探析水閘工程的設計及其施工

劉海波

【摘要】水閘工程由上游連接段、閘室和下游連接段三部分組成，水閘工程設計施工需要結合實際，對周圍環境有一個詳細的調查和研究，對其設計施工的各個方面都要嚴格按照要求執行，從而保障水閘工程的安全運行。本文闡述了水閘工程的作用，對水閘工程設計及其施工進行了探討分析。

【關鍵詞】水閘工程；作用；設計要點；注意事項；施工要點；施工管理

一、水閘工程的作用

水閘工程的上游連接段作用主要是將水流引入閘室，避免其外流，對兩岸及河床也起到了保護作用，防止其被沖刷，同時還與閘室一起起到了防滲作用；閘室在水閘中處于主要地位，其主要作用是對水位和流量起到了一定的控制作用，并且防滲防沖，其設計包括底板、閘門、閘墩、護欄和工作橋等；下游連接段主要用來消除過閘水流的剩余能量，將出閘的水流進行均勻地分散，從而起到對流速的減緩作用，避免對下游的沖刷。

二、水閘工程的設計要點及其注意事項分析

1、水閘工程設計要點。（1）水閘工程的合理選址。水閘工程中的節制閘或泄洪閘閘址宜選擇在河道順直、河勢相對穩定的河段。進水閘、分水閘或分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩定的順直河段或彎道凹岸頂點稍偏下游處，但分洪閘閘址不宜選擇在險工堤段和被保護的重要城鎮下游堤段。排水閘或泄洪閘閘址宜選擇在地勢低洼、出水暢通處，排水閘閘址宜選擇在靠近重要澇區和容泄區的老堤線上。（2）水閘消能防沖設計。水閘工程消能設計和控制，一般是以閘高水位為基準，將比基準高的水位進行排除，并且對于下游的水位要取最低的下限值，這樣做可以保障水閘的建設順利開展。這種工況下的閘門初始開啟度往往也是消力池深度計算的控制因素。對于水閘的防沖設計，還有很多方面的計算不是很明確，很多因素還不能確定，因此還需要我們對其進行進一步的研究和探討。消能防沖是水閘的主要作用和內容，在設計時主要包括對工程的工況和設施的計算、控制，對消力池面積、深度的計算和控制，以及對河床沖刷要求能力的計算等。對于工況所需要的設計目標和要求的計算，在水閘工程設計中往往不是能做到完全準確，因此如何達到這一要求，是水閘消能防沖設計所追求的目標。

2、水閘工程設計的注意事項。主要包括：（1）沖刷注意事項。開閘泄水時，如果水閘下游水位很淺或者是沒有水，在水位差的作用下，就會加大水流的流速，這種巨大的能量會對下游有嚴重的沖刷。一旦沖刷的范圍過大，就會掏空閘基，造成水閘失事。另外，一般在水閘的兩岸都是軟弱的巖層或者是土層，如果修建水閘時開設過多的閘孔，一旦開啟某一個閘孔就會形成折沖水流，這就會嚴重沖刷下游河岸，對水閘的安全和穩定性都會產生影響。（2）沉陷注意事項。如果將水閘建設在軟土地基上，就會在水閘自身以及外部的荷載作用下出現沉陷現象。特別是在底板傳到地基上的荷載分布不均勻時，或者是分布在地基土層的荷載不均勻時，更容易出現沉陷現象。（3）滲流注意事項。滲流現象就是水閘在進行擋水時造成上下游水位出現差值，在這種作用下，就會在水閘、閘基與兩岸的連接處出現滲流的現象。如果出現滲流，就會在水閘的底部產生向上的揚壓力，這就會縮小水閘的重力作用，從而使水閘的抗滑穩定性大大降低。如果兩岸和閘基都是采用土基，再出現滲流時也會帶走一些細顆粒，這就會在閘后出現翻砂鼓水的現象。如果嚴重的話還會掏空兩岸和閘基。

三、水閘工程的施工要點及其施工管理分析

1、水閘工程的施工要點分析：（1）導流施工要點。水閘工程建設的導流施工非常重要，必須嚴格按照相應的擋潮標準進行建造。多數水閘導流都是通過束窄灘地修建圍堰的方法對水閘導流方案進行設計的，在方案中對河流水文特征以及工程地點氣象等條件進行掌握與分析，并制定基坑排水措施和攔洪渡汛措施。（2）開挖施工要點。水閘工程施工具有工期長、斷面大等特點，所以在挖掘土石方的過程中，最關鍵的環節是做好斷面的挖掘工作。要保證開挖的深度達到要求。保證水閘根基部分的穩固性，并防止因為挖掘斷面過大導致的混凝土浪費，同時還要防止因為挖掘斷面過小而產生對水閘強度的影響。所以，應嚴格按照設計要求進行工程開挖，進而使水閘工程質量得到提高。（3）混凝土澆筑要點。水閘工程的混凝土需求量非常大，同時要保證混凝土質量的穩定性，所以在水閘工程施工過程中應該對施工中使用的技術進行抽樣檢查，對混凝土的品質進行保證。此外，砂石和石子的配比要求也要使設計要求得到滿足。

2、水閘工程的施工管理。水閘工程施工管理主要包括：（1）水閘工程施工前的管理。熟悉了解施工方案、質量標準和規范等等文件，尤其對文件中所規定的工程施工要求和標準等問題。在工程開展之前，針對工程圖紙進行反復的校對和閱讀，防止出現與實際施工不符合或不便于施工的設計。一旦出現不符合或不利于施工的實際情況應該在第一時間向建設單位提出，針對該問題展開探討，最終目的是為了保證設計圖紙能夠符合工程開展的要求。施工管理部門應該明確分工，切實做好監督和管理工作。（2）施工過程中的管理。第一、做好充分準備。水閘工程施工準備階段工作主要包括：施工企業要制定管理制度、設計技術方案、構建質量保證體系，并對各個方面進行嚴格的審查，特別是要保證施工技術人員的綜合素質；要根據施工中可能存在的問題，研究應急預案；要保證設計圖紙的科學性、客觀性與有效性，對其要進行嚴格的、詳細的研究與分析，從而為施工的開展提供可靠的依據。第二、施工質量管理。在水閘工程施工中，管理人員要關注施工質量，將質量的管理作為工作的重點，在質量有所保證的基礎上，再提高工程的經濟效益，管理人員要培養自身的質量意識，明確施工質量的重要意義，并在工作中落實質量理念。（3）施工人員的安全管理。水閘工程施工人員在沒有進行相關的安全培訓或考試不合格者，都不能夠進入到工程施工現場。所以施工人員只有經過嚴格的施工安全教育，并經考試合格后才能進行施工作業。

結束語

綜上所述，水閘工程設計施工是水利工程建設的重要內容，其關系到整個水利工程建設的正常運行，關系到下游居民的健康用水以及生命安全，所以必須對其進行合理設計及其施工。

參考文獻：

[1]王志鵬. 關于水閘設計問題的思考與探討[J].中國科技博覽2014