淺談水閘工程的施工技術及控制要點

陳甫江

摘要：水閘是一種常見的水利工程.以堤圍、各類水閘、電排站為代表的水利工程設施，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。文章就水閘施工中的底板施工、閘墩施工、接縫止水施工及閘門施工進行論述，希望能為類似工程的施工提供參考。

關鍵詞：水閘；施工；質量

前言

隨著經濟的發展，我國在水利上的投資也日趨增多，尤其是涉及到防洪抗災及人民生命財產安全的工程尤為重視。水閘是指修建在河道、渠道或湖、海口，利用閘門控制流量和調節水位的水工建筑物。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。由于承擔著引水和排澇功能的水閘工程對于當前經濟社會發展的作用越來越重要，必須要高度重視水閘工程的施工管理工作，樹立質量意識、責任意識，致力于構建科學高效的工程項目質量管理制度和質量保證體系。

1水閘設計的一般理論分析

所謂水閘主要是指那些利用閘門擋水和泄水的中低水頭水工建筑物。水閘在水利工程中的應用十分廣泛，多建于河道、渠系、水庫湖泊及濱海地區。隨著建閘技術的不斷提高以及建筑材料等類型的日益增多，水閘建設也日益增多。當前水閘的建設呈現出形式多樣化、結構輕型化、施工裝配化、操作自動化和遠動化等特點。另外，水閘按照不同的標準可以分成許多不同的類型，比如按照所承擔的主要任務可以劃分為節制閘、進水閘、沖沙閘、分洪閘、排水閘等等。就結構而言，水閘由閘室、上游連接段和下游連接段組成。

水閘施工時，要著重做好以下幾方面的設計和管理控制工作。第一，閘址和閘檻高程的選擇。在進行具體的設計和施工時，要綜合考慮地貌、泥沙、水流、等各方面要素。一般而言，閘址一般應設于水流平順、河床及岸坡穩定、地基堅硬密實、抗滲穩定性好、場地開闊的河段。閘檻高程的選定，應與過閘單寬流量相適應。在水利樞紐中，應根據樞紐工程的性質及綜合利用要求，統一考慮水閘與樞紐其他建筑物的合理布置，確定閘址和閘檻高程。第二，水力設計。根據水閘運用方式和過閘水流形態，按水力學公式計算過流能力，確定閘孔總凈寬度。結合閘下水位及河床地質條件，選定消能方式。水閘多用水躍消能，通過水力計算，確定消能防沖設施的尺度和布置。估算判斷水閘投入運用后，由于閘上下游河床可能發生沖淤變化，引起上下游水位變動，從而對過水能力和消能防沖設施產生的不利影響。大型水閘的水力設計，應做水力模型試驗驗證。第三，防滲排水設計。根據閘上下游最大水位差和地基條件，并參考工程實踐經驗，確定地下輪廓線（即由防滲設施與不透水底板共同組成滲流區域的上部不透水邊界）布置，須滿足沿地下輪廓線的滲流平均坡降和出逸坡降在允許范圍以內，并進行滲透水壓力和抗滲穩定性計算。在滲流出逸面上應鋪設反濾層和設置排水溝槽（或減壓井），盡快地、安全地將滲水排至下游。兩岸的防滲排水設計與閘基的基本相同。第四，結構設計。根據運用要求和地質條件，選定閘室結構和閘門形式，妥善布置閘室上部結構。分析作用于水閘上的荷載及其組合，進行閘室和翼墻等的抗滑穩定計算、地基應力和沉陷計算，必要時，應結合地質條件和結構特點研究確定地基處理方案。對組成水閘的各部建筑物（包括閘門），根據其工作特點，進行結構計算。

2底板施工

閘室地基處理后，對于軟基應鋪素混凝土墊層8～10cm，以保護地基，找平基面。墊層養護7d后即在其上放出底板的樣線。首先進行扎筋和立模，距樣線隔混凝土保護層厚度放置樣筋，在樣筋上分別畫出分布筋和受力筋的位置并用粉筆標記，然后依次擺上設計要求的鋼筋，檢查無誤后用絲扎扎好，最后墊上事先預制好的保護層墊塊以控制保護層厚度。上層鋼筋是通過綁扎好的下層鋼筋上焊上三角架后固定的，齒墻部位彎曲鋼筋是在下層鋼筋綁扎好后焊在下層鋼筋上的，在上層鋼筋固定好后再焊在上層鋼筋上。立模作業可與扎筋同時進行，底板模板一般采用組合鋼模，模板上口應高出混凝土面10～20cm，模板固定應穩定可靠。模板立好后標出混凝土面的位置，便于澆筑時控制澆筑高程。

一般中小型水閘采用手推車或機動翻斗車等運輸工具運送混凝土入倉，或采用泵送砼，且須在倉面設腳手架。腳手架由預制混凝土撐柱、鋼管、腳手板等構成。支柱斷面一般為15cmx15cm，配4根直徑6mm架立筋，高度略低于底板厚度，其上預留三個孔，其中孔1內插短鋼筋頭和底層鋼筋焊在一起，孔2內插短鋼筋頭和上層鋼筋焊在一起，增加穩定性，孔3內穿鐵絲綁扎在其上的腳手鋼管上。撐柱間的縱橫間距應根據底板厚度、腳手架布置和鋼筋架立等因素通過計算確定。撐柱的混凝土強度等級應與澆筑部位相同或，在達到設計強度后使用；斷裂、殘缺者不得使用，柱表面應鑿毛并沖洗干凈。

底板倉面的面積較大，采用平層澆筑法易產生冷縫，一般采用斜層澆筑法，這時應控制混凝土坍落度在4cm以下。為避免進料口的上層鋼筋被砸變形，一般開始澆筑混凝土時，該處上層鋼筋可暫不綁扎，待混凝土澆筑面將要到達上層鋼筋位置時，再進行綁扎，以免因校正鋼筋變形而延誤澆筑時間。

為方便施工，一般穿插安排底板與消力池的混凝土澆筑。由于閘室部分重量大，沉陷量也大，而相鄰的消力池重量較輕，沉陷量也小。如兩者同時澆筑，較大的不均勻沉陷會將止水片撕裂，為此一般在消力池靠近底板處留一道施工縫，將消力池分成大小兩部分。當閘室已有足夠沉陷后即澆筑消力池二期混凝土，在澆筑消力池二期混凝土前，施工縫應注意進行鑿毛沖洗等處理。

3閘墩施工

水閘閘墩的特點是高度大、厚度薄、模板安裝困難，工程面狹窄，施工不便，在門槽部位鋼筋密、預埋件多，干擾大。所以閘墩的立模與混凝土澆筑是施工中的主要問題。

3.1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12mm、16mm或18mm，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5mmx40mmx400mm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1m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圖木上。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10cm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。

3.2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孔排出。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。為防止流態混凝土從一定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30cm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。

4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1.0～2.5cm。縫中填料及止水設施，在施工中應按設計要求確保質量。

4.1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等多種。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，澆筑時混凝土面上升要均衡。

4.2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，重要部位用紫銅片，一般用紫銅片、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0.3-0.5m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。

5閘門施工

中、小型水閘閘門槽施工可采用預埋一次成型法或先留槽牙澆二期混凝土兩種方法。一次成型法是將導軌事先鉆孔，然后預埋在門槽模板的內側。閘墩澆筑時，導軌即澆入混凝土中。二期混凝土法是在澆第一期混凝土時，在門槽位置留出一個較門槽寬的槽位，在槽內預埋設計要求的開腳螺栓或錨筋，作為安裝導軌時的固定點；待一期混凝土達到一定強度后，用螺栓或電焊將導軌位置固定，調整無誤后，再用二期混凝土回填預留槽。門槽及導軌必須鉛直無誤，所以在立模及澆筑過程中應隨時用吊錘校正。門槽較高時，吊錘易上下晃動，可在吊錘下部放一油桶，使垂球浸入粘度較大的機油中。閘門底檻設在閘底板上，在施工初期澆筑底板時，底部預埋件往往不能準時加工供貨，所以常在閘底板上留槽，以供澆筑二期混凝土。

6結語

水閘工程在整個水利工程施工過程當中占有十分重要的地位，對于水利工程總體質量具有十分重要的作用。為了確保水利工程整體功能的充分發揮，要做好水閘工程的施工工作。相關的施工人員在長期的施工實踐當中應該注意積累相關的施工經驗，不斷地提升自身的專業素養，為我國水利事業的發展做出貢獻。