浅谈水闸工程的施工技术及控制要点

陈甫江

摘要：水闸是一种常见的水利工程.以堤围、各类水闸、电排站为代表的水利工程设施，在水利水电工程中应用相当广泛，可用于完成灌溉、排涝、防洪、给水等多种任务。文章就水闸施工中的底板施工、闸墩施工、接缝止水施工及闸门施工进行论述，希望能为类似工程的施工提供参考。

关键词：水闸；施工；质量

前言

随着经济的发展，我国在水利上的投资也日趋增多，尤其是涉及到防洪抗灾及人民生命财产安全的工程尤为重视。水闸是指修建在河道、渠道或湖、海口，利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物。水闸施工一般可分为三个阶段，即准备阶段、全面施工阶段、尾工阶段。准备阶段主要抓工场布置、工房搭盖、导流措施、大宗器材运输和加工、闸塘开挖工程及组织职工熟悉图纸等项工作。由于承担着引水和排涝功能的水闸工程对于当前经济社会发展的作用越来越重要，必须要高度重视水闸工程的施工管理工作，树立质量意识、责任意识，致力于构建科学高效的工程项目质量管理制度和质量保证体系。

1水闸设计的一般理论分析

所谓水闸主要是指那些利用闸门挡水和泄水的中低水头水工建筑物。水闸在水利工程中的应用十分广泛，多建于河道、渠系、水库湖泊及滨海地区。随着建闸技术的不断提高以及建筑材料等类型的日益增多，水闸建设也日益增多。当前水闸的建设呈现出形式多样化、结构轻型化、施工装配化、操作自动化和远动化等特点。另外，水闸按照不同的标准可以分成许多不同的类型，比如按照所承担的主要任务可以划分为节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、排水闸等等。就结构而言，水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成。

水闸施工时，要着重做好以下几方面的设计和管理控制工作。第一，闸址和闸槛高程的选择。在进行具体的设计和施工时，要综合考虑地貌、泥沙、水流、等各方面要素。一般而言，闸址一般应设于水流平顺、河床及岸坡稳定、地基坚硬密实、抗渗稳定性好、场地开阔的河段。闸槛高程的选定，应与过闸单宽流量相适应。在水利枢纽中，应根据枢纽工程的性质及综合利用要求，统一考虑水闸与枢纽其他建筑物的合理布置，确定闸址和闸槛高程。第二，水力设计。根据水闸运用方式和过闸水流形态，按水力学公式计算过流能力，确定闸孔总净宽度。结合闸下水位及河床地质条件，选定消能方式。水闸多用水跃消能，通过水力计算，确定消能防冲设施的尺度和布置。估算判断水闸投入运用后，由于闸上下游河床可能发生冲淤变化，引起上下游水位变动，从而对过水能力和消能防冲设施产生的不利影响。大型水闸的水力设计，应做水力模型试验验证。第三，防渗排水设计。根据闸上下游最大水位差和地基条件，并参考工程实践经验，确定地下轮廓线（即由防渗设施与不透水底板共同组成渗流区域的上部不透水边界）布置，须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内，并进行渗透水压力和抗渗稳定性计算。在渗流出逸面上应铺设反滤层和设置排水沟槽（或减压井），尽快地、安全地将渗水排至下游。两岸的防渗排水设计与闸基的基本相同。第四，结构设计。根据运用要求和地质条件，选定闸室结构和闸门形式，妥善布置闸室上部结构。分析作用于水闸上的荷载及其组合，进行闸室和翼墙等的抗滑稳定计算、地基应力和沉陷计算，必要时，应结合地质条件和结构特点研究确定地基处理方案。对组成水闸的各部建筑物（包括闸门），根据其工作特点，进行结构计算。

2底板施工

闸室地基处理后，对于软基应铺素混凝土垫层8～10cm，以保护地基，找平基面。垫层养护7d后即在其上放出底板的样线。首先进行扎筋和立模，距样线隔混凝土保护层厚度放置样筋，在样筋上分别画出分布筋和受力筋的位置并用粉笔标记，然后依次摆上设计要求的钢筋，检查无误后用丝扎扎好，最后垫上事先预制好的保护层垫块以控制保护层厚度。上层钢筋是通过绑扎好的下层钢筋上焊上三角架后固定的，齿墙部位弯曲钢筋是在下层钢筋绑扎好后焊在下层钢筋上的，在上层钢筋固定好后再焊在上层钢筋上。立模作业可与扎筋同时进行，底板模板一般采用组合钢模，模板上口应高出混凝土面10～20cm，模板固定应稳定可靠。模板立好后标出混凝土面的位置，便于浇筑时控制浇筑高程。

一般中小型水闸采用手推车或机动翻斗车等运输工具运送混凝土入仓，或采用泵送砼，且须在仓面设脚手架。脚手架由预制混凝土撑柱、钢管、脚手板等构成。支柱断面一般为15cmx15cm，配4根直径6mm架立筋，高度略低于底板厚度，其上预留三個孔，其中孔1内插短钢筋头和底层钢筋焊在一起，孔2内插短钢筋头和上层钢筋焊在一起，增加稳定性，孔3内穿铁丝绑扎在其上的脚手钢管上。撑柱间的纵横间距应根据底板厚度、脚手架布置和钢筋架立等因素通过计算确定。撑柱的混凝土强度等级应与浇筑部位相同或，在达到设计强度后使用；断裂、残缺者不得使用，柱表面应凿毛并冲洗干净。

底板仓面的面积较大，采用平层浇筑法易产生冷缝，一般采用斜层浇筑法，这时应控制混凝土坍落度在4cm以下。为避免进料口的上层钢筋被砸变形，一般开始浇筑混凝土时，该处上层钢筋可暂不绑扎，待混凝土浇筑面将要到达上层钢筋位置时，再进行绑扎，以免因校正钢筋变形而延误浇筑时间。

为方便施工，一般穿插安排底板与消力池的混凝土浇筑。由于闸室部分重量大，沉陷量也大，而相邻的消力池重量较轻，沉陷量也小。如两者同时浇筑，较大的不均匀沉陷会将止水片撕裂，为此一般在消力池靠近底板处留一道施工缝，将消力池分成大小两部分。当闸室已有足够沉陷后即浇筑消力池二期混凝土，在浇筑消力池二期混凝土前，施工缝应注意进行凿毛冲洗等处理。

3闸墩施工

水闸闸墩的特点是高度大、厚度薄、模板安装困难，工程面狭窄，施工不便，在门槽部位钢筋密、预埋件多，干扰大。所以闸墩的立模与混凝土浇筑是施工中的主要问题。

3.1闸墩模板安装

为使闸墩混凝土一次浇筑达到设计高程，闸墩模板不仅要有足够的强度而且要有足够的刚度。所以闸墩模板安装以往采用“铁板螺栓、对拉撑木”的立模支撑方法。此法虽需耗用大量木材、钢材、工序繁多，但对中小型水闸施工仍较为方便。由于滑模施工方法在水利工程上的应用，目前有条件的施工单位，闸墩混凝土浇筑逐渐采用滑模施工。

（1）“铁板螺栓、对拉撑木”的模板安装。立模前，应准备好两种固定模板的对销螺栓：一种是两端都绞线的圆钢，直径可选用12mm、16mm或18mm，长度大于闸墩厚度并视实际安装需要确定；另一种是一端绞线，另一端焊接一块5mmx40mmx400mm扁铁的螺栓，扁铁上钻两个圆孔，以便固定在对拉撑木上，还要准备好等于墩墙厚度的毛竹管或预制空心的混凝土撑头。闸墩立模时，其两侧模板要同时相对进行。先立平直模板，次立墩头模板。在闸底板上架立第一层模板时，上口必须保持水平。在闸墩两侧模板上，每隔1m左右钻与螺栓直径相应的圆孔，并于模板内侧对准圆孔撑以毛竹管或混凝土撑头，然后将螺栓穿入，且端头穿出横向双夹围囹和竖直围囹木，然后用螺帽拧紧在竖直围图木上。铁板螺栓带扁铁的一端与水平对拉撑木相接，与两端均绞丝的螺栓要相间布置。在拉撑木与竖直围囹木之间要留有10cm空隙，以便用木楔校正对拉撑木的松紧度。对拉撑木是为了防止每孔闸墩模板的歪斜与变形。若闸墩不高，可每隔二根对销螺栓放一根铁板螺栓。当水闸为三孔一联整体底板时，则中孔可不予支撑。在双孔底板的闸墩上，则宜将两孔同时支撑，这样可使3个闸墩同时浇筑。

（2）翻模施工。由于钢翻模在水利工程上的应用，施工人员依据滑模的施工特点，发展形成了使用于闸墩施工的翻模施工法。立模时一次至少3层，当第2层模板内混凝土浇至腰箍下缘时，第1层模板内腰箍以下部分的混凝土须达到脱模强度（98 kPa为宜），这样便可拆除第一层，去架立第4层模板，并绑扎钢筋。以此类推，保持混凝土浇筑的连续性，以避免产生冷缝。

3.2闸墩混凝土浇筑

闸墩模板立好后，随即进行清仓工作。用压力水冲洗模板内侧和闸墩底面，污水由底层模板上的预留孔排出。清仓完毕堵塞小孔后，即可进行混凝土浇筑。闸墩混凝土的浇筑，主要是解决好两个问题：一是每块底板上闸墩混凝土的均衡上升；二是流态混凝土的入仓及仓内混凝土的铺筑。为了保证混凝土的均衡上升，运送混凝土入仓时应很好地组织，使在同一时间运到同一底块各闸墩的混凝土量大致相同。为防止流態混凝土从一定高度下落时产生离析，应在仓内设置溜管，可每隔（2～3）m设置一组。由于仓内工作面窄，浇捣人员走动困难，可把仓内浇筑面划分成几个区段，每区段内固定浇捣工人，这样可提高功效。每坯混凝土厚度可控制在30cm左右。小型水闸闸墩浇筑时，工人一般在模板外侧，浇筑组织较为简单。

4止水设施的施工

为了适应地基的不均匀沉降和伸缩变形，在水闸设计中均设置温度缝与沉陷缝，并常用沉陷缝代温度缝作用。缝有铅直和水平的两种，缝宽一般为1.0～2.5cm。缝中填料及止水设施，在施工中应按设计要求确保质量。

4.1沉陷缝填缝的施工

沉陷缝的填充材料，常用的有沥青油毛毡，沥青杉木板及沥青芦席等多种。其安装方法有以下两种：

（1）将填充材料用铁钉固定在模板内侧后，再浇混凝土，这样拆模后填充材料即可贴在混凝土上，然后立沉陷缝的另一侧模板和浇混凝土。如果沉陷缝两侧的结构需要同时浇灌，则沉陷缝的填充材料在安装时要竖立得平直，浇灌时沉陷缝两侧流态混凝土的上升高度要一致。

（2）先在缝的一侧立模浇混凝土，并在模板内侧预先钉好安装填充材料的长铁钉数排，并使铁钉的1/3留在混凝土外面，然后安装填料、敲弯铁尖，使填料固定在混凝土面上，再立另一侧模板和浇混凝土。若闸墩沉陷缝两侧的混凝土要同时浇筑，可借固定模板用的预制混凝土块和对销螺栓夹紧，使填充材料竖立平直，浇筑时混凝土面上升要均衡。

4.2止水的施工

凡是位于防渗范围内的缝，都有止水设施。

（1）水平止水。水平止水大都采用塑料止水带，其安装与沉陷缝填料的安装方法一样。

（2）垂直止水。止水部分的金属片，重要部位用紫铜片，一般用紫铜片、镀锌铁皮或镀铜铁皮等。对于需灌注沥青的止水型式，可按照沥青井的形状预制混凝土槽板，每节长度可为0.3-0.5m左右，与流态混凝土的接触面应凿毛，以利结合。安装时需用水泥砂浆胶结，随缝的上升分段接高。沥青井的沥青可一次灌注，也可分段灌注。止水片接头要进行焊接。

（3）接缝交叉的处理。接缝交叉有两类，一类是垂直缝与水平缝的交叉，称为“垂直交叉”；另一类是水平缝与水平缝的交叉，称为“水平交叉”。交叉处止水片的连接方式有柔性连接与刚性连接两种。前者是在交叉处止水片就位后，外包以沥青块体；后者是将金属止水片适当裁剪，然后再用气焊焊接。工程中多根据交叉类型及施工条件来决定止水片的连接方法。对于“垂直交叉”，一般用柔性连接，对于“水平交叉”，则多采用刚性连接。

5闸门施工

中、小型水闸闸门槽施工可采用预埋一次成型法或先留槽牙浇二期混凝土两种方法。一次成型法是将导轨事先钻孔，然后预埋在门槽模板的内侧。闸墩浇筑时，导轨即浇入混凝土中。二期混凝土法是在浇第一期混凝土时，在门槽位置留出一个较门槽宽的槽位，在槽内预埋设计要求的开脚螺栓或锚筋，作为安装导轨时的固定点；待一期混凝土达到一定强度后，用螺栓或电焊将导轨位置固定，调整无误后，再用二期混凝土回填预留槽。门槽及导轨必须铅直无误，所以在立模及浇筑过程中应随时用吊锤校正。门槽较高时，吊锤易上下晃动，可在吊锤下部放一油桶，使垂球浸入粘度较大的机油中。闸门底槛设在闸底板上，在施工初期浇筑底板时，底部预埋件往往不能准时加工供货，所以常在闸底板上留槽，以供浇筑二期混凝土。

6结语

水闸工程在整个水利工程施工过程当中占有十分重要的地位，对于水利工程总体质量具有十分重要的作用。为了确保水利工程整体功能的充分发挥，要做好水闸工程的施工工作。相关的施工人员在长期的施工实践当中应该注意积累相关的施工经验，不断地提升自身的专业素养，为我国水利事业的发展做出贡献。