水利工程中水閘施工工藝要點及施工質量控制分析

劉瀏昊知，劉晨陽

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200）

1 引言

水閘是利用閘門控制流量、調節水位的低水頭水工建筑物，多修建在河道、渠道等位置，在水利工程建設范圍不斷拓展過程中，水閘施工工藝日益成熟，對施工質量控制提出了更高的要求。優質的水閘工程可以阻擋洪水、潮流并抬高上游水位，滿足灌溉、水產、發電、航運、用水等需求。因此，探究水利工程中水閘施工工藝具有非常重要的意義。

2 水利工程中水閘施工特點

2.1 內容多

水利工程中水閘施工內容較多，根據水閘的結構形式，可分為開敞式、胸墻式、涵洞式等多種形式。根據水閘施工形式的差異，施工任務也具有較大區別，需要技術人員根據節制閘、沖沙閘、涌水閘、分洪閘等水閘的類型規范施工，確保水閘應用價值。

2.2 工種多

水利工程中水閘施工工種較多，不僅包括水閘施工組（土方開挖工、鋼筋綁扎工、支模工、焊接工、澆筑工、吊裝工等），而且涉及機電組、檢測組、物資組等，負責施工過程中機電安裝、質量檢測、混凝土材料準備等[1]。只有各工種默契配合，才可以保證水閘施工任務按期完成。

2.3 關聯性

水利工程中水閘施工斷面大、長度長，各個施工環節緊密相關，每一個施工環節的質量均會影響整體水閘施工效果。例如，土方開挖斷面過大，將導致混凝土澆筑量增加，影響水閘強度；混凝土中含超粒徑顆粒會導致混凝土含水量超標，影響水閘養護效果。

3 水利工程中水閘施工工藝要點

某水利工程主要用于防控設計洪水重現期洪水對分洪渠、下游造成干擾。工程內容包括下坑涌水閘、排水閘、上沖坑水閘。其中，下坑涌水閘包括3 孔，過流凈寬為14.8 m，水閘總寬度為18.6 m；排水閘為2 孔，過流凈寬為9.8 m，水閘總寬為12.5m；上沖坑水閘為3 孔，過流凈寬為14.8 m，水閘總寬度為18.6 m。

3.1 測量放樣

在水閘施工前，以水渠中心線為控制點，在100 m 長度范圍內進行軸線控制點的設置。根據軸線控制點準備開展土方開挖。

3.2 土方開挖

土方開挖時，沿著水渠軸向方向，根據測量開挖邊線機械開挖到設計深度（預先留出10 cm 厚余量），再由人工開挖到設計深度，盡可能降低對基面以下原狀土的干擾。若出現超挖現象，根據設計要求及時處理，為下一道工序開展提供依據。同時根據土質情況進行放坡開挖，開挖土方堆放在安全范圍內，為水閘施工期間邊坡穩定提供保障。

3.3 地基處理

水利工程的水閘可分為進口段、出口連接段、消力池段、閘室段，各個閘段結構形式無顯著差異，施工工藝相同。閘段地基均采用混凝土分段澆筑方式，首次完成根底墊層澆筑，再完成根底局部澆筑，最后完成側墻、翼墻與上部混凝土澆筑。

3.4 底板施工

在地基處理的基礎上，技術人員應設置素混凝土墊層，墊層厚度為9 cm±1 cm，完成基層平整處理。在墊層養護7 d 后，放出水閘底板樣線，在距離樣線一定厚度（與混凝土保護層厚度一致）位置進行樣筋放置，并進行分布筋、受力筋位置標記，確認無誤后進行鋼筋綁扎。鋼筋綁扎后，將前期準備的保護層墊塊墊入底層，將綁扎完畢的下層鋼筋與三腳架焊接，為上層鋼筋提供穩固環境。同時，在下層鋼筋綁扎位置進行齒墻部位彎曲鋼筋焊接，然后完成下層鋼筋、上層鋼筋焊接固定。在鋼筋綁扎過程中，進行模板支設，水閘底板模板為上口超出混凝土面15 cm±5 cm 的組合鋼模。模板支設完畢后，放樣標出混凝土面位置，為混凝土面澆筑高程控制提供依據[2]。

根據水閘底板倉面面積大的特點，借助斜層澆筑法，并控制混凝土坍落度小于4 cm。在水閘底板混凝土施工完畢后，借助已建成底板進行閘墩、消力池施工控制點的設置。一般需要進行水閘底板、消力池混凝土穿插澆筑均衡不均勻沉陷，并在消力池與底板之間留設施工縫，分階段澆筑消力池。

3.5 墻身與頂板施工

水閘墻身與頂板施工流程與水閘底板施工流程一致，需要在鋼筋綁扎的基礎上架設模板，沿著模板均勻澆筑、振搗混凝土，形成整體結構。

在墻身與頂板施工進入尾聲后，選擇外表潔凈且平直的止水銅片，經氣焊法牢固焊接銅片接頭。止水銅片密封焊接后，利用模板擠壓固定（或專用卡子固定）安裝銅片，防控止水位置偏離。安裝止水銅片后，焊接其余鋼筋，避免止水位置偏離。

3.6 回填組裝

在止水施工完畢且閘混凝土強度達到設計強度的70%及以上后，利用機械與人工配合的方式，兩側同時對稱分層回填土方并分層壓實，兩側回填高度差異小于30 cm。對于臨近水閘混凝土結構邊緣無法碾壓的位置，人工夯實，控制回填過程對水閘混凝土結構物的干擾。分層回填碾壓后，及時利用環刀取樣確定回填物干密度，在回填物干密度合格后進行下一層土料回填壓實，直到回填高度達到設計高度[3]。

在回填結束后，經吊機將閘機、啟閉機吊放到臨時平臺，準備現場組裝。組裝后，去除閘機門槽內全部無關物質，清除門槽預埋件外表水泥以及底坎灰塵，打磨預埋件封水面，處理完畢后按規范機械吊裝。在閘機安裝完畢后，根據設計圖紙要求，進行啟閉機根底構件混凝土澆筑，并設置臨時支撐，在底座混凝土強度達到設計強度后，按順序拆除啟閉機臨時支撐。進而根據起吊中心線機械吊裝，控制縱向、橫向中心線偏差均小于3 mm，高程偏差均小于5 mm。進而根據施工圖說明進行啟閉機電氣設備的可靠接地，清理現場，灌注潤滑脂，為啟閉機試運轉提供良好條件。

3.7 上部結構施工

下部結構施工完畢后，根據現場基線（或平面控制線），借助全站儀標定上部結構施工軸線，將樁點埋設在主要軸線兩端。同時，以鄰近結構周邊軸線點為基準，利用外控吊線墜法，從首層向上懸吊引測豎向基準點，為上部結構豎向偏差控制提供依據。

根據軸線與豎向基準點，利用混凝土泵送車澆筑混凝土。在新澆筑混凝土、下層結合位置均勻澆筑與下層混凝土配合比一致的水泥砂漿，澆筑方式為鐵鏟入模，澆筑厚度為50 mm。后續每層澆筑厚度為500 mm，分散下料，循環推進，嚴格控制混凝土初次凝固時間。在柱結構澆筑完畢后，順序進行梁、板澆筑，板澆筑時間為梁混凝土初次凝固前，板澆筑松鋪厚度大于板本身厚度。澆筑期間，利用平板振動器沿著與澆筑面呈90°方向均勻振搗，避免觸碰鋼筋、預埋件。振搗完畢后，利用抹子手工平整外表面，在次梁跨中1/3 位置設置施工縫，施工縫與次梁軸線（或板面）呈90°。確定施工縫位置后，借助鋼絲網牢固封擋[4]。

設置施工縫后，對施工縫外表進行鑿毛處理，確保施工縫外部無松動石子、水泥薄膜或灰塵、積水。進而均勻涂刷一層水泥漿，繼續澆筑混凝土。

4 水利工程中水閘施工質量控制

4.1 支模控制

根據設計要求，選擇剛度、強度充足且外觀平整的模板，利用膠帶（或雙面膠）密封模板接縫，避免模板接縫漏漿。確定模板后，在正確的位置安裝模板。一般水閘底板模板為組合鋼模（鋼木組合），止水鋼片以上為木模板。為了順利支撐模板，技術人員可以利用φ16 mm 螺栓進行鋼筋網片拉結焊，配合下部地龍木支撐鋼管架，確保后續施工順利進行。

在模板拆除期間，根據施工程序規范操作，避免模板破損。

4.2 鋼筋安裝控制

鋼筋安裝施工前，技術人員應清潔鋼筋表面，確保鋼筋表面無漆污、油漬、浮皮、鐵銹或水銹。在鋼筋外表與質地檢驗合格后，根據設計施工圖紙，開展鋼筋切斷、綁扎與彎曲、焊接操作，完成涵管鋼筋制作[5]。在制作期間，搭接焊工藝適用于直徑20 mm 以下的鋼筋接長操作，確保Ⅱ級鋼筋搭接長度為鋼筋直徑的10 倍，且焊縫高度超過4 mm，焊縫寬度超過10 mm，表面平整無焊瘤、裂紋、凹陷；對焊工藝適用于直徑20 mm 及以上的鋼筋接長，確保接頭位置無顯著燒傷、橫向裂紋且彎折小于4°、軸線位移小于鋼筋直徑的0.1 倍（2 mm 以內）。一般水閘底板上層鋼筋應在混凝土澆筑面將要達到相應位置時進行綁扎，規避進料口位置已綁扎上層鋼筋變形或者澆筑時間延誤。現場綁扎時，需一次性綁扎完成墻體部分鋼筋、啟閉機排架柱帽梁以下鋼筋、岸墻鋼筋、帽梁鋼筋、工作橋鋼筋等，綁扎接頭相互錯開鋼筋搭接長度1.3 倍以上，搭接長度為鋼筋直徑25倍。

4.3 下料控制

根據設計配比配置混凝土，在規定時間內均勻拌和，拌和后立即運輸到現場。若混凝土下落距離超出2.0 m，則借助串筒（或溜槽）下料，按次序順著一定方向分層澆筑，澆筑面與下料倉面平齊，避免混凝土料堆積對連續澆筑過程造成干擾。一旦因意外情況導致澆筑停止，則按照施工縫處理方法進行倉面處理。在澆筑期間連續振搗至混凝土不再顯著下沉且無氣泡，同時出現泛漿。振搗后灑水養護28 d 左右，確保養護期間混凝土外表面濕潤且無陽光直曬，直到混凝土強度達到設計要求。

需要注意的是，水利工程中水閘底板混凝土澆筑后，水泥發生的水化反應是放熱反應，水泥放熱期間，底板內部溫度超出周邊溫度，混凝土表面、內部溫度偏差較大，若混凝土抗拉強度不足或者熱量無法順利傳導，就會出現表面開裂情況。同時，在底板混凝土溫度逐漸下降過程中，結構內部也會出現溫度壓縮變形，導致底板中心位置開裂。因此，技術人員應優選混凝土材料，降低混凝土絕對溫升，并適當降低水灰比，或者將纖維材料（或膨脹劑、減水劑）加入混凝土，在一定程度上補償混凝土自身體積收縮變形，提高混凝土抗拉強度，防控混凝土開裂。在這個基礎上，技術人員可以從混凝土澆筑過程著手，加入冰水，降低骨料溫度，減少混凝土早期內外溫差，并縮短水閘底板、閘墩之間的澆筑間隔，控制在30 d 以內，約束混凝土彈性模量，配合后期混凝土表面保溫材料覆蓋，預防混凝土開裂。

4.4 施工縫控制

施工縫是水閘適應地基不均勻沉陷的關鍵。技術人員應從水閘翼墻基礎著手，設置垂直、平整施工縫，促使施工縫延伸到翼墻上部，控制施工縫兩邊垂直。同時，利用生膠熱接法，經模板嵌固止水橡皮，橡皮中間伸縮圈位于施工縫中間，且止水橡皮與門葉順直貼合（止水壓板螺孔、門葉預留螺孔對應），橡皮與止水座板無偏離縫隙。嵌固后密實振搗，促使橡皮緊密包裹螺栓，避免止水橡皮移動。而處于澆筑層的止水橡皮，可以減少揚壓力，避免水體滲透或其他主體工程受損事故。

5 結語

綜上所述，水閘是水利工程的重要組成部分，可以有效防控洪水重現期洪水對分洪渠的沖擊。因此，技術人員應在測量放樣的基礎上，注重土方開挖與地基處理，根據設計方案開展底板、墻身及頂板施工，施工后及時處理沉降縫。在沉降縫處理完畢后進行回填，并在下部水閘主體結構檢查驗收無誤后進行上部結構施工，確保水閘施工質量與設計要求相符。