水利工程中水闸施工工艺要点及施工质量控制分析

刘浏昊知，刘晨阳

（江苏省灌溉总渠管理处，江苏 淮安 223200）

1 引言

水闸是利用闸门控制流量、调节水位的低水头水工建筑物，多修建在河道、渠道等位置，在水利工程建设范围不断拓展过程中，水闸施工工艺日益成熟，对施工质量控制提出了更高的要求。优质的水闸工程可以阻挡洪水、潮流并抬高上游水位，满足灌溉、水产、发电、航运、用水等需求。因此，探究水利工程中水闸施工工艺具有非常重要的意义。

2 水利工程中水闸施工特点

2.1 内容多

水利工程中水闸施工内容较多，根据水闸的结构形式，可分为开敞式、胸墙式、涵洞式等多种形式。根据水闸施工形式的差异，施工任务也具有较大区别，需要技术人员根据节制闸、冲沙闸、涌水闸、分洪闸等水闸的类型规范施工，确保水闸应用价值。

2.2 工种多

水利工程中水闸施工工种较多，不仅包括水闸施工组（土方开挖工、钢筋绑扎工、支模工、焊接工、浇筑工、吊装工等），而且涉及机电组、检测组、物资组等，负责施工过程中机电安装、质量检测、混凝土材料准备等[1]。只有各工种默契配合，才可以保证水闸施工任务按期完成。

2.3 关联性

水利工程中水闸施工断面大、长度长，各个施工环节紧密相关，每一个施工环节的质量均会影响整体水闸施工效果。例如，土方开挖断面过大，将导致混凝土浇筑量增加，影响水闸强度；混凝土中含超粒径颗粒会导致混凝土含水量超标，影响水闸养护效果。

3 水利工程中水闸施工工艺要点

某水利工程主要用于防控设计洪水重现期洪水对分洪渠、下游造成干扰。工程内容包括下坑涌水闸、排水闸、上冲坑水闸。其中，下坑涌水闸包括3 孔，过流净宽为14.8 m，水闸总宽度为18.6 m；排水闸为2 孔，过流净宽为9.8 m，水闸总宽为12.5m；上冲坑水闸为3 孔，过流净宽为14.8 m，水闸总宽度为18.6 m。

3.1 测量放样

在水闸施工前，以水渠中心线为控制点，在100 m 长度范围内进行轴线控制点的设置。根据轴线控制点准备开展土方开挖。

3.2 土方开挖

土方开挖时，沿着水渠轴向方向，根据测量开挖边线机械开挖到设计深度（预先留出10 cm 厚余量），再由人工开挖到设计深度，尽可能降低对基面以下原状土的干扰。若出现超挖现象，根据设计要求及时处理，为下一道工序开展提供依据。同时根据土质情况进行放坡开挖，开挖土方堆放在安全范围内，为水闸施工期间边坡稳定提供保障。

3.3 地基处理

水利工程的水闸可分为进口段、出口连接段、消力池段、闸室段，各个闸段结构形式无显著差异，施工工艺相同。闸段地基均采用混凝土分段浇筑方式，首次完成根底垫层浇筑，再完成根底局部浇筑，最后完成侧墙、翼墙与上部混凝土浇筑。

3.4 底板施工

在地基处理的基础上，技术人员应设置素混凝土垫层，垫层厚度为9 cm±1 cm，完成基层平整处理。在垫层养护7 d 后，放出水闸底板样线，在距离样线一定厚度（与混凝土保护层厚度一致）位置进行样筋放置，并进行分布筋、受力筋位置标记，确认无误后进行钢筋绑扎。钢筋绑扎后，将前期准备的保护层垫块垫入底层，将绑扎完毕的下层钢筋与三脚架焊接，为上层钢筋提供稳固环境。同时，在下层钢筋绑扎位置进行齿墙部位弯曲钢筋焊接，然后完成下层钢筋、上层钢筋焊接固定。在钢筋绑扎过程中，进行模板支设，水闸底板模板为上口超出混凝土面15 cm±5 cm 的组合钢模。模板支设完毕后，放样标出混凝土面位置，为混凝土面浇筑高程控制提供依据[2]。

根据水闸底板仓面面积大的特点，借助斜层浇筑法，并控制混凝土坍落度小于4 cm。在水闸底板混凝土施工完毕后，借助已建成底板进行闸墩、消力池施工控制点的设置。一般需要进行水闸底板、消力池混凝土穿插浇筑均衡不均匀沉陷，并在消力池与底板之间留设施工缝，分阶段浇筑消力池。

3.5 墙身与顶板施工

水闸墙身与顶板施工流程与水闸底板施工流程一致，需要在钢筋绑扎的基础上架设模板，沿着模板均匀浇筑、振捣混凝土，形成整体结构。

在墙身与顶板施工进入尾声后，选择外表洁净且平直的止水铜片，经气焊法牢固焊接铜片接头。止水铜片密封焊接后，利用模板挤压固定（或专用卡子固定）安装铜片，防控止水位置偏离。安装止水铜片后，焊接其余钢筋，避免止水位置偏离。

3.6 回填组装

在止水施工完毕且闸混凝土强度达到设计强度的70%及以上后，利用机械与人工配合的方式，两侧同时对称分层回填土方并分层压实，两侧回填高度差异小于30 cm。对于临近水闸混凝土结构边缘无法碾压的位置，人工夯实，控制回填过程对水闸混凝土结构物的干扰。分层回填碾压后，及时利用环刀取样确定回填物干密度，在回填物干密度合格后进行下一层土料回填压实，直到回填高度达到设计高度[3]。

在回填结束后，经吊机将闸机、启闭机吊放到临时平台，准备现场组装。组装后，去除闸机门槽内全部无关物质，清除门槽预埋件外表水泥以及底坎灰尘，打磨预埋件封水面，处理完毕后按规范机械吊装。在闸机安装完毕后，根据设计图纸要求，进行启闭机根底构件混凝土浇筑，并设置临时支撑，在底座混凝土强度达到设计强度后，按顺序拆除启闭机临时支撑。进而根据起吊中心线机械吊装，控制纵向、横向中心线偏差均小于3 mm，高程偏差均小于5 mm。进而根据施工图说明进行启闭机电气设备的可靠接地，清理现场，灌注润滑脂，为启闭机试运转提供良好条件。

3.7 上部结构施工

下部结构施工完毕后，根据现场基线（或平面控制线），借助全站仪标定上部结构施工轴线，将桩点埋设在主要轴线两端。同时，以邻近结构周边轴线点为基准，利用外控吊线坠法，从首层向上悬吊引测竖向基准点，为上部结构竖向偏差控制提供依据。

根据轴线与竖向基准点，利用混凝土泵送车浇筑混凝土。在新浇筑混凝土、下层结合位置均匀浇筑与下层混凝土配合比一致的水泥砂浆，浇筑方式为铁铲入模，浇筑厚度为50 mm。后续每层浇筑厚度为500 mm，分散下料，循环推进，严格控制混凝土初次凝固时间。在柱结构浇筑完毕后，顺序进行梁、板浇筑，板浇筑时间为梁混凝土初次凝固前，板浇筑松铺厚度大于板本身厚度。浇筑期间，利用平板振动器沿着与浇筑面呈90°方向均匀振捣，避免触碰钢筋、预埋件。振捣完毕后，利用抹子手工平整外表面，在次梁跨中1/3 位置设置施工缝，施工缝与次梁轴线（或板面）呈90°。确定施工缝位置后，借助钢丝网牢固封挡[4]。

设置施工缝后，对施工缝外表进行凿毛处理，确保施工缝外部无松动石子、水泥薄膜或灰尘、积水。进而均匀涂刷一层水泥浆，继续浇筑混凝土。

4 水利工程中水闸施工质量控制

4.1 支模控制

根据设计要求，选择刚度、强度充足且外观平整的模板，利用胶带（或双面胶）密封模板接缝，避免模板接缝漏浆。确定模板后，在正确的位置安装模板。一般水闸底板模板为组合钢模（钢木组合），止水钢片以上为木模板。为了顺利支撑模板，技术人员可以利用φ16 mm 螺栓进行钢筋网片拉结焊，配合下部地龙木支撑钢管架，确保后续施工顺利进行。

在模板拆除期间，根据施工程序规范操作，避免模板破损。

4.2 钢筋安装控制

钢筋安装施工前，技术人员应清洁钢筋表面，确保钢筋表面无漆污、油渍、浮皮、铁锈或水锈。在钢筋外表与质地检验合格后，根据设计施工图纸，开展钢筋切断、绑扎与弯曲、焊接操作，完成涵管钢筋制作[5]。在制作期间，搭接焊工艺适用于直径20 mm 以下的钢筋接长操作，确保Ⅱ级钢筋搭接长度为钢筋直径的10 倍，且焊缝高度超过4 mm，焊缝宽度超过10 mm，表面平整无焊瘤、裂纹、凹陷；对焊工艺适用于直径20 mm 及以上的钢筋接长，确保接头位置无显著烧伤、横向裂纹且弯折小于4°、轴线位移小于钢筋直径的0.1 倍（2 mm 以内）。一般水闸底板上层钢筋应在混凝土浇筑面将要达到相应位置时进行绑扎，规避进料口位置已绑扎上层钢筋变形或者浇筑时间延误。现场绑扎时，需一次性绑扎完成墙体部分钢筋、启闭机排架柱帽梁以下钢筋、岸墙钢筋、帽梁钢筋、工作桥钢筋等，绑扎接头相互错开钢筋搭接长度1.3 倍以上，搭接长度为钢筋直径25倍。

4.3 下料控制

根据设计配比配置混凝土，在规定时间内均匀拌和，拌和后立即运输到现场。若混凝土下落距离超出2.0 m，则借助串筒（或溜槽）下料，按次序顺着一定方向分层浇筑，浇筑面与下料仓面平齐，避免混凝土料堆积对连续浇筑过程造成干扰。一旦因意外情况导致浇筑停止，则按照施工缝处理方法进行仓面处理。在浇筑期间连续振捣至混凝土不再显著下沉且无气泡，同时出现泛浆。振捣后洒水养护28 d 左右，确保养护期间混凝土外表面湿润且无阳光直晒，直到混凝土强度达到设计要求。

需要注意的是，水利工程中水闸底板混凝土浇筑后，水泥发生的水化反应是放热反应，水泥放热期间，底板内部温度超出周边温度，混凝土表面、内部温度偏差较大，若混凝土抗拉强度不足或者热量无法顺利传导，就会出现表面开裂情况。同时，在底板混凝土温度逐渐下降过程中，结构内部也会出现温度压缩变形，导致底板中心位置开裂。因此，技术人员应优选混凝土材料，降低混凝土绝对温升，并适当降低水灰比，或者将纤维材料（或膨胀剂、减水剂）加入混凝土，在一定程度上补偿混凝土自身体积收缩变形，提高混凝土抗拉强度，防控混凝土开裂。在这个基础上，技术人员可以从混凝土浇筑过程着手，加入冰水，降低骨料温度，减少混凝土早期内外温差，并缩短水闸底板、闸墩之间的浇筑间隔，控制在30 d 以内，约束混凝土弹性模量，配合后期混凝土表面保温材料覆盖，预防混凝土开裂。

4.4 施工缝控制

施工缝是水闸适应地基不均匀沉陷的关键。技术人员应从水闸翼墙基础着手，设置垂直、平整施工缝，促使施工缝延伸到翼墙上部，控制施工缝两边垂直。同时，利用生胶热接法，经模板嵌固止水橡皮，橡皮中间伸缩圈位于施工缝中间，且止水橡皮与门叶顺直贴合（止水压板螺孔、门叶预留螺孔对应），橡皮与止水座板无偏离缝隙。嵌固后密实振捣，促使橡皮紧密包裹螺栓，避免止水橡皮移动。而处于浇筑层的止水橡皮，可以减少扬压力，避免水体渗透或其他主体工程受损事故。

5 结语

综上所述，水闸是水利工程的重要组成部分，可以有效防控洪水重现期洪水对分洪渠的冲击。因此，技术人员应在测量放样的基础上，注重土方开挖与地基处理，根据设计方案开展底板、墙身及顶板施工，施工后及时处理沉降缝。在沉降缝处理完毕后进行回填，并在下部水闸主体结构检查验收无误后进行上部结构施工，确保水闸施工质量与设计要求相符。