水利工程水闸除险加固施工工艺研究

2020-10-30吴小军

科学技术创新 2020年31期

吴小军

（中山市中顺大围工程管理处，广东中山528400）

水利工程中的水闸发挥着重要作用。随着使用年限的增加，水闸在使用中会伴随着隐患，因此在采取科学合理的除险加固措施。除险加固施工工艺要统筹分析相关因素，确保加固方案的安全、经济并符合相关要求，保证结构的安全性、适用性和耐久性，确保水闸除险加固后可以充分发挥工程效益。

1 水闸的病险分析

水闸在使用中会伴随着多种问题，会存在多种病险，病险水闸的种类归纳为以下几个方面：

水闸的防洪（挡潮）标准难以满足要求，如提闸过水时，泄流排涝能力不足，单宽流量超过了下游河床的抗冲刷能力。闸室因顶高程受限，会引发河水倒灌。部分水闸的建成年代已久，当时还缺少统一的标准，由于当时客观条件的制约，水文资料模糊或者不准确；另外由于防洪规划发生调整，局部地区出现了下沉现象，闸室高程不足难以满足防洪防潮的需要。

闸室的稳定性难以满足安全的要求。部分水利工程发生区域性沉降，闸体发生不均匀沉降，这导致闸室本体的抗滑、抗倾以及抗浮安全系数难以满足的规范要求，闸基发生破坏，工程的安全性和稳定性发生变化。闸室的消能防冲设施发生老损。由于管理体制的不完善，许多病险水闸存在闸下没有设消能防冲设施或设施发生损毁现象。水闸的闸基连接段发生渗流破坏。闸基和堤防护坡出现基础淘空、管涌、流土等现象，引发渗透。

部分水闸受当时技术与经济条件的制约，混凝土构件的标准不高，配筋量较低，再加之当时施工工艺的限制，发生碳化、开裂、脱落等现象，为此，针对水闸要检查强度与碳化情况（表1、表2），以确定混凝土结构的老化破损程度。

2 水利工程水闸除险加固的施工方法

2.1 土方开挖

针对土方开挖，可以采用分层分级自上而下的方式，还要结合土质的特点放坡，平台面积要留足。每层的开挖深度加以控制，以防发生坍坡现象。在开挖施工中，要依据测量进行放样，开挖边坡要依据设计的工艺，以防止坍方的扩大。为了保证基坑施工的可靠性，要还保证排水效果。排水可以采用潜水泵。在闸室周边开挖，以保证排水效果，还要设置足够容积的集水坑，便于基坑的水全部汇到集水坑。水闸土方开挖时，先开挖闸室段，再开挖上下游连接段，特别针对现状村庄道路边坡开挖过程中的边坡稳定，先设置沉降观测点，分层分级开挖，最后喷射素混凝土防止坍塌滑坡。

2.2 闸底板、铺盖、护底、护坦施工

施工方案要考虑到工程的结构特征，还要结合进度。施工中可以先浇筑闸室底板，然后完成铺盖、护底、护坦，这些工序要依次穿插完成，跳块浇筑，最后浇筑闸墩，还要依据设计要求对底板墩墙的分缝部位加以处理。基础砼的侧模要保证加固效果。针对直线型构件，如闸室闸墩与顶部的砼结构，可以采用木模，用钢管作为围令加以支撑，并使用对拉螺栓来加固。针对异形构件要采用特殊方法，以保证牢固。当基础得以处理后，检验合格后，摊铺砼垫层，然后安装模板、，对钢筋加以绑扎。针对砼闸砼底板的施工，可以采用混凝土，砼的浇筑采用台阶式法，直接泵送到位。入砼后要平仓，使用振捣器加以振捣密实。闸底板必须采用一次浇筑方式，中间不能发生停顿。针对水闸闸室段底板施工浇筑存在高度差，为保证结构稳定不设置施工冷缝，采取一次性浇筑成型。模板支护采用吊模法支护，使用上下双排螺杆进行拉结加固，每间隔0.5m 设置一道拉杆。同时使用钢丝拉结底板内部钢筋进行固定保证模板稳定性。

表1 混凝土强度检测表

表2 混凝土碳化检测值表

2.3 闸墩施工

闸墩作为水闸最为的关键部位，砼的浇筑要保证密实，还要保证表面质量，因此在施工要对质量加以重点控制。为了消除结构发生变形，针对闸墩浇筑要保证不同闸墩的同步立模，并且要一次浇筑到位。完成立模后，要使用模板对称加以支撑，模板可借助拉杆、拉条等保证加固效果。浇筑操作时，分料入仓要缓慢，还要振捣密实。在砼浇筑中，顺着闸墩挂上重铅锤，可以观察浇筑中闸墩的偏移情况，可以发现偏差并及时加以处理，有利于确保工程质量。

2.4 针对闸门槽的二期砼施工

施工前，要在放置埋件设备的堆场内检查要安装埋件的数量，还要对尺寸加以测量，对埋件加以清扫等。如果发现尺寸超标或存在缺陷要采取措施消除变形超差或制造缺陷存在的影响。针对金属结构的施工，在安装二期埋件前，要检查一期混凝土插筋情况，测量预留二期混凝土的尺寸，在方程式中要控制桩号、控制高程，如金属结构不符合设计图的技术标准，要与项目单位协调。安装门槽埋件前，要检查一期混凝土的预留槽情况，对于一期施工中混凝土存在的预埋件要加以调直，如果预埋件存在缺损或不符合设计要求，要与施工单位进行研究协调，进行补埋。为了保证施工质量，混凝土一期与二期的结合面，要实施凿毛处理。

环境温度会对混凝土的结构与施工质量产生影响。施工中对于温度没有加以控制，或者控制效果不好，混凝土结构受到内外部温差的影响，易产生裂缝，严重时会有变形发生。混凝土结构物本体的强度受到影响。在混凝土施工中，在施工中要分析混凝土的类型，以确定温度控制方法，还要结合施工区域的环境条件，以发挥高性能混凝土的优势。比如浇筑中，对于入模温度的控制要低于30℃，在冬季入模温度要高于5℃。在养护期间，要保证混凝土的芯部温度低于60℃。混凝土的芯部与表面的温差要低于20℃。混凝土表面与环境的温差要低于15℃。混凝土结构表面与养护用水的温差不能高于10℃。在水闸工程中，为了保证混凝土结构的性能，不同工序的温度要严格测量，要有把控措施。

结合门槽设备的外形尺寸，要提前准备，要保证临时钢支撑要肯足够数量的断面。门槽埋件调整完成后要实施加固，以控制门槽部位的安装精度，防止门槽及预埋件在安装后发生变形。安装前，要加以测量，可以采用精度和性能较高的全站仪。

土建结构图标明的坐标、高程、角度等相关数据要加以校核，还要对金属结构图的尺寸数据加以测量，测量放样与验收时的起算参数加以统一。针对弧形工作门测量内容要包括：支承的里程、倾角以及高程，弧门的作用半径，侧轨存在的偏距以及作用半径，支铰中心、底槛与启闭机机架的有效里程与高程等。针对检修门测量量包括：主轨、反轨、底槛的里程、高程等数据。安装工作门埋件要可以借助预埋插筋来固定托架。施工可以将底槛放置于托架上，借助孔口中心线底槛的中心加以调整；在门槽两侧的中心线点上挂钢线来加以调整，以保证底槛与门槽的对中；借助水准仪测量底槛的高程。中部每隔0.5m 的距离要设置一个测量点，达到要求后加固。将主、反轨、门楣吊装就位，主、反轨、门楣底部可能采用型钢托起，调整埋件底部到达设计位置，借助拉紧器通过焊接使得埋件的上部连接到一期的插筋。在上部线架，使用吊线坠对埋件的垂直度加以调整，调整合格后，对于中部可以使用千斤顶或拉紧器加以调整。然后用盘尺对埋件的中心距与门槽中心距离加以检测、以确定是否满足设计要求，如果发现超标，可将拉紧器焊在侧面加以调整，达到设计要求后，还要对埋件加固。随着土建工程的进度，各门槽的预埋件在闸门场内制作的同时，还要加以安装。进行安装前，先按要依据设计要求对出门槽中心线与高程点加以测量。在安装各部件时，使用经纬仪、水准仪、钢直尺等加以校准，以将误差控制在要求范围内。然后浇筑二期砼。结合施工现场的平面控制点以及基线，借助全站仪测量出各轴线，在各条轴线埋设桩点。采用外控吊线坠法测量竖向。可以将首层地面四周的轴线点作为基准点，然后悬吊逐层向上来实现引测,轴线与控制结构的偏差要控制在合理的范围内。支模架结构采用满堂脚手架结构形式，纵横向间距90*90,采用一字扣件对接，拧紧扭力矩在40N.m-60N.m 之间。柱浇筑混凝土前，拌和时要考虑到物料的坍落度，防止由于坍落度对混凝土质量造成的不利影响。使用添加剂时，加入量要保证准确。各类材料要充分融合，以保证混凝土结构不同部位的强度均匀。针对不同的浇筑层，要保证前后工序搭接长度与间隔时间的科学合理；浇筑时还要结合气候条件，对原料进行升温或降温处理，以保证施工效果。如拌合可用水冷却降低浇筑温度。在气温较高的天气施工，要单次浇筑厚度要适当减少，还可采用分层浇筑的方式保证散热效果，通水管也以降温。