水利工程中水闸施工技术研究

陈宇航

(东莞市麻涌镇工程建设中心，广东 东莞 523000)

1 概 述

作为水利工程最常见的建筑物，水闸工程的施工质量直接影响到整个水利工程的施工质量。根据目前的研究结果和施工经验，影响水闸工程施工质量的因素很多，但因工程实际情况不同，影响因素也不同。对于水利水电工程，水闸工程的施工质量还直接影响到电能的转换率；对于其他水利工程，也均采用水闸工程来进行蓄水和排水，因此水闸工程的施工质量直接关系到水利工程的正常运转。只有采用适当的水闸工程施工技术，同时对水闸施工过程进行严格的施工质量控制，才能保证整个水利工程建设安全有序地进行，才能提高水利工程的整体稳定性。因此，本文对水闸施工技术进行总结和研究，以期为水闸工程施工提供参考与借鉴。

2 水闸施工流程及特点

水闸施工按照规范可分为3个阶段，即施工前准备阶段、施工阶段和施工后管理阶段。施工前准备阶段是水闸施工的重要环节，主要包括场地勘察、材料准备、图纸审核等步骤，为施工阶段做好准备。施工前应该严格审核施工设计，确保每道施工步骤都能安全有序地进行。施工阶段是本文讨论的主要阶段，这一阶段进行所有施工步骤，主要包括围堰施工、土方施工、混凝土施工和金属结构施工。具体的施工顺序是先进行围堰的建设，然后开挖基坑，进行消力池的施工，最后对上游盖等部位进行施工。在施工过程中，应该加强整体管理，防止模具倒塌等事故的发生。此外，在施工过程中必须做好管涌问题的防范，施工过程中一旦出现管涌，容易间接导致水闸工程的整体破坏。施工后期管理主要包括两部分，即保养和检查。施工完成后，及时对工程进行质量检测，排除潜在的问题，保证工程质量。施工单位应联合质检部门进行自查，然后与监理部门共同进行复查，最后还要质检部门进行核查。并且还应该按照规定，按时对闸门进行保养，防止使用阶段发生安全事故。

3 水闸施工技术方法

3.1 围堰施工

围堰是水闸工程施工中的重要环节，水闸工程中的围堰施工方法常采用的有多种，主要包括土石围堰法、膜袋沙围堰法、钢管桩围堰法等，以上3种施工方法最为常用。每种围堰施工方法都有各自的特点，在选择围堰施工方案时，应根据工程实际，结合当地水文情况、地质条件综合考虑。见图1。

图1 钢板桩围堰施工图

1) 土石围堰法。利用土石来进行围堰施工，该方法施工成本较低，可就地取材，利用现有的材料进行施工，很大程度上降低了施工成本。土石围堰的结构简单，抗冲刷能力强，是一种实用的围堰施工法。土石围堰法施工时，要先进行实地考察，综合考虑水位、风浪大小以及安全因素等方面后，确定围堰的高度、宽度及坡度。土石围堰施工时，主要通过进占法进行填充，采用挖掘机，按照工程要求和现场施工的情况进行填筑施工，可以单侧进行，也可两侧同时进行[1]。填筑达到水平面之后，需要分层进行填充并且逐层压实。填充的土石需要进行含水量检测，并进行压实处理。

2) 膜袋砂法。利用袋装砂修建围堰的施工方法，膜袋砂围堰施工方法的优点很多，主要包括施工速度快、施工成本低、加固效果好，可以采用大型机械进行施工，可以有效保护河岸，有良好的抗冲刷效果。膜袋砂的材料可以就地取材，利用施工现场的砂土就可施工，降低了施工成本。水闸工程膜袋砂围堰优先选用粒径0.1 mm以上的牛皮砂，伸缩率大于32%的腈纶纤维布作为土工膜。先对河床表面的杂物进行清理，然后填充一层牛皮砂，厚度至少为1.5 m。牛皮砂填充完成后，对其沉降进行监测，无明显沉降后才能进行膜袋砂的填充。膜袋砂填充应严格按照以下顺序：整顿边坡、膜袋铺设、张拉定位、填充膜袋砂、填土加高。膜袋砂填充应分层进行，确保下层无明显沉降后，再进行上层填充，保证填充的密实度。

3) 钢板桩法。是目前应用最广的一种施工方法，是利用预制钢板桩进行围堰的施工方法，钢板桩是一种型钢，边缘位置带有锁口，钢板桩有多种截面形式[2]。尺寸多样，连锁形式简单，与其他围堰施工方式相比，可以多次使用，节约了施工成本。钢板桩的主要优势在于施工简便、效率高、成本低且具有较好的止水效果。但钢板桩也有明显的缺点，即钢板桩的刚度较小，受钢材种类的影响较明显，制造工艺也有一定影响，如果制造工艺不满足要求，容易产生安全问题，具有较大的风险。近年来，随着我国钢材制造业的发展，钢板桩的质量有了明显的提升，施工技术也有很大的改进，施工速度快，施工成本低，是当前应用范围最广的一种围堰施工方法。

3.2 土方施工

在进行土方开挖施工时，应按照施工图纸上的具体要求先进行标高和放线，按照设计图纸做好定位工作。土方开挖时，应做好安全措施，防止出现塌方。土方施工应分层开挖，及时设置排水渠，在此基础上逐层开挖，同时不断对底层进行处理。土方施工进行到底部时，改用人工挖掘的方式继续开挖。开挖的顺序必须从上到下，在水闸施工位置水位一般较高，如果掏挖，容易造成塌方，产生安全问题[3]。同时，在开挖过程中，应及时开挖排水斜坡，防止地下水聚集。当施工场地中土质含砂率较大时，应设置临时平台，保证施工安全。

基础施工结束后，要进行回填土的施工，可以通过推土机来进行碾压，对场地进行整平。对于大型机械不能施工的场地，应以人工方式进行回填，并通过打夯的方式进行场地压实。回填完成后，及时检测压实度，确保满足设计要求。见图2。

图2 水下吸泥施工图

3.3 混凝土施工

在进行混凝土施工前，首先应进行模板安装。模板安装完成后，需要进行钢筋绑扎和安装，安装钢筋前应进行基础测量放样，保证安装平面的位置准确以及高度无误。先进桁架立筋的安装，然后绑扎受力钢筋，注意控制钢筋保护层厚度。

混凝土施工时，需要提前做好混凝土的搅拌。搅拌过程中，需要严格控制混凝土的坍落度，保证混凝土坍落度符合设计要求，如果发现坍落度不符合要求，需要及时进行调整。水闸工程施工中，混凝土浇筑量通常较大，底板混凝土浇筑范围较广，为了避免混凝土因为过快的凝结而出现断层，应采用分层浇筑的方法，阶梯状安排施工进度，精确计算混凝土浇筑速度，保证浇筑质量和混凝土的连续性。浇筑完成后，及时进行振捣，振捣深度至少深入下层混凝土的10 cm范围，且距离模板的距离不宜小于20 cm，以防破坏模板。因为混凝土体积较大，因此浇筑完成后，需要严格控制内外温度，通常混凝土内外温差不大于25℃。

3.4 金属结构施工

金属结构施工主要是指闸门安装、门槽预埋件安装和水封安装。金属闸门通常在工厂内预制，采取整片或分片运输至现场，然后进行安装。金属水闸运送至现场后，要进行质量检测，防止在运送过程中出现问题，保证水闸的施工质量[4]。

门槽预埋件要安装在闸墩内的型钢或钢轨上。在安装过程中，必须严格按照图纸要求进行，并且做好施工工艺控制。表面提前进行处理，防止因为制造工艺或铁锈导致尺寸的偏差，影响工程质量。采用现场焊接工艺进行施工时，一定要做好质量控制，防止因为焊缝问题或焊接变形导致接头处的施工误差。

水封是对闸门进行密封的设施，完成闸门安装和门槽预埋件后，需要进行质量检测，检测无误后开始水封的安装。水封一般采用橡胶材质，在工厂完成预制，运送至现场后进行装配，一般采用钻孔施工的形式。水封的材质和形状需要根据闸门实际情况进行选择，严格按照设计要求进行施工。

4 水闸施工质量影响因素

4.1 管涌现象的预防和处理

管涌常出现在水闸工程基坑开挖过程中，管涌问题的成因主要是基坑底部的土层中有含水层，导致内外产生水位差，水位差产生的压力会作用在基坑内的土体，导致土体骨架空隙中的颗粒随着土体中的水流动，从而形成管涌，随着时间的增加，最终导致塌方事故。在基础开挖过程中，要时刻注意地下水水位，时刻检测地下水位水头，确定透水层的厚度和基坑底部土体的抗浮托能力[5]。预防管涌的基本方法有两种，井点降水法和土体加固法。井点降水法是指在基坑周围设置二级井点的方式，使地下水水位线下降至基坑开挖底部以下，然后再进行开挖，井点的数量和深度要根据工程实际情况确定。土体加固法是在基坑开挖之前，对土体进行提前加固，防止出现渗水现象。土体加固的方法有很多，常用的方法有搅拌桩加固法和压密注浆加固法，通过土体加固可以使基坑底部的土体有较强的抗渗透能力，从而防止管涌发生。见图3。

图3 管涌破坏

管涌出现后，要及时采取处理措施，常用的处理方法有集水井强排水法、深井降水法和深层注浆法[6]。集水井强排水法是在管涌出现之后，立即对涌口进行封堵，将基坑内的水排出，然后对基坑进行抢挖。深井降水法是在管涌现象出现后，停止基坑开挖，并对基坑进行回填处理；然后在基坑周围打深井进行抽水作业，使地下水水头降至基坑底部0.5 m以下，深井数量根据基坑开挖大小和地下水高度进行确定。注浆法适用于局部出现管涌的情况，当基坑开挖深度较深时，局部出现管涌现象，应立即停止开挖，并进行局部回填，用土石覆盖管涌点；然后采用注浆法对土体进行加固，浆体中可以加入早强剂加速凝结；浆体凝结后，需要先确认加固层的厚度，如果加固层满足要求就可以继续进行开挖。

4.2 消力池施工质量控制

消力池施工图见图4。

图4 消力池施工图

消力池是水闸工程施工中的重要消能结构，承担着将下泄急流转变为平稳缓流的作用，防止下游水文环境被破坏，是重要的水工结构。对于超深消力池的施工，施工工艺更加复杂，涉及深基坑的开挖和大体积混凝土的施工，同时还要保证消力池的消能效果，这在很大程度上增加了施工难度。消力池的稳定运行对于水利工程有重要的作用，高速下泄的水流会对表层混凝土产生冲击破坏和空蚀作用，导致消力池发生破坏，因此为了避免上述情况发生，必须严格控制消力池的施工工艺[7]。首先要控制材料品质，保证混凝土的施工质量，使消力池表层混凝土和内部混凝土能完全结合在一起。消力池的开挖深度应尽可能深，以保证水流的动能充分被消耗。消力池的长度应根据实际情况进行确定，以保证水流的动能消耗充分。

5 结 语

水闸工程是水利工程的重要组成部分，水闸工程对拦截洪水、调节流量都有重要的作用。鉴于水闸工程的施工相对复杂、施工质量的控制难度较大，本文针对水闸工程施工流程、特点、施工技术方法以及施工质量影响因素进行详细的研究和论述，同时还要加强水闸施工质量监管，完善水闸工程的施工工艺，确保水闸施工安全有序地进行，为水闸工程的安全运行提供保障。