水利工程中水闸施工技术要点及其注意事项

张满利

(河北省南运河河务中心，河北 沧州 061001)

闸门施工水平直接影响着工程施工质量，分析了水利工程中水闸施工技术要点及注意事项。

1 水利工程中水闸施工技术要点

1.1 闸门预埋件施工

闸门位置关系到后期的安装，施工过程中必须在安装内置组件前确定工作区域，可由施工人员测量。作为浇口槽的水平中心，应测量间隙的中心线，选择两点的交点作为埋设中心。建闸时，要保证内置件质量及强度。内部组件必须妥善存放，避免损坏或变形等。确定内置零件中心后，必须逐步安装主导轨插件和侧导轨插件。例如点焊，可将嵌入式零件固定到位，根据嵌入位置再提升强度。为有效提高稳定性，需注入混凝土。施工完成后要使用设备检查工程质量。

1.2 闸门板施工

门板施工过程中必须先安装铰链板，抬起铰链板，对准植入物的螺栓，拧紧螺栓，这样才能有效固定植入物。应翻转门扇底部和门槽支撑臂，严格检查安装质量及尺寸，确保工作参数正确后再焊接。焊缝完成后，将临时焊缝拆除，仔细检查结构，修补焊缝，抹平焊缝痕迹，快速焊接凹坑，实施防抛光措施，将现有焊缝拆除。为了安装一套闸门并顺利移动闸门，要进行开/关测试、防腐，以确保闸门的有效性。

1.3 水闸混凝土施工

混凝土是节水工程闸门施工中的重要建筑材料，要按照从高到低的顺序注入混凝土，控制其温度与配比，提高质量。加强材料采购过程控制，避免使用劣质材料，选用合格的混凝土，按闸结构要求振捣硬化混凝土，提高整体施工质量。

1.4 金属结构施工

水利工程水闸建造过程中，金属结构质量直接关系着闸具工程中闸具结构的好坏。建造金属结构前，必须根据设计要求选择合格的金属材料，以保证金属结构的标准化。要提前预测金属结构，对金属样品进行质量检验，满足结构强度要求后才能量产。运输过程必须采取保护措施，避免材料损坏。金属材料进入现场后，必须采用适当的施工工艺，保证焊接质量，避免金属结构变形，以提高水利工程闸门施工质量。

1.5 导流施工技术

施工单位可以通过在狭窄的海滩上建造围堰来避开船闸。设计阶段，要根据当地水温分析施工现场的气候特点，对基坑实施排水措施。建筑公司常使用砂浆来建造，河道截流施工过程中，应结合现场情况，选择横堵、纵堵、横堵等，设置河床堵点位置，改变河流侵蚀和压缩。

2 水利工程水闸施工的注意事项

沉陷。选择施工场地时，如果采用松软的地面作为施工场地，在闸门本身和外力的共同作用下，容易出现下沉问题，特别是如果底板作用于地基，强度分布不均匀，容易造成沉陷。

冲刷。如果水位太高或被淹，闸就会打开。随着上下游水位差的增大，水流量显着增加，这会产生更多的能量，为下游带来巨大的压力。如果擦洗面积过大，闸的底部会被挖空，导致严重的闸失效。此外，由于闸的两侧通常覆盖着泥土和软岩，如果施工时在闸上打孔，水会直接流入闸中。

渗流。这种现象主要是指闸门处的水位差。如果将船闸底部和船闸连接到河的两岸，很容易穿透船闸底部和船闸，这时一个很大的向上的力作用在闸的底部，大大减轻了闸的重量，闸的稳定性和防滑性会显著降低。

3 案例分析

3.1 工程概况

某小流域修复闸工程，其闸与海峡的连接线是小流域修复工程的重要组成部分。闸室平面尺寸为5孔102.5 m×6.0 m、5.5 m×6.0 m(b×h，下同)、5.5 m×5.0 m 8孔。闸门为防洪闸(后开)、5.5 m×4.5 m单孔污水溢流闸、钢筋混凝土闸。项目大门建筑地基采用自然地基交换法，更换垫的厚度为0.5～2.4 m，替代材料是充满沙子的砾石。为增加压力和满足地基贯入控制要求，在闸门底板的上下游设置深水泥混合桩连续墙，防止深水泥混合桩贯入。连续墙位于闸门轴线上游 5.4 m 和下游 8.4 m。混合桩共612根，搅拌桩防渗墙平面布置见图1，防渗墙与齿壁的连接见图2。

图1 搅拌桩防渗墙平面布置Fig.1 Agitator pile cutoff wall layout

图2 防渗墙与齿墙连接大样图Fig.2 Large drawing of the connection between cutoff wall and tooth wall

3.2 施工方案的选定

3.2.1 试桩

根据规范要求，混合桩施工前必须进行试桩，试桩数必须为4根以上。测试站号X43和X46根据现场情况选择。测试桩位于 ZZ+008.4 上的门线 0+012.7 和 0+015.75 的交叉点。对于中粗砂，包括砾石，墙底不能开挖至设计标高0 m。经有关建设部门联合协商调查，决定在打桩机试验前适当增大打桩机叶片的倾斜角。试验桩的桩号为X1、X4、X2、X5。在0-002.00至0-000.60ZZ+008.4闸线交点处，试验桩点靠近钻孔ZK201(孔高-2.70 m)，成功开挖至设计墙底高度。施工桩长5.8 m(桩底高-8.5 m)，试桩成功，获得技术参数。

3.2.2 技术参数确定

根据试验桩的具体情况、土建和地质条件及设计要求、机械设备等，确定技术参数见表1。水泥混合桩的施工将严格按照JGJ79-91《建筑基础处理技术规程》的有关规定进行。该项目的水泥混合桩设计采用4-mix和4-spray技术。

表1 技术参数Tab.1 Technical parameters

3.3 施工工艺

3.3.1 施工工艺流程

水泥搅拌桩防渗墙工艺流程如图3所示。

图3 搅拌桩防渗墙施工工艺流程Fig.3 Construction process of cutoff wall of blended pile

3.3.2 施工布置

本工程搅拌桩防侵入高度为-2.70 m，主闸基坑开挖-1.70 m，形成平坦宽敞的施工平台。沿井放置，挖出渗水井壁，宽度为0.8 m，深度为1.0 m的导向槽。工程机械采用SJD-Ⅲ双轴深挖机、硬化剂配制系统、砂浆泵、砂浆搅拌机、集料斗、举升测试仪、砂浆计量仪、注浆量监测记录仪等辅助设备。打桩机的整体尺寸为9 m×9 m×22 m。打桩机所在的卡车与门轴平行，操作室始终在门室内。水泥筒仓、砂浆泵、砂浆搅拌机、集料斗等辅助设备位于门井右岸下游约40 m处的原路堤上。

3.3.3 测量放样

桩位按轴线基本控制点测量放置，桩位位置以桩主控制点纵轴和桩头高度为编号。平桩位置误差控制在50 mm以内。

3.3.4 定位并调平

将打桩机移至指定桩位，将钻头调整至桩点，调整并稳定机身，确保钻杆垂直偏差小于1.0%。

3.3.5 搅喷

墙体混凝土桩施工顺序为下游左岸至右岸连续作业，上游右岸至左岸连续作业。SJD-Ⅲ双轴深搅拌打桩机使用两个孔同时工作，并在两个孔之间跳跃。也就是第1和第4洞，再是第2和第5洞，依此类推。搅拌桩采用四搅拌四喷结构，具体方法是定位，预混料注入至设计深度，钻头至设计深度，钻头上升至桩高。注浆至设计深度，在现场重复搅拌和喷洒。重复搅拌和灌浆，使喷雾上升到孔口。停止注浆，同时开启搅拌机。输入场地的施工记录，在下一次演练中重复上述过程。

3.3.6 桩头处理

混凝土桩的桩头达到一定强度后，机械开挖混凝土桩两侧的土体，并在距混凝土桩约30～50 cm处固定保护层。使用手动挖矿。桩头露出后，使用手动复合风镐。将桩剪到设计顶部的高度。

3.4 质量控制和检测

3.4.1 施工前的质量控制

施工前的质量控制主要包括可接受参数的偏差，如桩位、垂直度、开口、砂浆泵中的泥浆量及砂浆调整。混合器喷嘴、混合器钻孔、提升速度等结构参数。

3.4.2 施工过程的质量控制

其一，水泥浆的搅拌。水泥浆的生产需要使用强度等级为32.5或更高的普通硅酸盐水泥，且必须在出厂后3个月内重新检验，泥浆量应为两桩所需的总和。水泥含量应控制在53～59 kg/m。配制好的水泥浆应在搅拌筒内不断搅拌，防止水泥浆分离。送泥前，可将泥浆慢慢倒入集料斗中。应对停放至少12 h的泥浆进行及时处理。

其二，水泥浆喷雾。搅拌桩施工过程中，连续给浆、连续钻孔，给浆操作必须均匀。施工时必须及时通知操作人员记录浮泥深度和时间。如果需要在24 h内恢复泥浆供应，应将打桩机悬挂在泥浆中。水泥土墙具有一定强度后，使用工程钻头钻孔，浇筑水泥砂浆或用黏土连接。施工过程中，要经常检查泥浆压力、泥浆流量、钻机速度、起升速度、泥浆用量等。

其三，混合桩的开挖和提升。搅拌机钻孔应达到设计深度，钻孔前，必须将钻杆喷到桩底30 s，然后起吊。根据土木工程地质图，将钻头提升至设计桩头高度后，停止5 s，将灌浆块提升至设计桩头上方500 mm处，喷浆提升速度和搅拌机频率必须满足施工工艺要求。深度记录误差不超过50 mm，时间记录误差不超过5 s。

3.4.3 质量检测

水泥混合挡土墙的质量检验方法主要有核心检验、开挖检验和外围井检验。钻井和岩心检查在施工后28 d进行。钻机用于采集岩心样品并测试其抗压强度、水力传导率和完整性评估。沿围栏轴线每 20 m 共钻 12 个采样孔，并用水泥砂浆回填。渗透率测试采用封闭井测试，根据现场情况，在左右路堤上布置方井。试验结果表明，防渗墙桩长度符合设计要求，芯样连续完整，成型质量良好。实测芯样抗压强度在2.1～3.5 MPa，渗透系数在(0.1～31.7)×10-7cm/s，完全满足设计要求的抗压强度不小于1.0 MPa，渗透系数不大于1×10-5cm/s。