河道治理中水闸工程施工技术探析

河道治理中水闸工程施工技术探析

    ,高武林

砚山县水利水电工程质量监督站，云南 文山532600         

摘要：本文结合多年在基层工作实践，以砚山县中小河流治理中水闸工程施工方案为例，阐述水闸施工工艺及技术要点，为同行今后河道治理工程水闸建设提供借鉴和参考。

关键词：水闸；工艺；技术要点

0.研究背景

砚山县处于珠江水系和红河水系分水岭，全县地形由西向东南呈阶梯式下降，形成高、中、低三层。由于河堤低矮，满足不了农田取水灌溉的需求，90年代在河道上建设了一些简易拦河闸和滚水坝进行取水作为农田灌溉。简易拦河闸启闭极为不便，滚水坝的修建对河道水流造成了严重的阻碍，影响河道泄洪能力， 淤积严重，导致上游两岸农田及房屋被淹，对当地人民生命财产造成严重威胁。随着科学技术的发展和施工技术的进步，水闸施工关系着水利工程的安全性和稳定性，需要在实际的施工中，不断提高其施工技术，增强施工质量提供保障，并利用现代化的施工工具提高施工质量和效率，促进砚山县社会经济可持续发展，实现河畅、水清、岸绿、景美的目标。

1砚山县概况

砚山县位于云南省东南部，文山州中西部，地理位置介于东经103°35′～104°45′、北纬23°18′～23°59′之间。东南北三面分别与文山州的广南、西畴、文山、丘北四县相连，西部与红河哈尼族彝族自治州的蒙自县和开远市接壤。东西最大横距107km，南北最大纵距70km，全县土地总面积3826.57km2。 全县有中小河流35条，流域面积在50km2以上河流18条，50km2以下河流17条，全长601km。 截止2022年底，全县累计投入河道治理建设资金1.59亿元，实施河道治理6条，治理86.97km，其中水闸20道，工程实施后，工程防洪标准从5年一遇提高到10年一遇，有效地解决沿河两岸农田受淹的问题，保护人口10.57万人，保护农田11.05万亩，排涝0.58万亩。

2水闸工程的概述

水闸在水利工程中的应用十分广泛，多建于河道、水库。水闸最基本的功能是挡水和泄水功能的低水头水工建筑物，主要由上游的连接段、闸室和下游的连接段组成，水闸在关闭的情况下，可以拦洪、抬高水位以满足上游取水的需求，开启的情况下，可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水量需求调节流量，可以通过将上游连接段和闸室相连能够引导水流平稳的进入闸室，进而保护两岸及河床免受冲刷。然而，水闸工程结构构造复杂，施工环节质量控制难度大。其中闸室是水闸最主要的部分，由闸室底板、闸墩、闸门、边墩、人行桥、工作桥和启闭机等构成。

3河道治理中水闸工程施工技术要点分析

3.1施工导流

施工导流的目的是为了能够在土质干燥的地面上进行施工活动，用围堰维护基坑，并将河水引向预定的水闸建设位置下游。下面分别对围堰施工和基坑排水的技术要点进行分析：

（1）围堰施工

为确保建设水闸位置基坑放线、开挖，便于施工，要做到闸基面干燥。一是在确定水闸建设的位置上游河道选择适合断面做围堰，要保证围堰的正常工作，就必须提高其防渗和防冲功能，并提高接头的质量。在实际的水闸施工中，围堰同时可以兼施工便道，根据运输量的大小确定围堰顶宽，一般不小于5米。围堰采取梯形断面填筑，由于河床受多年的浸泡，产生大量的淤泥，确保围堰基础稳定，必须将围堰基础大量淤泥清除，再用黏土进行回填，回填时必须要分层碾压夯实，围堰顶的高程严格按照设计标准回填到位，一般迎水破采用1:2坡比，背水坡采用1:3坡比，确保围堰稳定。二是根据现场情况，可采取在迎水面用七彩油布自水底至堰顶满幅布设，并固定好，若工程建设跨汛期，则需在迎水侧堰顶用编织袋装土筑临时防洪围堰。三是在河道周边农田开挖明渠将围堰上游的水导流至闸基下游，明渠两岸适当放坡，确保边坡稳定，开挖断面满足过流要求。

（2）基坑降水、放样、开挖

基坑在开挖前需进行降水，降水的方案可根据现场土质情况选择降水措施，粘性土透水差，渗水量不大时可采用明排水或管井降水。当遇到砂性土时，透水性好，宜采用井点降水或分级井点降水，利用水泵机械进行排水，确保基坑内无积水，土质干，随于开挖等施工。

（3）基础处理

施工过程中，经常会遇到软基和深层於土的现象，在公革河干河老街至松棵段就遇到地基为软土及有深层淤土，需要进行地基处理。即釆用换填法，将基坑内的软土或淤土全部挖除，然后回填有较好压密特性的土或灰土进行替换，逐层夯实，形成良好的持力层。施工要点：将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定，保证填料的质量，填料应分层夯实，一般一层不超过30公分。

（4）岩基开挖技术控制要点

　　在岩基开挖过程中，需要根据实际的岩基厚度选择合适的开挖工具，比如当基石比较大且厚度比较深的时候，就用潜孔钻，并采取自上而下分层的方式进行钻孔，钻孔的方向可以采取上游到下游推进的形式，这样能保证施工的进度并避免在钻孔过程中出现塌陷等安全事故，同时要注意钻孔的深度，为后期的爆破工作提供充分的空间。钻孔完成之后，需要实施爆破，这是整个施工过程中较为危险的环节，因此在爆破之前一定要进行小范围的爆破试验，确定炸药包的量，将爆破力度控制在合理的范围内，避免由于爆破力度过大而造成不可挽回的损失。

3.2水闸混凝土施工技术要点

混凝土施工质量决定着水闸的强度和后期的使用寿命，同时由于混凝土构件在整个水闸施工中占有较大比重，还决定着整体的施工造价。要保证混凝土施工质量，就必须严格规定其性能指标。比如最常用到的抗压强度，通过调整水灰比使其达到一个较为合适的比例，能够有效提高混凝土强度。为了保证在实际的施工中混凝土的各项性能指标都比较好，需要提前进行性能检验，检验内容包括:配料的质量是否达标、配料的比例是否科学、颗粒大小是否符合规定标准以及其干性干燥性如何，尤其要避免出现颗粒径度过大、水分含量过高等问题。

3.3混凝土性能要求

本项目混凝土施工主要为水闸混凝土、人行桥混凝土施工。根据结构的不同部位和不同运用条件，将混凝土分为2个区，各分区混凝土性能见下表3-1。

表3-1                       混凝土分区表

3.4混泥土配合比选定

（1）混凝土的配合比，应根据主体工程混凝土施工配合比设计试验成果，结合施工现场试验选定，考虑到施工质量不均匀性，混凝土的试配强度应比设计标号略高。

（2）混凝土的配合比采用重量比。

（3）混凝土的水灰比，应以骨料在饱和面干状态下的混凝土单位用水量与单位混凝土用量的比值为准。混凝土的水灰比应根据设计对混凝土性能的要求，经试验确定，且不应超过表3-1的规定。施工中不得随意变动，水灰比误差不得大于±0.03。

（4）选定配合比应满足混凝土和易性得要求。和易性用塌落度、泌水性及捣固难易程度综合评定。混凝土的坍落度，根据建筑物性质、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件决定，尽量采用小的坍落度，混凝土在浇筑时的坍落度可按表3-2选定：

表3-2                混凝土在浇筑时的坍落度       单位：mm

3.5混凝土浇筑施工技术要点

3.5.1混凝土拌和、运输

为确保混凝土强度，拌和必须严格按照已签发的配料单进行配料，严禁擅自更改。施工中经常校正称量设备，使配料保持准确。组成材料的配料量均应以重量计，水及外加剂溶液可按重量折算成体积，称量偏差不超过表3-3中规定：

表3-3               混凝土材料称量的允许偏差

在混凝土拌和过程中，应定时检测砂和骨料含水量，每班最少检查一次，必要时应加密检测，当含水率变化较大时就调整用水量，并保证水灰比的稳定。拌和时间应通过试验确定，保证拌和物的均匀性，入机拌和量应在拌和机额定容量的110%以内。应随拌随用，如因故停歇过久，混凝土已初凝，应作废料处理，严禁再加水使用或埋入坝体任何部位。

所用的运输设备，应使混凝土在运输过程中不致发生分离、漏浆、严重泌水、过多温度回升和坍落度损失。应尽量减少混凝土的运转次数和缩短运输时间，严禁在运输途中和卸料时加水。混凝土从拌和地点至浇筑仓内的运输时间不超过表3-4规定。

表3-4               混凝土稳定运输时间对照表

3.5.2混凝土浇筑

混凝土浇筑前，结构物基础必须验收合格。基础上的杂物、泥土及松动岩石均应清除。基础在浇筑混凝土前应保持洁净和湿润。岩面的浇筑仓和老混凝土上的迎水面浇筑仓，在浇筑第一层混凝土前，必须先铺一层2～3cm的水泥砂浆。砂浆的水灰比应较混凝土的水灰比减少0.03～0.05。一次铺设的砂浆面积应与混凝土浇筑强度相适应，铺设工艺应保证新混凝土与基岩或老混凝土结合良好。混凝土浇筑模板可采用一般钢模板，外露面模板平整度应考虑混凝土浇筑的外观质量。应按一定厚度、次序、方向，分层进行浇筑。振捣器距模板的垂直距离，不应小于振捣器有效半径的1/2，并不得直接碰撞模板。

3.5.3门槽混凝土浇筑

门槽二期混凝土施工前要先对一期砼进行凿毛，凿除混凝土表面的浮浆及松动石子，并清理干净。浇筑前要先检查门槽轨道预埋准确无误后才能报验开仓浇筑，洒水湿润，一二期混凝土结合良好，采用5-20mm细石混凝土浇筑，要保证混凝土有较好的和易性，确保浇筑出来的混凝土表面光洁、清爽。

3.5.4混凝土养护

混凝土浇捣完毕达到初凝时间后，即开始洒水或流水、遮盖养护，养护时间不宜少于28天，养护工作应有专人负责，并作好养护记录。

3.5.5混凝土温控防裂措施

为提高混凝土的均质性，严格控制混凝土离差系数，离差系数不得大于0.14。夏季采取温度控制措施为：混凝土浇筑时气温不得超过25℃。宜在早晚、夜间及阴天进行，按实验提供掺量加入复合外加剂，延长初凝时间，仓面喷水雾，降低环境气温，入仓温度不得高于22℃。砂和粗骨料堆放处应采取遮阳措施，避免暴晒，拌和用水尽量采用温度较低的河水、地下水。冬季温控措施为：冬季搭棚覆盖骨料，以防止冰雪冻结，仓面浇筑后加保温设施养护，防混凝土冻裂，气温低于5℃，停止浇筑混凝土。冬季混凝土施工要加强对混凝土养护，推迟拆模时间，应避免在夜间或气温骤降其间拆模。如须拆模时，应在拆模后即采取保护措施。施工过程中，宜经常对组成混凝土各种原材料的温度、混凝土出机温度、入仓温度以及浇筑在闸体上各个部位温度进行测定，分析估算温度应力，防止裂缝产生。

4设备及安装

4.1安装顺序与方法

闸门的安装包括埋件安装和门体及附件安装，其安装顺序为: 测量定位→埋件定位→埋件安装→门体吊装→止水、附件安装→防腐处理→检查调试。

（1）测量定位

闸门安装必须配合土建施工进行，安装前，隨土建工作的进行，适时测量定位，特别是埋件安装前，要通过测量，按图纸要求准确定出闸门槽位置和各埋件的具体位置，立模和埋件的准确安装。

（2）埋件安装

一期埋件主要为机架桥浇筑时启闭机的预留洞口及预留螺栓孔；二期埋件为门槽的底槛、主轨、反轨。一期随土建主体埋设，二期埋件平板闸门正式安装时进行。二期埋件安装前，应进行试拼检查，有关尺寸和平直度必须符合要求，检查无误后，按安装顺序和位置编号，并将与混凝土接触部分刷水泥浆防腐。埋件安装前，经监理工程师确认合格后开始安装主、副轨，反轨、侧轨、底槛和锁定支撑装置。埋件安装完毕后对所有工作面上的连接焊缝进行仔细打磨，使焊缝表面粗糙度与构件工作面一致，并对所有的工作面进行清理，门槽范围内影响闸门安全运行的外露物必须清除干净，最后按照设计要求进行防腐处理。

二期埋件安装由下至上进行，安装时应注意拼缝的正确性，按要求位置固定，保证左右方向、上下游方向上尺寸和位置正确和安装精度，相对间距、平直度和相对度误差必须满足规范要求。

（3）门体安装

二期埋件安装完毕且二期混凝土浇筑并达到要求强度后，就可进行门体吊装。 门体吊装之前，清除安装区域内影响吊装的障碍物和门槽内杂物，将门体运至工作范围内，对门体进行检查和清理，用16t吊车将门体吊放在门槽内。门体入槽后，应检查与门槽的符合程度。

（4）止水和附件安装

门体吊装后，可抓紧时间调整闸门位置，安装止水和附件。止水和附件安装前，应仔细检查门体的平整度并作好记录，以便安装时进行针对性调整。止水钻孔使用螺旋麻花钻，孔径应小于其安装螺栓直径1㎜，以防漏水。止水接头应使用设计要求的专用胶，并用专用工具压接。

（5）防腐处理

闸门埋件、门体及附件安装完成后，难免有涂装层被碰破之处，还有安装焊缝处等部位，应对其进行重新清理，采用与涂装层相同的材料，以相同的工艺和厚度进行补喷处理。

（6）检查试验

闸门安装完成后，应对止水的密封性，附件的牢固性和吊点连接情况等进行一次全面检查，待启闭机安装后再进行静平衡试验和有压试验。静平衡试验时，将闸门提离底槛10㎝，观察底止水和侧止水是否有倾斜、接触面是否均匀、密封良好等，如上下间隙不一致，可通过加配重调整。静平衡达到要求后，就可作无压状态下的上下启闭试验，试验时应往止水上浇水，以免磨坏止水。无压启闭试验应上下往返三次，观察启闭的灵活性和止水密封的均匀程度，听有无异常声响等。项目完工后，将闸前放水，作有压状态下启闭试验，查看闸门在工作状态下是否密封良好，有无漏水现象等。

4.2启闭机安装

启闭机安装是在电机基座混凝土施工完毕，并达到一定强度后闸房封顶前进行的。在启闭机安装前，放出启闭机的中心线位置，根据地脚螺栓锚固定长度及尺寸，预留锚栓孔，然后混凝土浇筑。等混凝土强度达到50%方可安装启闭机，首先把启闭机就位，地脚螺栓通过启闭机螺栓孔放入锚栓孔，用螺帽调整螺栓放入锚栓孔的长度，用10㎜厚楔型钢板支垫启闭底座，使其高程正确、对中准确，后用二期混凝土固定地脚螺栓和启闭机底座，待二期混凝土达到足够强度，压紧螺帽，完成启闭机的固定。

5结语

在河道治理中，水闸施工过程比较复杂，且容易受到天气和环境因素的影响，但是考虑到施工质量对于整体项目的重要影响，需要结合实际的施工需求和环境控制好各个施工环节的技术要点，在保证施工质量的同时也相应的控制好施工进度。根据自身发展方向及水闸建设特性制订相应的施工方案和施工技术组合，并进行严谨的论证，在满足水闸泄洪、排涝、取水需求的基础上，加大河道治理中水闸建设，形成具有地方特色的开发和发展模式，河道周边人民群众的生命财产得到保障，促进砚山县社会经济可持续发展，实现河畅、水清、岸绿、景美的目标。

参考文献：

[1] SL619-2013.《水利水电工程初步设计报告编制规程》[S].

[2] SL252-2017.《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》[S].

[3] GB50286-2013.《堤防工程设计规范》[S].

[4] SL44-2006.《水利水电工程设计洪水计算规范》[S].

[5] GB50487-2008.《水利水电工程地质勘察规范》[S].

[6] SL201-2015.《江河流域规划编制规范》[S].

[7] GB50201-2014.《防洪标准》[S].

[8] SL171-96.《堤防工程管理设计规范》[S].

[9] SL265-2016.《水闸设计规范》[S].