起到了防渗作用；闸室在水闸中处于主要地位，其主要作用是对水位和流量起到了一定的控制作用，并且防渗防冲，其设计包括底板、闸门、闸墩、护栏和工作桥等；下游连接段主要用来消除过闸水流的剩余能量，将出闸的水流进行均匀地分散，从而起到对流速的减缓作用，避免对下游的冲刷。

二、水闸工程的设计要点及其注意事项分析

1、水闸工程设计要点。（1）水闸工程的合理选址。水闸工程中的节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的河段。进水闸、分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处，但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护的重要城镇下游堤段。排水闸或泄洪闸闸址宜选择在地势低洼、出水畅通处，排水闸闸址宜选择在靠近重要涝区和容泄区的老堤线上。（2）水闸消能防冲设计。水闸工程消能设计和控制，一般是以闸高水位为基准，将比基准高的水位进行排除，并且对于下游的水位要取最低的下限值，这样做可以保障水闸的建设顺利开展。这种工况下的闸门初始开启度往往也是消力池深度计算的控制因素。对于水闸的防冲设计，还有很多方面的计算不是很明确，很多因素还不能确定，因此还需要我们对其进行进一步的研究和探讨。消能防冲是水闸的主要作用和内容，在设计时主要包括对工程的工况和设施的计算、控制，对消力池面积、深度的计算和控制，以及对河床冲刷要求能力的计算等。对于工况所需要的设计目标和要求的计算，在水闸工程设计中往往不是能做到完全准确，因此如何达到这一要求，是水闸消能防冲设计所追求的目标。

2、水闸工程设计的注意事项。主要包括：（1）冲刷注意事项。开闸泄水时，如果水闸下游水位很浅或者是没有水，在水位差的作用下，就会加大水流的流速，这种巨大的能量会对下游有严重的冲刷。一旦冲刷的范围过大，就会掏空闸基，造成水闸失事。另外，一般在水闸的两岸都是软弱的岩层或者是土层，如果修建水闸时开设过多的闸孔，一旦开启某一个闸孔就会形成折冲水流，这就会严重冲刷下游河岸，对水闸的安全和稳定性都会产生影响。（2）沉陷注意事项。如果将水闸建设在软土地基上，就会在水闸自身以及外部的荷载作用下出现沉陷现象。特别是在底板传到地基上的荷载分布不均匀时，或者是分布在地基土层的荷载不均匀时，更容易出现沉陷现象。（3）渗流注意事项。渗流现象就是水闸在进行挡水时造成上下游水位出现差值，在这种作用下，就会在水闸、闸基与两岸的连接处出现渗流的现象。如果出现渗流，就会在水闸的底部产生向上的扬压力，这就会缩小水闸的重力作用，从而使水闸的抗滑稳定性大大降低。如果两岸和闸基都是采用土基，再出现渗流时也会带走一些细颗粒，这就会在闸后出现翻砂鼓水的现象。如果严重的话还会掏空两岸和闸基。

三、水闸工程的施工要点及其施工管理分析

1、水闸工程的施工要点分析：（1）导流施工要点。水闸工程建设的导流施工非常重要，必须严格按照相应的挡潮标准进行建造。多数水闸导流都是通过束窄滩地修建围堰的方法对水闸导流方案进行设计的，在方案中对河流水文特征以及工程地点气象等条件进行掌握与分析，并制定基坑排水措施和拦洪渡汛措施。（2）开挖施工要点。水闸工程施工具有工期长、断面大等特点，所以在挖掘土石方的过程中，最关键的环节是做好断面的挖掘工作。要保证开挖的深度达到要求。保证水闸根基部分的稳固性，并防止因为挖掘断面过大导致的混凝土浪费，同时还要防止因为挖掘断面过小而产生对水闸强度的影响。所以，应严格按照设计要求进行工程开挖，进而使水闸工程质量得到提高。（3）混凝土浇筑要点。水闸工程的混凝土需求量非常大，同时要保证混凝土质量的稳定性，所以在水闸工程施工过程中应该对施工中使用的技术进行抽样检查，对混凝土的品质进行保证。此外，砂石和石子的配比要求也要使设计要求得到满足。

2、水闸工程的施工管理。水闸工程施工管理主要包括：（1）水闸工程施工前的管理。熟悉了解施工方案、质量标准和规范等等文件，尤其对文件中所规定的工程施工要求和标准等问题。在工程开展之前，针对工程图纸进行反复的校对和阅读，防止出现与实际施工不符合或不便于施工的设计。一旦出现不符合或不利于施工的实际情况应该在第一时间向建设单位提出，针对该问题展开探讨，最终目的是为了保证设计图纸能够符合工程开展的要求。施工管理部门应该明确分工，切实做好监督和管理工作。（2）施工过程中的管理。第一、做好充分准备。水闸工程施工准备阶段工作主要包括：施工企业要制定管理制度、设计技术方案、构建质量保证体系，并对各个方面进行严格的审查，特别是要保证施工技术人员的综合素质；要根据施工中可能存在的问题，研究应急预案；要保证设计图纸的科学性、客观性与有效性，对其要进行严格的、详细的研究与分析，从而为施工的开展提供可靠的依据。第二、施工质量管理。在水闸工程施工中，管理人员要关注施工质量，将质量的管理作为工作的重点，在质量有所保证的基础上，再提高工程的经济效益，管理人员要培养自身的质量意识，明确施工质量的重要意义，并在工作中落实质量理念。（3）施工人员的安全管理。水闸工程施工人员在没有进行相关的安全培训或考试不合格者，都不能够进入到工程施工现场。所以施工人员只有经过严格的施工安全教育，并经考试合格后才能进行施工作业。

结束语

综上所述，水闸工程设计施工是水利工程建设的重要内容，其关系到整個水利工程建设的正常运行，关系到下游居民的健康用水以及生命安全，所以必须对其进行合理设计及其施工。

参考文献：

[1]王志鹏. 关于水闸设计问题的思考与探讨[J].中国科技博览2014