陳宇航

(東莞市麻涌鎮(zhèn)工程建設(shè)中心，廣東 東莞 523000)

1 概 述

作為水利工程最常見的建筑物，水閘工程的施工質(zhì)量直接影響到整個(gè)水利工程的施工質(zhì)量。根據(jù)目前的研究結(jié)果和施工經(jīng)驗(yàn)，影響水閘工程施工質(zhì)量的因素很多，但因工程實(shí)際情況不同，影響因素也不同。對于水利水電工程，水閘工程的施工質(zhì)量還直接影響到電能的轉(zhuǎn)換率；對于其他水利工程，也均采用水閘工程來進(jìn)行蓄水和排水，因此水閘工程的施工質(zhì)量直接關(guān)系到水利工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。只有采用適當(dāng)?shù)乃l工程施工技術(shù)，同時(shí)對水閘施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制，才能保證整個(gè)水利工程建設(shè)安全有序地進(jìn)行，才能提高水利工程的整體穩(wěn)定性。因此，本文對水閘施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和研究，以期為水閘工程施工提供參考與借鑒。

2 水閘施工流程及特點(diǎn)

水閘施工按照規(guī)范可分為3個(gè)階段，即施工前準(zhǔn)備階段、施工階段和施工后管理階段。施工前準(zhǔn)備階段是水閘施工的重要環(huán)節(jié)，主要包括場地勘察、材料準(zhǔn)備、圖紙審核等步驟，為施工階段做好準(zhǔn)備。施工前應(yīng)該嚴(yán)格審核施工設(shè)計(jì)，確保每道施工步驟都能安全有序地進(jìn)行。施工階段是本文討論的主要階段，這一階段進(jìn)行所有施工步驟，主要包括圍堰施工、土方施工、混凝土施工和金屬結(jié)構(gòu)施工。具體的施工順序是先進(jìn)行圍堰的建設(shè)，然后開挖基坑，進(jìn)行消力池的施工，最后對上游蓋等部位進(jìn)行施工。在施工過程中，應(yīng)該加強(qiáng)整體管理，防止模具倒塌等事故的發(fā)生。此外，在施工過程中必須做好管涌問題的防范，施工過程中一旦出現(xiàn)管涌，容易間接導(dǎo)致水閘工程的整體破壞。施工后期管理主要包括兩部分，即保養(yǎng)和檢查。施工完成后，及時(shí)對工程進(jìn)行質(zhì)量檢測，排除潛在的問題，保證工程質(zhì)量。施工單位應(yīng)聯(lián)合質(zhì)檢部門進(jìn)行自查，然后與監(jiān)理部門共同進(jìn)行復(fù)查，最后還要質(zhì)檢部門進(jìn)行核查。并且還應(yīng)該按照規(guī)定，按時(shí)對閘門進(jìn)行保養(yǎng)，防止使用階段發(fā)生安全事故。

3 水閘施工技術(shù)方法

3.1 圍堰施工

圍堰是水閘工程施工中的重要環(huán)節(jié)，水閘工程中的圍堰施工方法常采用的有多種，主要包括土石圍堰法、膜袋沙圍堰法、鋼管樁圍堰法等，以上3種施工方法最為常用。每種圍堰施工方法都有各自的特點(diǎn)，在選擇圍堰施工方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際，結(jié)合當(dāng)?shù)厮那闆r、地質(zhì)條件綜合考慮。見圖1。

圖1 鋼板樁圍堰施工圖

1) 土石圍堰法。利用土石來進(jìn)行圍堰施工，該方法施工成本較低，可就地取材，利用現(xiàn)有的材料進(jìn)行施工，很大程度上降低了施工成本。土石圍堰的結(jié)構(gòu)簡單，抗沖刷能力強(qiáng)，是一種實(shí)用的圍堰施工法。土石圍堰法施工時(shí)，要先進(jìn)行實(shí)地考察，綜合考慮水位、風(fēng)浪大小以及安全因素等方面后，確定圍堰的高度、寬度及坡度。土石圍堰施工時(shí)，主要通過進(jìn)占法進(jìn)行填充，采用挖掘機(jī)，按照工程要求和現(xiàn)場施工的情況進(jìn)行填筑施工，可以單側(cè)進(jìn)行，也可兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行[1]。填筑達(dá)到水平面之后，需要分層進(jìn)行填充并且逐層壓實(shí)。填充的土石需要進(jìn)行含水量檢測，并進(jìn)行壓實(shí)處理。

2) 膜袋砂法。利用袋裝砂修建圍堰的施工方法，膜袋砂圍堰施工方法的優(yōu)點(diǎn)很多，主要包括施工速度快、施工成本低、加固效果好，可以采用大型機(jī)械進(jìn)行施工，可以有效保護(hù)河岸，有良好的抗沖刷效果。膜袋砂的材料可以就地取材，利用施工現(xiàn)場的砂土就可施工，降低了施工成本。水閘工程膜袋砂圍堰優(yōu)先選用粒徑0.1 mm以上的牛皮砂，伸縮率大于32%的腈綸纖維布作為土工膜。先對河床表面的雜物進(jìn)行清理，然后填充一層牛皮砂，厚度至少為1.5 m。牛皮砂填充完成后，對其沉降進(jìn)行監(jiān)測，無明顯沉降后才能進(jìn)行膜袋砂的填充。膜袋砂填充應(yīng)嚴(yán)格按照以下順序：整頓邊坡、膜袋鋪設(shè)、張拉定位、填充膜袋砂、填土加高。膜袋砂填充應(yīng)分層進(jìn)行，確保下層無明顯沉降后，再進(jìn)行上層填充，保證填充的密實(shí)度。

3) 鋼板樁法。是目前應(yīng)用最廣的一種施工方法，是利用預(yù)制鋼板樁進(jìn)行圍堰的施工方法，鋼板樁是一種型鋼，邊緣位置帶有鎖口，鋼板樁有多種截面形式[2]。尺寸多樣，連鎖形式簡單，與其他圍堰施工方式相比，可以多次使用，節(jié)約了施工成本。鋼板樁的主要優(yōu)勢在于施工簡便、效率高、成本低且具有較好的止水效果。但鋼板樁也有明顯的缺點(diǎn)，即鋼板樁的剛度較小，受鋼材種類的影響較明顯，制造工藝也有一定影響，如果制造工藝不滿足要求，容易產(chǎn)生安全問題，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)。近年來，隨著我國鋼材制造業(yè)的發(fā)展，鋼板樁的質(zhì)量有了明顯的提升，施工技術(shù)也有很大的改進(jìn)，施工速度快，施工成本低，是當(dāng)前應(yīng)用范圍最廣的一種圍堰施工方法。

3.2 土方施工

在進(jìn)行土方開挖施工時(shí)，應(yīng)按照施工圖紙上的具體要求先進(jìn)行標(biāo)高和放線，按照設(shè)計(jì)圖紙做好定位工作。土方開挖時(shí)，應(yīng)做好安全措施，防止出現(xiàn)塌方。土方施工應(yīng)分層開挖，及時(shí)設(shè)置排水渠，在此基礎(chǔ)上逐層開挖，同時(shí)不斷對底層進(jìn)行處理。土方施工進(jìn)行到底部時(shí)，改用人工挖掘的方式繼續(xù)開挖。開挖的順序必須從上到下，在水閘施工位置水位一般較高，如果掏挖，容易造成塌方，產(chǎn)生安全問題[3]。同時(shí)，在開挖過程中，應(yīng)及時(shí)開挖排水斜坡，防止地下水聚集。當(dāng)施工場地中土質(zhì)含砂率較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)平臺(tái)，保證施工安全。

基礎(chǔ)施工結(jié)束后，要進(jìn)行回填土的施工，可以通過推土機(jī)來進(jìn)行碾壓，對場地進(jìn)行整平。對于大型機(jī)械不能施工的場地，應(yīng)以人工方式進(jìn)行回填，并通過打夯的方式進(jìn)行場地壓實(shí)。回填完成后，及時(shí)檢測壓實(shí)度，確保滿足設(shè)計(jì)要求。見圖2。

圖2 水下吸泥施工圖

3.3 混凝土施工

在進(jìn)行混凝土施工前，首先應(yīng)進(jìn)行模板安裝。模板安裝完成后，需要進(jìn)行鋼筋綁扎和安裝，安裝鋼筋前應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)測量放樣，保證安裝平面的位置準(zhǔn)確以及高度無誤。先進(jìn)桁架立筋的安裝，然后綁扎受力鋼筋，注意控制鋼筋保護(hù)層厚度。

混凝土施工時(shí)，需要提前做好混凝土的攪拌。攪拌過程中，需要嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，保證混凝土坍落度符合設(shè)計(jì)要求，如果發(fā)現(xiàn)坍落度不符合要求，需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。水閘工程施工中，混凝土澆筑量通常較大，底板混凝土澆筑范圍較廣，為了避免混凝土因?yàn)檫^快的凝結(jié)而出現(xiàn)斷層，應(yīng)采用分層澆筑的方法，階梯狀安排施工進(jìn)度，精確計(jì)算混凝土澆筑速度，保證澆筑質(zhì)量和混凝土的連續(xù)性。澆筑完成后，及時(shí)進(jìn)行振搗，振搗深度至少深入下層混凝土的10 cm范圍，且距離模板的距離不宜小于20 cm，以防破壞模板。因?yàn)榛炷馏w積較大，因此澆筑完成后，需要嚴(yán)格控制內(nèi)外溫度，通常混凝土內(nèi)外溫差不大于25℃。

3.4 金屬結(jié)構(gòu)施工

金屬結(jié)構(gòu)施工主要是指閘門安裝、門槽預(yù)埋件安裝和水封安裝。金屬閘門通常在工廠內(nèi)預(yù)制，采取整片或分片運(yùn)輸至現(xiàn)場，然后進(jìn)行安裝。金屬水閘運(yùn)送至現(xiàn)場后，要進(jìn)行質(zhì)量檢測，防止在運(yùn)送過程中出現(xiàn)問題，保證水閘的施工質(zhì)量[4]。

門槽預(yù)埋件要安裝在閘墩內(nèi)的型鋼或鋼軌上。在安裝過程中，必須嚴(yán)格按照圖紙要求進(jìn)行，并且做好施工工藝控制。表面提前進(jìn)行處理，防止因?yàn)橹圃旃に嚮蜩F銹導(dǎo)致尺寸的偏差，影響工程質(zhì)量。采用現(xiàn)場焊接工藝進(jìn)行施工時(shí)，一定要做好質(zhì)量控制，防止因?yàn)楹缚p問題或焊接變形導(dǎo)致接頭處的施工誤差。

水封是對閘門進(jìn)行密封的設(shè)施，完成閘門安裝和門槽預(yù)埋件后，需要進(jìn)行質(zhì)量檢測，檢測無誤后開始水封的安裝。水封一般采用橡膠材質(zhì)，在工廠完成預(yù)制，運(yùn)送至現(xiàn)場后進(jìn)行裝配，一般采用鉆孔施工的形式。水封的材質(zhì)和形狀需要根據(jù)閘門實(shí)際情況進(jìn)行選擇，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。

4 水閘施工質(zhì)量影響因素

4.1 管涌現(xiàn)象的預(yù)防和處理

管涌常出現(xiàn)在水閘工程基坑開挖過程中，管涌問題的成因主要是基坑底部的土層中有含水層，導(dǎo)致內(nèi)外產(chǎn)生水位差，水位差產(chǎn)生的壓力會(huì)作用在基坑內(nèi)的土體，導(dǎo)致土體骨架空隙中的顆粒隨著土體中的水流動(dòng)，從而形成管涌，隨著時(shí)間的增加，最終導(dǎo)致塌方事故。在基礎(chǔ)開挖過程中，要時(shí)刻注意地下水水位，時(shí)刻檢測地下水位水頭，確定透水層的厚度和基坑底部土體的抗浮托能力[5]。預(yù)防管涌的基本方法有兩種，井點(diǎn)降水法和土體加固法。井點(diǎn)降水法是指在基坑周圍設(shè)置二級(jí)井點(diǎn)的方式，使地下水水位線下降至基坑開挖底部以下，然后再進(jìn)行開挖，井點(diǎn)的數(shù)量和深度要根據(jù)工程實(shí)際情況確定。土體加固法是在基坑開挖之前，對土體進(jìn)行提前加固，防止出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。土體加固的方法有很多，常用的方法有攪拌樁加固法和壓密注漿加固法，通過土體加固可以使基坑底部的土體有較強(qiáng)的抗?jié)B透能力，從而防止管涌發(fā)生。見圖3。

圖3 管涌破壞

管涌出現(xiàn)后，要及時(shí)采取處理措施，常用的處理方法有集水井強(qiáng)排水法、深井降水法和深層注漿法[6]。集水井強(qiáng)排水法是在管涌出現(xiàn)之后，立即對涌口進(jìn)行封堵，將基坑內(nèi)的水排出，然后對基坑進(jìn)行搶挖。深井降水法是在管涌現(xiàn)象出現(xiàn)后，停止基坑開挖，并對基坑進(jìn)行回填處理；然后在基坑周圍打深井進(jìn)行抽水作業(yè)，使地下水水頭降至基坑底部0.5 m以下，深井?dāng)?shù)量根據(jù)基坑開挖大小和地下水高度進(jìn)行確定。注漿法適用于局部出現(xiàn)管涌的情況，當(dāng)基坑開挖深度較深時(shí)，局部出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，應(yīng)立即停止開挖，并進(jìn)行局部回填，用土石覆蓋管涌點(diǎn)；然后采用注漿法對土體進(jìn)行加固，漿體中可以加入早強(qiáng)劑加速凝結(jié)；漿體凝結(jié)后，需要先確認(rèn)加固層的厚度，如果加固層滿足要求就可以繼續(xù)進(jìn)行開挖。

4.2 消力池施工質(zhì)量控制

消力池施工圖見圖4。

圖4 消力池施工圖

消力池是水閘工程施工中的重要消能結(jié)構(gòu)，承擔(dān)著將下泄急流轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)緩流的作用，防止下游水文環(huán)境被破壞，是重要的水工結(jié)構(gòu)。對于超深消力池的施工，施工工藝更加復(fù)雜，涉及深基坑的開挖和大體積混凝土的施工，同時(shí)還要保證消力池的消能效果，這在很大程度上增加了施工難度。消力池的穩(wěn)定運(yùn)行對于水利工程有重要的作用，高速下泄的水流會(huì)對表層混凝土產(chǎn)生沖擊破壞和空蝕作用，導(dǎo)致消力池發(fā)生破壞，因此為了避免上述情況發(fā)生，必須嚴(yán)格控制消力池的施工工藝[7]。首先要控制材料品質(zhì)，保證混凝土的施工質(zhì)量，使消力池表層混凝土和內(nèi)部混凝土能完全結(jié)合在一起。消力池的開挖深度應(yīng)盡可能深，以保證水流的動(dòng)能充分被消耗。消力池的長度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，以保證水流的動(dòng)能消耗充分。

5 結(jié) 語

水閘工程是水利工程的重要組成部分，水閘工程對攔截洪水、調(diào)節(jié)流量都有重要的作用。鑒于水閘工程的施工相對復(fù)雜、施工質(zhì)量的控制難度較大，本文針對水閘工程施工流程、特點(diǎn)、施工技術(shù)方法以及施工質(zhì)量影響因素進(jìn)行詳細(xì)的研究和論述，同時(shí)還要加強(qiáng)水閘施工質(zhì)量監(jiān)管，完善水閘工程的施工工藝，確保水閘施工安全有序地進(jìn)行，為水閘工程的安全運(yùn)行提供保障。