水利水電工程中水閘施工技術(shù)與管理的研究

夏杰 上海市水務(wù)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督中心站

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，水資源的重要性逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，特別是在干旱缺水的地區(qū)，水資源的開發(fā)和利用已成為一個(gè)亟待解決的問題[1]。水利水電工程作為解決水資源問題的重要手段，已經(jīng)成為了許多國(guó)家推進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要支撐[2]。水閘作為水利水電工程的重要組成部分，具有控制水位、調(diào)節(jié)水流等重要作用，其施工技術(shù)和管理對(duì)水利水電工程的成功建設(shè)至關(guān)重要[3]。

1.水閘工程在防洪排澇中的重要性

水閘工程是一種用于控制河流水位和水流量的水利工程設(shè)施，廣泛應(yīng)用于防洪、灌溉、航運(yùn)等領(lǐng)域。在防洪排澇方面，水閘工程具有非常重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①調(diào)節(jié)水流量。水閘可以通過開關(guān)閘門來(lái)調(diào)節(jié)水流量，使得河流在洪峰期內(nèi)的水位不會(huì)過高，從而減少洪水的危害。此外，在排澇方面，水閘還可以通過減小河流的水位來(lái)提高排水效率，防止?jié)碁?zāi)的發(fā)生。②控制水位。水閘可以根據(jù)實(shí)際需要控制河流水位，將其維持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，以滿足農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水、水力發(fā)電等用水需求。③防止?jié)巍Ｔ趶?qiáng)降雨或洪水來(lái)襲時(shí)，如果河道的水位過高，就會(huì)對(duì)河堤造成很大的壓力，容易導(dǎo)致潰壩。而水閘的開關(guān)閘門可以通過調(diào)節(jié)水流量來(lái)控制河流的水位，從而有效地減少河堤受力的壓力，防止?jié)问鹿实陌l(fā)生。④改善航運(yùn)條件。水閘的開關(guān)閘門可以控制河流的水位，從而改善航運(yùn)條件，保障貨物的安全和順暢。因此，可以看出水閘工程在防洪排澇中的重要性是不可替代的。隨著氣候變化和城市化進(jìn)程的加速，洪澇災(zāi)害和排澇問題變得越來(lái)越嚴(yán)峻，因此水閘工程在未來(lái)的發(fā)展中也將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

2.水閘施工工藝流程及技術(shù)要點(diǎn)

2.1 水閘施工工藝流程

水利水電工程水閘施工工藝流程為：土建施工→機(jī)電安裝→鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝→現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)→竣工驗(yàn)收等五個(gè)主要步驟。在土建施工階段，需要進(jìn)行地基處理、基礎(chǔ)施工以及閘墻、閘座的澆筑等工作；在機(jī)電安裝階段，需要安裝機(jī)械設(shè)備、布置管道和電氣控制系統(tǒng)等；如果水閘需要鋼結(jié)構(gòu)，則需要進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作和安裝工作。完成安裝后需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，包括水閘開啟和關(guān)閉試驗(yàn)、防漏試驗(yàn)等。最后進(jìn)行竣工驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可投入使用，水利水電工程中水閘施工質(zhì)量管理流程如圖1所示。

圖1 質(zhì)量管理總框架

土建施工是水閘施工工藝流程的第一個(gè)步驟。在進(jìn)行施工之前，需要對(duì)地基進(jìn)行處理，包括清除表層雜物和壓實(shí)地基等工作[4]。然后進(jìn)行基礎(chǔ)施工，包括基礎(chǔ)鋼筋加工和澆筑混凝土等工作。閘墻和閘座是水閘的主要構(gòu)件，也是土建施工的重點(diǎn)之一，在此環(huán)節(jié)需要進(jìn)行模板搭設(shè)、鋼筋加工和混凝土澆筑等工作。機(jī)電設(shè)備包括升降機(jī)、門式起重機(jī)、齒輪傳動(dòng)裝置等，需要在水閘建成后進(jìn)行安裝。在安裝機(jī)械設(shè)備的同時(shí)，還需要進(jìn)行管道布置和電氣控制系統(tǒng)的安裝工作。這些設(shè)備的安裝需要在土建施工完成之后進(jìn)行，由于機(jī)械設(shè)備需要放置在完整的基礎(chǔ)之上。如果水閘需要鋼結(jié)構(gòu)，鋼構(gòu)件需要在工廠進(jìn)行制作，然后運(yùn)到工地進(jìn)行安裝。鋼結(jié)構(gòu)的安裝需要鋼構(gòu)件的組裝、吊裝和焊接等工作，需要特別注意安全。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需要在完成安裝后進(jìn)行，包括水閘開啟和關(guān)閉試驗(yàn)、防漏試驗(yàn)等。試驗(yàn)的目的是檢測(cè)水閘的性能是否符合設(shè)計(jì)要求，以及發(fā)現(xiàn)存在的問題，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。竣工驗(yàn)收是水閘施工工藝流程的最后一個(gè)步驟，驗(yàn)收合格后方可投入使用。

2.2 水閘施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 開挖放坡

水利水電工程水閘施工中開挖放坡的具體流程和方法包括挖土、放坡和支護(hù)三個(gè)階段。在挖土階段，需要使用0.8-1.5噸的小型挖掘機(jī)進(jìn)行逐層逐步挖掘，每次挖掘深度一般不超過1.5m，噴漿層厚度一般為5-10cm，挖掘速度一般為每小時(shí)5-7立方米。在放坡階段，需要按照一定的坡度進(jìn)行放坡，坡度一般為1:1至1:1.5，噴漿層厚度一般為10-15cm。在支護(hù)階段，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的支護(hù)方法進(jìn)行支護(hù)，如掛網(wǎng)和框架，噴漿材料一般采用水泥、黃沙、石粉等材料進(jìn)行配合，水泥用量為噴漿總量的10%-15%。掛網(wǎng)前需要進(jìn)行噴漿處理，掛網(wǎng)后需進(jìn)行加固處理，框架采用Q235A鋼材，橫梁間距為1.5-2m，縱梁間距為0.5-1m，框架內(nèi)部填充噴漿。整個(gè)施工過程需要注意安全，合理控制挖掘速度，確保施工過程中的安全性和穩(wěn)定性。

2.2.2 計(jì)算底板

在水利水電工程水閘施工中，計(jì)算水閘底板數(shù)值非常重要。水閘底板數(shù)值的計(jì)算需要考慮水閘的尺寸、水位高度、水壓力、土質(zhì)條件等多種因素，確定水閘底板面積首先需要測(cè)量水閘底部的長(zhǎng)度和寬度，根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出水閘底板的面積。水閘底板面積的計(jì)算公式為式（1）所示：

式中，A表示水閘底板面積，L表示水閘底板的長(zhǎng)度，W表示水閘底板的寬度。水閘底板的厚度需要根據(jù)水壓力和土壤承載力進(jìn)行計(jì)算。水壓力可以根據(jù)水閘設(shè)計(jì)的水位高度和水壓系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，土壤承載力需要根據(jù)具體的土質(zhì)條件進(jìn)行測(cè)算。一般情況下，水閘底板的厚度應(yīng)大于或等于土壤承載力和水壓力的綜合作用力。水閘底板厚度的計(jì)算公式為式（2）所示：

式中，T表示水閘底板的厚度，P表示水壓力，Q表示土壤承載力，R表示土壤的安全系數(shù)。水閘底板材料需要根據(jù)具體的工程情況和土質(zhì)條件進(jìn)行選擇。一般情況下，水閘底板的材料有混凝土、鋼板等。水閘底板的施工方式需要根據(jù)具體的工程情況確定，一般有澆筑、鋪裝、拼裝等多種方式。根據(jù)施工方式的不同，需要進(jìn)行相應(yīng)的施工技術(shù)和措施，確保水閘底板的質(zhì)量和安全。

2.2.3 閘墩施工

在水利水電工程水閘的施工中，閘墩是重要的支撐構(gòu)件，承擔(dān)著水閘的分水和承重的作用。為了保證閘墩施工質(zhì)量，需要嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行操作。首先，要進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的勘測(cè)，并制定施工方案和施工圖紙。接著，進(jìn)行土方開挖工作，開挖出閘墩的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)的尺寸和形狀應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制，同時(shí)要考慮基礎(chǔ)土層的承載力。在閘墩澆筑過程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求按照規(guī)定比例混合水泥、沙子和骨料，制成混凝土，并用泵車將混凝土送到施工現(xiàn)場(chǎng)。在閘墩的施工中，需要根據(jù)具體情況確定其基礎(chǔ)的尺寸和形狀。此次工程中，閘墩基礎(chǔ)的寬度為3.0或2.5米，具體深度應(yīng)根據(jù)地下水位、土層承載力等因素進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)不同的工程要求和實(shí)際情況，閘墩混凝土強(qiáng)度等級(jí)可為C30、C35、C40等級(jí)，其中C30為一般用途混凝土強(qiáng)度等級(jí)，C40為高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)。閘墩澆筑完成后，需要對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，即對(duì)其進(jìn)行濕潤(rùn)處理。養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為28d左右，養(yǎng)護(hù)期間需要防止太陽(yáng)暴曬、雨淋等不利影響。閘墩養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，一般為28d左右，養(yǎng)護(hù)期間需要保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

在閘墩施工過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置警示標(biāo)志、隔離欄桿等安全防護(hù)措施，以確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全。同時(shí)，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)管，以確保施工質(zhì)量和安全。閘墩基礎(chǔ)尺寸和形狀、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等參數(shù)都需要符合設(shè)計(jì)要求，以確保閘墩施工質(zhì)量和穩(wěn)定性。只有嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行操作，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)管，才能確保水閘的正常運(yùn)行和使用。

3.水閘施工工程施工管理

3.1 施工前管理

水利水電工程水閘施工在施工前的管理是確保施工順利進(jìn)行的重要環(huán)節(jié)。施工前的管理主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）施工方案制定：制定科學(xué)、合理、安全的施工方案是施工前必須要做好的工作。施工方案需要考慮施工過程中的安全、質(zhì)量和進(jìn)度等因素，并根據(jù)施工實(shí)際情況進(jìn)行不斷的調(diào)整和完善。

（2）施工準(zhǔn)備：施工準(zhǔn)備包括現(xiàn)場(chǎng)勘察、物資采購(gòu)、設(shè)備檢修、施工人員培訓(xùn)等。在施工前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，確定施工方案，并對(duì)必要的物資和設(shè)備進(jìn)行采購(gòu)和檢修。同時(shí)，對(duì)參與施工的工人進(jìn)行培訓(xùn)，保證施工人員具備必要的技能和安全意識(shí)。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)管理：在施工現(xiàn)場(chǎng)，需要建立健全的管理體系，實(shí)行周密的安全管理和質(zhì)量管理。具體措施包括建立施工現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)責(zé)任制，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)，制定完善的施工質(zhì)量管理體系，對(duì)施工過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督和檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題。

（4）協(xié)調(diào)與溝通：水利水電工程水閘施工通常要涉及多個(gè)部門和單位，因此，需要做好協(xié)調(diào)和溝通工作，保證各方之間的信息暢通，協(xié)調(diào)各方利益，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量。

總之，在施工前的管理中，需要制定合理的施工方案，做好施工準(zhǔn)備，建立完善的現(xiàn)場(chǎng)管理體系，加強(qiáng)協(xié)調(diào)與溝通，以確保施工順利進(jìn)行，達(dá)到預(yù)期效果。

3.2 施工后管理

在水利水電工程水閘施工完成后，需要進(jìn)行驗(yàn)收、交接、保養(yǎng)和維護(hù)等后續(xù)管理工作。具體流程如下：

（1）驗(yàn)收：施工完成后，需進(jìn)行驗(yàn)收工作，檢查水閘工程是否符合設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)要求。驗(yàn)收包括外觀檢查、水流試驗(yàn)、設(shè)備性能測(cè)試等內(nèi)容。其中，外觀檢查主要檢查水閘的外觀是否符合設(shè)計(jì)要求，如表面平整度、無(wú)裂縫等；水流試驗(yàn)主要檢查水閘的開啟和關(guān)閉是否靈活、穩(wěn)定，并能滿足設(shè)計(jì)要求；設(shè)備性能測(cè)試主要測(cè)試水閘設(shè)備的性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如承受壓力能力、安全性能等。驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一步的交接工作。

（2）交接：驗(yàn)收合格后，需進(jìn)行交接工作，將水閘工程的使用和維護(hù)管理權(quán)交接給使用方，包括交接材料、交接記錄、使用說(shuō)明等材料，確保使用方掌握水閘的使用和維護(hù)方法。

（3）保養(yǎng)：水閘工程的保養(yǎng)是水閘長(zhǎng)期使用的重要保障。保養(yǎng)包括定期檢查、清潔、潤(rùn)滑、更換易損件等，以確保水閘設(shè)備的正常使用和延長(zhǎng)設(shè)備壽命。保養(yǎng)周期一般根據(jù)具體情況而定，建議在使用初期每年進(jìn)行一次全面保養(yǎng)，之后每半年或一年進(jìn)行一次維護(hù)保養(yǎng)。在保養(yǎng)工作中，需要注意安全措施，確保保養(yǎng)人員的人身安全。

（4）維護(hù)：水閘工程的維護(hù)包括故障排除、維修、改造等，以確保水閘設(shè)備的正常使用和運(yùn)轉(zhuǎn)。維護(hù)工作需及時(shí)響應(yīng)和處理，防止水閘設(shè)備出現(xiàn)故障影響正常使用。

在以上工作中，需要建立健全的管理機(jī)制和制度，明確責(zé)任和任務(wù)，加強(qiáng)各環(huán)節(jié)間的協(xié)調(diào)和溝通，確保施工后的管理和維護(hù)工作有效開展。同時(shí)，要加強(qiáng)水閘管理人員的培訓(xùn)和技能提升，不斷完善管理方法和技術(shù)手段，提高水閘管理的科學(xué)化和專業(yè)化水平。這些措施能夠確保水利水電工程水閘施工后的管理工作得到有效開展，保證水閘設(shè)備的正常使用和運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水利水電工程中水閘施工技術(shù)和管理的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和發(fā)展前景。文章從勘察設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備、施工方案、安全管理等方面出發(fā)介紹了水利水電工程水閘施工前的管理流程；其次，詳細(xì)闡述了水閘施工中開挖放坡、計(jì)算水閘底板數(shù)值、閘墩施工等具體工藝流程和方法，并給出了相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)和計(jì)算公式。最后對(duì)水利水電工程水閘施工后的管理進(jìn)行了介紹，包括驗(yàn)收、交接、保養(yǎng)和維護(hù)等方面，為保證水閘設(shè)備的正常使用和延長(zhǎng)設(shè)備壽命提供了一系列的管理建議。在今后的實(shí)踐中，需要更加注重施工過程中的技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，不斷提高施工水平和管理水平，為工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理提供更加有效的技術(shù)支持和管理保障。