水利水电工程中水闸施工技术

韩家梁 郭世永

（青州市水利建筑总公司，山东 青州 262500）

0 引言

作为基础水工构筑物，水闸施工在我国的发展时间非常悠久，都江堰便是古代水利工程的主要代表。水闸结构主要由闸室以及上游、下游连接段形成，其中闸室正是水闸的主体部分，上游连接段能够通过翼墙、护坡设置来保证抗渗稳定性，并实现对水流的引导，帮助水流平稳进入闸室。而下游连接段则能够保证水流传导足够均匀，并消除闸水流动中的动能，避免水流冲刷影响到河床与两岸的稳定性。因为水闸施工的整体工序非常复杂，所以在开展水闸施工时，必须重点关注施工质量的控制效果，以此来保证水闸施工的合理性，进而在满足施工效果的同时兼顾工程进度要求。因此，有必要对水利水电工程中的水闸施工技术进行分析。

1 工程概况与准备

1.1 工程概况

某水利水电工程项目其施工目标共分为2个水闸，一号水闸规模为1孔×3m，其闸底高程参数为0.50m，根据设计图纸其灌注桩数量为78根。二号水闸其位置处于一号水闸东侧400m，规模、闸底高程分别为3孔×4m、0.15m，灌注桩138根。

1.2 施工前准备

为保证水闸工程施工建设品质，必须做好前期技术经济评估工作，严格审核工程建设的各个环节，校核工程管理制度是否符合建设应用标准，工程参建各方协同进行探究，就施工方案合理性以及可行性进行评估，加强技术层面的重视程度，并就施工方案中的不合理之处进行技术纠正，避免设计与实际施工之间出现偏差，进而消除工程隐患。

水闸工程施工建设过程中，工程单位高度重视开挖质量，结合工程实际情况，优化混凝土施工环节，工程单位，严格把控原材料质量，包括材料采购环节及材料入场前的质检，从源头对原材料质量进行把控，避免因材料问题，引发工程隐患。尤其在水泥砂浆制备过程中，严格控制水泥灰比例，适量添加砂石料、粗细骨料等，按照配置比进行调整，确保提升水泥砂浆制备质量，同时，在灌注作业开展前，对砂浆强度和密度进行检验，确保满足混凝土施工标准，进而提升水闸工程结构强度。

在金属结构施工过程中，严格核实金属构件厂商资质，做好金属构件运输线路规划，整合金属构件现场安装方法，切实提升金属结构施工质量。在水闸门槽预埋件安装过程中，施工人员严格按照施工技术进行规范进行操作，加强对焊接质量的把控，避免出现位移、变形等问题，切实从根本上提升水闸工程施工品质。

2 水闸关键施工技术

2.1 导流施工技术

在该工程施工过程中，运用了导流施工技术，工程单位综合考量了潮汐因素的影响，参照导流建筑挡潮标准进行建设，并结合实际情况，制定完善的导流方案，并科学遴选围堰修建方法；同时，在导流施工技术实施过程中，加强对地形因素的考量，做好水文地质勘察调研工作；另外，为提升工程建设质量，使用防渗塑模进行铺设，有效提高了围堰坚固性能。此外，为提升水闸工程质量，优化了土质河床护底工作，严格把控护底工程的宽广性，尤其在护堤施工前，严格把控抛投料物的移动规律。明渠导流示意图见图1。

通过图1可以看出，该工程所用导流方法，以明渠导流为主。在导流的过程中，可以将工程分为2个部分，一部分为岸坡，一部分为滩地。导流使用时，需要按照如图所示的方法，对明渠、上下游围堰，以及坝轴线与导墙之间的相互位置关系进行控制，保证工程质量。

图1 岸坡与滩地开挖明渠

2.2 加固施工工艺技术

水闸施工技术在水利水电工程中发挥重要作用，加固施工技术为整个工程质量提升提供了保障，施工中涉及基础帷幕灌浆、高低涵灌浆技术等，在现场施工过程中，需要对测量工作进行质量控制，项目参与各方需要协同配合，做好施工现场内标高和控制点测量工作，测量人员对基准点精度进行校核，核实数据的准确性，按照国家测绘标准开展测量工作。

在基础帷幕灌浆的过程中，有关人员需要从侧放空位、首段钻孔、次段钻孔、制浆、检查孔钻孔等方面出发，而最终完成整个灌浆过程。在上述水利水电工程建设中，在间隔大坝断面20m～40m处布设了控制网，对原始数据进行获取，在帷幕灌浆过程中，在大坝轴线上游10m处布设了灌浆轴线，设置了单排孔，将孔距设定在3m，使用经纬仪进行测定，确保钻孔位置精准。钻孔结束后，及时清洗和处理，进行了压水实验操作，确保发挥加固施工技术优势，保证工程建设品质。

2.3 施工现场材料的质控

在水闸施工期间，工程、辅助材料极为关键（构件、半成品），作为项目工程中的实体内容，其质量将会影响到最终工程品质，只有保质、保量地开展工程材料供应，才能为水闸项目的顺利开展提供先决条件[1]。

在质量控制期间，材料管理部门需要专门构建完善材料检查、验收、送检体系，以此来避免劣质材料进入水闸施工现场。在材料采购过程中，需要针对材料的性能参数进行抽检，尽量保证所有材料的厂家、规格、批次一致，在材料入场时，坚决剔除不合格的材料，避免因材料质量问题，出现施工安全隐患。除此之外，诸如水泥、钢材以及其他各种材料入场时，不仅需要开展质量检验，还需要出示合格证，认真核查钢筋型号、品牌，做好钢筋材料刚度、硬度试验。完成材料检验工作后，优化材料存储方式，做好钢筋材料防腐蚀工作，避免材料受损。

同时，要做好施工现场材料监督检验工作，制定材料申领制度，认真做好材料申领工作，便于掌握材料供求情况。

2.4 基础开挖技术

在基础开挖（图2）前，需要安排勘察人员针对开挖场地进行综合考察，以此来确定场地是否满足水闸的实际施工需求[2]。只有场地满足水闸施工条件，才能保证水闸施工效果。在开挖期间，应该结合施工要求来选择合理选择挖掘机，然后利用倒退施工的方式开挖，施工中还要关注废料情况，及时将场地中的施工废料运输至场外。除此之外，护坡、边坡、底板应该预留出防护层，并在垫层施工前对防护层进行修坡，以此来保证施工效果。需要注意的是，开挖期间若遇到岩层，则应该利用浅孔爆破法处理岩层。此时应该重点关注基坑排水能力，只有这样才能保证开挖顺利，若基坑内有积水，则可以利用小水闸来处理积水。除此之外，在基础开挖的过程中，做好支护工作同样较为重要。支护有利于减少倒塌等风险，保证基础稳定。具体而言，基础开挖支护示意图见图2。

通过图2可以看出，在基础开挖支护的过程中，需要首先准备工字钢，将该材料应用到支护中，有利于提升支护稳定性。另外，还需要对各项参数进行优化控制，将工字钢角度控制在45°左右，提高基础开挖的质量。

图2 基础开挖支护（单位mm）

2.5 基础处理技术

在水闸施工环节，基础处理效果非常关键，在处理基础时，应该结合闸室基础特征来调整施工方法。基础处理一般会选择固结灌浆，固结灌浆大多会使用R42.5硅酸盐水泥来进行处理，处理期间要保证孔间距、排间距均为3m，而进入基岩深度则要达到4m。在灌浆开始前，应该提前开展压水试验。而在灌浆时还要适当加强灌浆现场监测，以此来降低施工漏浆等问题的发生概率。除此之外，由于水闸施工工期较为紧凑，所以要在闸墩立模期间进行固结灌浆，因此需要将灌浆孔设置在闸墩外围，以此来提高灌浆效果。

2.6 闸室施工

2.6.1 闸室底板混凝土施工

在混凝土浇筑前，应该提前开展基面冲洗，保证基面足够干净整洁，清洗之后需要将积水排出。一般而言，闸室底板施工期间所使用的混凝土，其强度等级应该达到C30，并保证底板厚度达到80cm。

在模板制作期间，可以利用竹胶板来保证模板效果，在钢筋安装时，则要重点关注测量放样精准性。由于底板混凝土的浇筑范围相对比较广，因此为了提高混凝土浇注效果，可以按照分层、阶梯顺序来依次进行浇筑，这种浇注形式能够有效减少初凝现象带来的影响。

另外在浇筑期间还应该精准计算混凝土覆盖时间，通过严密计算能够有效提高浇筑连续性。具体而言，以混凝土浇筑强度为例，其最大值如公式（1）所示。

式中：Q代表最大强度，F代表截面面积，h代表厚度，t代表浇筑所用的时间。结合上述公式，便可得到最终计算结果。

浇筑时间T的计算公式如下。

式中：T代表浇筑时间，Q代表最大强度，V则代表从开始浇筑到浇筑完成后所需要的时间。

通过以上公式，有关人员能够根据施工中对混凝土强度的需求以及工程为浇筑所留出的时间，计算出每次浇筑所应用的时间。按照上述时间，对浇筑过程进行控制，有利于保证浇筑效果。

在实际浇筑期间，如果要利用水平分层的方式进行施工，则应该利用辅料来开展振捣施工，直至混凝土表面气泡彻底消失，这样能够提高混凝土施工时的紧密性。若要保证混凝土表面足够光滑，还应该在振捣结束后利用木尺刮平混凝土，在拆模完成后则要第一时间对拉杆两侧进行处理。当混凝土浇筑结束24h，便可以对混凝土开展洒水养护，通过合理养护能够有效保证混凝土施工效果。需要注意的是，在开展水闸墙浇筑工作时，则应该结合混凝土性质以及水闸墙结构情况进行施工，此时下部浇筑可以利用分层浇筑，而上部则可以通过锥顶分段的形式来完成浇筑。在施工期间，顶部锥形结构可以采用一次性立模浇筑来提高施工质量，若在施工期间出现浇筑中断的情况，则浇筑效果就将会大打折扣。在开展闸室施工时，可以利用预应力锚索、基坑支护的方式进行施工质量管控，预应力锚索在施工期间要结合闸室结构来实现安装、灌浆等施工环节，只有施工技术与实际需求相吻合，才能够保证施工效果。而基坑施工则需要重点关注基坑开挖，只要严格遵循开挖流程便能够保证基坑施工质量。

2.6.2 闸室主体施工

在开展水闸墙的大断面施工时，为了避免影响水闸墙的岩体结构带，需要利用风镐剥离的方式来保证施工效果，当水闸墙岩土结构其断面达到一定尺寸后，便可以通过锚杆支护的方式来保证工程稳定性，加强对岩体结构的保护。一般而言，在开展水闸墙岩体临时支护时，还可以利用锚杆（支护原理见图3）、锚索、砂浆固封等形式来保证支护效果。

通过图3可以看出，锚杆支护能够作用于松动岩块，避免其出现脱落等问题，有利于稳定岩体结构，确保工程的稳定性。

图3 锚杆支护原理

2.7 闸墩施工

2.7.1 闸墩施工流程

闸墩施工的具体流程如下：1）做好浇筑准备。在立模前需要在浇筑完成的底板中确定闸孔中心线、边线以及控制线，然后要沿着边线开展高程测量，以此来提高立模、校正质量。在制作完成的模板中需要标记出工作、检修门槽位置线，然后对全套模板进行编号并送到施工现场，在放置期间为了保证使用时的便捷性，处于下方的模板应该最后进行放置。2）立模处理。在立模期间要针对闸墩两侧模板进行处理。平直模板先于圆头模板进行立模，并在底层模板上口保证水平型。在闸墩两侧模板中，应该每隔1m左右进行钻孔，并将螺栓穿入圆孔，这样能够有效防止模板出现内倾的情况。在此期间，螺栓能够承受混凝土所带来的侧压力，而且螺栓平撑连接还能够提高撑木刚度。当模板设置完成后，可以进行清仓处理，然后堵住孔洞进行浇筑，施工时要重点关注上升速率，若速度过快将会导致模板受到的压力大幅提高。

2.7.2 闸墩混凝土浇筑

混凝土施工质量直接关系到水闸工程整体建设品质，在实际进行混凝土浇筑前，安排专人对混凝土质量进行检查，旨在提升施工安全系数；在混凝土配置上，结合水利水电工程施工标准，合理配置混凝土比例，加强对环境、温度计气候因素的考量，合理控制含水量，避免出现塌落现象。

在混凝土浇筑过程中，施工人员使用的是斜面分层浇筑施工技术，加强对内外温差条件的考量，避免出现施工裂缝问题，加强对施工隐患的把控。

2.8 闸门施工

在水利水电工程中，闸门施工相对较为复杂，施工期间不仅需要确保混凝土强度满足施工所需，还需要通过使用塑料膜并涂抹脱模油，当脱模油干后才能进行扎筋施工。

闸门门体可以选择强度等级为C50的混凝土，并将混凝土坍落度控制在3cm，而张拉施工则必须严格按照施工标准来进行作业。除此之外，锚固垫板应该预留孔洞，并利用电焊对其进行连接，在闸门安装期间，可以利用卷扬机将板拉至底板位置，然后开展竖直、定位等操作。

闸门门叶在制作期间可以存在公差值，当门叶焊接完成后，必须重点关注门叶形状、稳定性。闸门水封需要根据长度要求提前黏好方能正式进行钻孔，在操作期间，为了保证水封、压条、门体孔洞位置相同，必须时刻按照施工规范进行作业。

当闸门安装完成后，则应该在无水情况下进行全行程开闭检验，以此来确保闸门质量满足设计标准，在无水试验期间，可以在水封位置处进行适当浇水，以此来保证水封湿润程度，减少摩擦力所带来的影响[3]。

2.9 施工后验收

水闸工程完工建设后，工程单位参照工程质量验收标准及工程施工合同进行验收，联合业主单位、监理单位等部门开展工程质量评定工作，做好详细全面的工程验收记录，并及时上报。加强对工程周边岩土土体及土质变化情况的调查，加强对水流冲击因素等因素的考量，避免水闸工程坍塌、变形等质量通病；制定完善的养护管理计划，安排专人进行养护和管理，加强对金属结构质量的检测，避免出现腐蚀、变形等问题，进而提升水闸工程使命寿命[4]。

3 结论

综上所述，在水利水电工程中，水闸作为基础构件，其施工效果将影响到总体工程质量，因此水闸施工的重要性毋庸置疑。水闸属于水利水电工程中的关键构件，通过加强施工技术研究，能够找出水闸施工期间的质量控制方法，提高水闸施工质量，而且通过施工技术分析还能够找出施工设计中需要注意的施工问题，进而提高水闸施工的设计品质。因此必须优化水闸施工技术，以此来保证水利水电工程品质。相信随着更多人了解水闸施工的重要性，水闸施工技术一定会更加完善。