淺談水閘工程施工技術

朱智華

（新疆北方建設集團有限公司 烏魯木齊市 833200）

水閘在水利水電工程中應用相當廣泛，可用于完成灌溉、排澇、防洪、給水等多種任務。水閘施工一般可分為三個階段，即準備階段、全面施工階段、尾工階段。準備階段主要抓工場布置、工房搭蓋、導流措施、大宗器材運輸和加工、閘塘開挖工程及組織職工熟悉圖紙等項工作。全面施工階段主要抓基礎處理、澆筑混凝土、砌石及有關土方工程。尾工階段主要抓安裝、回填土方、建設場地整理及水下土方清理等工程。混凝土工程是其中的主要環節，下面談談水閘工程的閘底板、閘墩及止水設施的施工。

1 底板施工

水閘底板有平底板與拱底板兩種，平底板現為常用底板。這兩種底板雖都是混凝土澆筑，但施工方法并不一樣，下面分別予以簡述。

1.1 平底板施工

（1）筑塊劃分。由于運用條件和施工條件限制，大中型混凝土與鋼筋混凝土水工建筑物都是被結構縫和施工縫劃分為若干筑塊，分別進行澆筑。分塊時應避免在彎矩及剪力最大處分縫，并應考慮建筑物的斷面變化及模板的架立等因素。

對于中小型水閘，應盡量利用結構縫分塊，所以筑塊的尺寸和體積要同結構塊尺寸相協調，并同時考慮拌合設備的生產率和運輸工具的能力，以及澆筑的連續性。筑塊尺寸可以按下列公式確定。

筑塊面積：以混凝土不產生冷縫為控制條件，則：

筑塊體積：以混凝土拌和站的實際生產能力為控制條件，則：V≤mQc

式中Qc——混凝土拌和站的實用生產率（m3/h）；

K——混凝土運輸延誤系數，取0.80～0.85；

t2——混凝土澆筑時允許的間隔時間，可參照規范規定；

t1——混凝土的運輸時間（h）；

h——混凝土鋪料厚度（m）；

V——筑塊體積（m3）；

m——系按一班或二班制施工時，拌和站連續生產的時間（h）。

若模板的架立高度受施工技術等條件限制，則也應作為一個條件考慮。

在已澆筑塊上面或已澆筑塊為鄰，進行新筑塊的澆筑時，應符合下列條件：

●已澆筑塊強度達到2.5 MPa，模板已拆除，工作縫已處理。

●若筑塊按結構縫分塊，應按設計完成填料止水的安裝。

●新澆筑塊的模板已架立，鋼筋、預埋料已安設。

（2）混凝土澆筑。水閘平底板的混凝土澆筑，一般采用逐層澆筑法。但當底板厚度不大，拌和站的生產能力受到限制時，亦可采用斜層澆筑法。運輸混凝土入倉時，必須在倉面上搭設縱橫交錯的腳手架，條件許可時可采用活動倉面跳。在搭設腳手架前應根據需要預制混凝土柱（斷面約為15cm×15cm的方形，高度應大致等于底板厚度，表面必須鑿毛）。搭腳手架時，先在澆筑塊的模板范圍內豎立混凝土柱，然后在柱頂上再設立短木柱、斜撐、橫梁等。混凝土柱間距視腳手架橫梁的跨度而定，一般可為（2～3）m，柱頂高程應低于閘底板表面，以便表面抹光。

底板混凝土的澆筑，一般均先澆上、下游齒墻，然后再從一端向另一端澆筑。當底板混凝土方量較大，且底板順水流長度在12 m以內時，可安排兩個作業組分層澆筑。首先兩組同時澆筑下游齒墻，待齒墻澆平后，將第二組調至上游齒墻，第一組從下游向上游澆第一坯混凝土，澆到底板中間時，第二組上游齒墻基本澆平，并立即轉入自下游向上游的第二坯混凝土澆筑，當第一組澆到上游底板邊緣時，第二組澆到底板中間，這樣第一組又轉入自下游往上游的第三坯混凝土澆筑，如此連續澆筑，可縮短澆筑時間，避免產生冷縫，保證施工質量。

當底板澆筑接近完成時，可將腳手架拆除，并立即把混凝土表面抹平，混凝土柱則埋入澆筑塊內作為底板的一部分。為了節省水泥，在底板混凝土中可埋入大石塊，但應注意勿砸彎鋼筋或使鋼筋錯位。所以拋石塊時，最好在一定部位臨時抽掉一些面層鋼筋，采取固定位置拋石塊，為了使石塊埋入一定部位，可用滾動的辦法就位。混凝土澆至接近面層鋼筋位置時，應將原鋼筋按設計要求復位。

1.2 反拱底板施工

（1）施工程序。由于反拱底板對地基的不均勻沉陷反應敏感，因此必須注意施工程序。目前采用的有兩種：

●先澆閘墩及岸墻，后澆反拱底板。為了減少水閘各部分在自重作用下的不均勻沉陷，可將自重較大的閘墩岸墻等先行澆筑，并在控制基底不致產生塑性開展的條件下，盡快均衡上升到頂。對于岸墻還應考慮盡量將墻后還土夯填到頂。這樣，使閘墩岸墻預壓沉實，然后再澆反拱底板，從而底板的受力狀態得到改善。此法目前采用較多，對于粘性土或砂性土均可采用。但對于砂土，特別是粉砂地基，由于土模較難成型，適宜于較平坦的矢跨比。

●反拱底板與閘墩岸墻底板同時澆筑。此法適用于地基較好的水閘，對于反拱底板的受力狀態較為不利，但保證了建筑的整體性，同時減少了施工工序，便于施工安排，對于缺少有效排水措施的砂性土地基，采用此法較為有利。

（2）施工要點。

●由于反拱底板采用土模，因此必須做好排水工作。尤其是砂土地基，不做好排水工作，拱模控制將很困難。

●挖模前必須將基土夯實，放樣時應嚴格控制曲線。土模挖出后，應先鋪一層10 cm厚的砂漿，待其具有一定強度后加蓋保護，以待澆筑混凝土。

●采用第一種施工程序，在澆筑岸、墩墻底板時，應將接縫鋼筋一頭埋在岸、墩墻底板之內，另一頭插入土模中，以備下一階段澆入反拱底板。岸、墩墻澆筑完畢后，應盡量推遲底板的澆筑，以便岸、墩墻基礎有更多的時間沉實。為了減小混凝土的溫度收縮應力，底板混凝土澆筑應盡量選擇在低溫季節進行，并注意施工縫的處理。

●當采用第二種施工程序時，為了減少不均勻沉降對整體澆筑的反拱底板的不利影響，可在拱腳處預留一縫，縫底設臨時鐵皮止水，縫頂設“假鉸”，待大部分上部結構荷載施加以后，便在低溫期用二期混凝土封堵。

●為了保證反拱底板的受力性能，在拱腔內澆筑的門檻、消力坎等構件，需在底板混凝土凝固后澆制二期混凝土，且不應使兩者成為一個整體。

2 閘墩施工

由于閘墩高度大、厚度小，門槽處鋼筋較密，閘墩相對位置要求嚴格，所以閘墩的立模與混凝土澆筑是施工中的主要問題。

2.1 閘墩模板安裝

為使閘墩混凝土一次澆筑達到設計高程，閘墩模板不僅要有足夠的強度而且要有足夠的剛度。所以閘墩模板安裝以往采用“鐵板螺栓、對拉撐木”的立模支撐方法。此法雖需耗用大量木材、鋼材、工序繁多，但對中小型水閘施工仍較為方便。由于滑模施工方法在水利工程上的應用，目前有條件的施工單位，閘墩混凝土澆筑逐漸采用滑模施工。

（1）“鐵板螺栓、對拉撐木”的模板安裝。立模前，應準備好兩種固定模板的對銷螺栓：一種是兩端都絞線的圓鋼，直徑可選用12 mm、16 mm或19 mm，長度大于閘墩厚度并視實際安裝需要確定；另一種是一端絞線，另一端焊接一塊5 mm×40 mm×400 mm扁鐵的螺栓，扁鐵上鉆兩個圓孔，以便固定在對拉撐木上，還要準備好等于墩墻厚度的毛竹管或預制空心的混凝土撐頭。

閘墩立模時，其兩側模板要同時相對進行。先立平直模板，次立墩頭模板。在閘底板上架立第一層模板時，上口必須保持水平。在閘墩兩側模板上，每隔1 m左右鉆與螺栓直徑相應的圓孔，并于模板內側對準圓孔撐以毛竹管或混凝土撐頭，然后將螺栓穿入，且端頭穿出橫向雙夾圍囹和豎直圍囹木，然后用螺帽擰緊在豎直圍囹木上。鐵板螺栓帶扁鐵的一端與水平對拉撐木相接，與兩端均絞絲的螺栓要相間布置。在拉撐木與豎直圍囹木之間要留有10 cm空隙，以便用木楔校正對拉撐木的松緊度。對拉撐木是為了防止每孔閘墩模板的歪斜與變形。若閘墩不高，可每隔二根對銷螺栓放一根鐵板螺栓。當水閘為三孔一聯整體底板時，則中孔可不予支撐。在雙孔底板的閘墩上，則宜將兩孔同時支撐，這樣可使3個閘墩同時澆筑。

（2）翻模施工。由于鋼翻模在水利工程上的應用，施工人員依據滑模的施工特點，發展形成了使用于閘墩施工的翻模施工法。立模時一次至少3層，當第2層模板內混凝土澆至腰箍下緣時，第1層模板內腰箍以下部分的混凝土須達到脫模強度 （98 kPa為宜），這樣便可拆除第一層，去架立第4層模板，并綁扎鋼筋。以此類推，保持混凝土澆筑的連續性，以避免產生冷縫。

2.2 閘墩混凝土澆筑

閘墩模板立好后，隨即進行清倉工作。用壓力水沖洗模板內側和閘墩底面，污水由底層模板上的預留排出。清倉完畢堵塞小孔后，即可進行混凝土澆筑。閘墩混凝土的澆筑，主要是解決好兩個問題：一是每塊底板上閘墩混凝土的均衡上升；二是流態混凝土的入倉及倉內混凝土的鋪筑。為了保證混凝土的均衡上升，運送混凝土入倉時應很好地組織，使在同一時間運到同一底塊各閘墩的混凝土量大致相同。為防止流態混凝土有（8～10）m高度下落時產生離析，應在倉內設置溜管，可每隔（2～3）m設置一組。由于倉內工作面窄，澆搗人員走動困難，可把倉內澆筑面劃分成幾個區段，每區段內固定澆搗工人，這樣可提高功效。每坯混凝土厚度可控制在30 cm左右。小型水閘閘墩澆筑時，工人一般在模板外側，澆筑組織較為簡單。

3 止水設施的施工

為了適應地基的不均勻沉降和伸縮變形，在水閘設計中均設置溫度縫與沉陷縫，并常用沉陷縫代溫度縫作用。縫有鉛直和水平的兩種，縫寬一般為（1.0～2.5）cm。縫中填料及止水設施，在施工中應按設計要求確保質量。

3.1 沉陷縫填縫的施工

沉陷縫的填充材料，常用的有瀝青油毛氈，瀝青杉木板及瀝青蘆席的多種。其安裝方法有以下兩種：

（1）將填充材料用鐵釘固定在模板內側后，再澆混凝土，這樣拆模后填充材料即可貼在混凝土上，然后立沉陷縫的另一側模板和澆混凝土。如果沉陷縫兩側的結構需要同時澆灌，則沉陷縫的填充材料在安裝時要豎立得平直，澆灌時沉陷縫兩側流態混凝土的上升高度要一致。

（2）先在縫的一側立模澆混凝土，并在模板內側預先釘好安裝填充材料的長鐵釘數排，并使鐵釘的1／3留在混凝土外面，然后安裝填料、敲彎鐵尖，使填料固定在混凝土面上，再立另一側模板和澆混凝土。若閘墩沉陷縫兩側的混凝土要同時澆筑，可借固定模板用的預制混凝土塊和對銷螺栓夾緊，使填充材料豎立平直，澆筑時混凝土上升要均衡。

3.2 止水的施工

凡是位于防滲范圍內的縫，都有止水設施。

（1）水平止水。水平止水大都采用塑料止水帶，其安裝與沉陷縫填料的安裝方法一樣。

（2）垂直止水。止水部分的金屬片，重要部分用紫鋼片，一般用鋁片、鍍鋅鐵皮或鍍銅鐵皮等。對于需灌注瀝青的止水型式，可按照瀝青井的形狀預制混凝土槽板，每節長度可為（0.3～0.5）m左右，與流態混凝土的接觸面應鑿毛，以利結合。安裝時需用水泥砂漿膠結，隨縫的上升分段接高。瀝青井的瀝青可一次灌注，也可分段灌注。止水片接頭要進行焊接。

（3）接縫交叉的處理。接縫交叉有兩類，一類是垂直縫與水平縫的交叉，稱為“垂直交叉”；另一類是水平縫與水平縫的交叉，稱為“水平交叉”。交叉處止水片的連接方式有柔性連接與剛性連接兩種。前者是在交叉處止水片就位后，外包以瀝青塊體；后者是將金屬止水片適當裁剪，然后再用氣焊焊接。工程中多根據交叉類型及施工條件來決定止水片的連接方法。對于“垂直交叉”，一般用柔性連接，對于“水平交叉”，則多采用剛性連接。