淺談水閘工程施工技術(shù)

朱智華

（新疆北方建設(shè)集團(tuán)有限公司 烏魯木齊市 833200）

水閘在水利水電工程中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，可用于完成灌溉、排澇、防洪、給水等多種任務(wù)。水閘施工一般可分為三個(gè)階段，即準(zhǔn)備階段、全面施工階段、尾工階段。準(zhǔn)備階段主要抓工場(chǎng)布置、工房搭蓋、導(dǎo)流措施、大宗器材運(yùn)輸和加工、閘塘開(kāi)挖工程及組織職工熟悉圖紙等項(xiàng)工作。全面施工階段主要抓基礎(chǔ)處理、澆筑混凝土、砌石及有關(guān)土方工程。尾工階段主要抓安裝、回填土方、建設(shè)場(chǎng)地整理及水下土方清理等工程?；炷凉こ淌瞧渲械闹饕h(huán)節(jié)，下面談?wù)勊l工程的閘底板、閘墩及止水設(shè)施的施工。

1 底板施工

水閘底板有平底板與拱底板兩種，平底板現(xiàn)為常用底板。這兩種底板雖都是混凝土澆筑，但施工方法并不一樣，下面分別予以簡(jiǎn)述。

1.1 平底板施工

（1）筑塊劃分。由于運(yùn)用條件和施工條件限制，大中型混凝土與鋼筋混凝土水工建筑物都是被結(jié)構(gòu)縫和施工縫劃分為若干筑塊，分別進(jìn)行澆筑。分塊時(shí)應(yīng)避免在彎矩及剪力最大處分縫，并應(yīng)考慮建筑物的斷面變化及模板的架立等因素。

對(duì)于中小型水閘，應(yīng)盡量利用結(jié)構(gòu)縫分塊，所以筑塊的尺寸和體積要同結(jié)構(gòu)塊尺寸相協(xié)調(diào)，并同時(shí)考慮拌合設(shè)備的生產(chǎn)率和運(yùn)輸工具的能力，以及澆筑的連續(xù)性。筑塊尺寸可以按下列公式確定。

筑塊面積：以混凝土不產(chǎn)生冷縫為控制條件，則：

筑塊體積：以混凝土拌和站的實(shí)際生產(chǎn)能力為控制條件，則：V≤mQc

式中Qc——混凝土拌和站的實(shí)用生產(chǎn)率（m3/h）；

K——混凝土運(yùn)輸延誤系數(shù)，取0.80～0.85；

t2——混凝土澆筑時(shí)允許的間隔時(shí)間，可參照規(guī)范規(guī)定；

t1——混凝土的運(yùn)輸時(shí)間（h）；

h——混凝土鋪料厚度（m）；

V——筑塊體積（m3）；

m——系按一班或二班制施工時(shí)，拌和站連續(xù)生產(chǎn)的時(shí)間（h）。

若模板的架立高度受施工技術(shù)等條件限制，則也應(yīng)作為一個(gè)條件考慮。

在已澆筑塊上面或已澆筑塊為鄰，進(jìn)行新筑塊的澆筑時(shí)，應(yīng)符合下列條件：

●已澆筑塊強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa，模板已拆除，工作縫已處理。

●若筑塊按結(jié)構(gòu)縫分塊，應(yīng)按設(shè)計(jì)完成填料止水的安裝。

●新澆筑塊的模板已架立，鋼筋、預(yù)埋料已安設(shè)。

（2）混凝土澆筑。水閘平底板的混凝土澆筑，一般采用逐層澆筑法。但當(dāng)?shù)装搴穸炔淮?，拌和站的生產(chǎn)能力受到限制時(shí)，亦可采用斜層澆筑法。運(yùn)輸混凝土入倉(cāng)時(shí)，必須在倉(cāng)面上搭設(shè)縱橫交錯(cuò)的腳手架，條件許可時(shí)可采用活動(dòng)倉(cāng)面跳。在搭設(shè)腳手架前應(yīng)根據(jù)需要預(yù)制混凝土柱（斷面約為15cm×15cm的方形，高度應(yīng)大致等于底板厚度，表面必須鑿毛）。搭腳手架時(shí)，先在澆筑塊的模板范圍內(nèi)豎立混凝土柱，然后在柱頂上再設(shè)立短木柱、斜撐、橫梁等?；炷林g距視腳手架橫梁的跨度而定，一般可為（2～3）m，柱頂高程應(yīng)低于閘底板表面，以便表面抹光。

底板混凝土的澆筑，一般均先澆上、下游齒墻，然后再?gòu)囊欢讼蛄硪欢藵仓．?dāng)?shù)装寤炷练搅枯^大，且底板順?biāo)鏖L(zhǎng)度在12 m以內(nèi)時(shí)，可安排兩個(gè)作業(yè)組分層澆筑。首先兩組同時(shí)澆筑下游齒墻，待齒墻澆平后，將第二組調(diào)至上游齒墻，第一組從下游向上游澆第一坯混凝土，澆到底板中間時(shí)，第二組上游齒墻基本澆平，并立即轉(zhuǎn)入自下游向上游的第二坯混凝土澆筑，當(dāng)?shù)谝唤M澆到上游底板邊緣時(shí)，第二組澆到底板中間，這樣第一組又轉(zhuǎn)入自下游往上游的第三坯混凝土澆筑，如此連續(xù)澆筑，可縮短澆筑時(shí)間，避免產(chǎn)生冷縫，保證施工質(zhì)量。

當(dāng)?shù)装鍧仓咏瓿蓵r(shí)，可將腳手架拆除，并立即把混凝土表面抹平，混凝土柱則埋入澆筑塊內(nèi)作為底板的一部分。為了節(jié)省水泥，在底板混凝土中可埋入大石塊，但應(yīng)注意勿砸彎鋼筋或使鋼筋錯(cuò)位。所以拋石塊時(shí)，最好在一定部位臨時(shí)抽掉一些面層鋼筋，采取固定位置拋石塊，為了使石塊埋入一定部位，可用滾動(dòng)的辦法就位?；炷翝仓两咏鎸愉摻钗恢脮r(shí)，應(yīng)將原鋼筋按設(shè)計(jì)要求復(fù)位。

1.2 反拱底板施工

（1）施工程序。由于反拱底板對(duì)地基的不均勻沉陷反應(yīng)敏感，因此必須注意施工程序。目前采用的有兩種：

●先澆閘墩及岸墻，后澆反拱底板。為了減少水閘各部分在自重作用下的不均勻沉陷，可將自重較大的閘墩岸墻等先行澆筑，并在控制基底不致產(chǎn)生塑性開(kāi)展的條件下，盡快均衡上升到頂。對(duì)于岸墻還應(yīng)考慮盡量將墻后還土夯填到頂。這樣，使閘墩岸墻預(yù)壓沉實(shí)，然后再澆反拱底板，從而底板的受力狀態(tài)得到改善。此法目前采用較多，對(duì)于粘性土或砂性土均可采用。但對(duì)于砂土，特別是粉砂地基，由于土模較難成型，適宜于較平坦的矢跨比。

●反拱底板與閘墩岸墻底板同時(shí)澆筑。此法適用于地基較好的水閘，對(duì)于反拱底板的受力狀態(tài)較為不利，但保證了建筑的整體性，同時(shí)減少了施工工序，便于施工安排，對(duì)于缺少有效排水措施的砂性土地基，采用此法較為有利。

（2）施工要點(diǎn)。

●由于反拱底板采用土模，因此必須做好排水工作。尤其是砂土地基，不做好排水工作，拱?？刂茖⒑芾щy。

●挖模前必須將基土夯實(shí)，放樣時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制曲線。土模挖出后，應(yīng)先鋪一層10 cm厚的砂漿，待其具有一定強(qiáng)度后加蓋保護(hù)，以待澆筑混凝土。

●采用第一種施工程序，在澆筑岸、墩墻底板時(shí)，應(yīng)將接縫鋼筋一頭埋在岸、墩墻底板之內(nèi)，另一頭插入土模中，以備下一階段澆入反拱底板。岸、墩墻澆筑完畢后，應(yīng)盡量推遲底板的澆筑，以便岸、墩墻基礎(chǔ)有更多的時(shí)間沉實(shí)。為了減小混凝土的溫度收縮應(yīng)力，底板混凝土澆筑應(yīng)盡量選擇在低溫季節(jié)進(jìn)行，并注意施工縫的處理。

●當(dāng)采用第二種施工程序時(shí)，為了減少不均勻沉降對(duì)整體澆筑的反拱底板的不利影響，可在拱腳處預(yù)留一縫，縫底設(shè)臨時(shí)鐵皮止水，縫頂設(shè)“假鉸”，待大部分上部結(jié)構(gòu)荷載施加以后，便在低溫期用二期混凝土封堵。

●為了保證反拱底板的受力性能，在拱腔內(nèi)澆筑的門(mén)檻、消力坎等構(gòu)件，需在底板混凝土凝固后澆制二期混凝土，且不應(yīng)使兩者成為一個(gè)整體。

2 閘墩施工

由于閘墩高度大、厚度小，門(mén)槽處鋼筋較密，閘墩相對(duì)位置要求嚴(yán)格，所以閘墩的立模與混凝土澆筑是施工中的主要問(wèn)題。

2.1 閘墩模板安裝

為使閘墩混凝土一次澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)高程，閘墩模板不僅要有足夠的強(qiáng)度而且要有足夠的剛度。所以閘墩模板安裝以往采用“鐵板螺栓、對(duì)拉撐木”的立模支撐方法。此法雖需耗用大量木材、鋼材、工序繁多，但對(duì)中小型水閘施工仍較為方便。由于滑模施工方法在水利工程上的應(yīng)用，目前有條件的施工單位，閘墩混凝土澆筑逐漸采用滑模施工。

（1）“鐵板螺栓、對(duì)拉撐木”的模板安裝。立模前，應(yīng)準(zhǔn)備好兩種固定模板的對(duì)銷(xiāo)螺栓：一種是兩端都絞線的圓鋼，直徑可選用12 mm、16 mm或19 mm，長(zhǎng)度大于閘墩厚度并視實(shí)際安裝需要確定；另一種是一端絞線，另一端焊接一塊5 mm×40 mm×400 mm扁鐵的螺栓，扁鐵上鉆兩個(gè)圓孔，以便固定在對(duì)拉撐木上，還要準(zhǔn)備好等于墩墻厚度的毛竹管或預(yù)制空心的混凝土撐頭。

閘墩立模時(shí)，其兩側(cè)模板要同時(shí)相對(duì)進(jìn)行。先立平直模板，次立墩頭模板。在閘底板上架立第一層模板時(shí)，上口必須保持水平。在閘墩兩側(cè)模板上，每隔1 m左右鉆與螺栓直徑相應(yīng)的圓孔，并于模板內(nèi)側(cè)對(duì)準(zhǔn)圓孔撐以毛竹管或混凝土撐頭，然后將螺栓穿入，且端頭穿出橫向雙夾圍囹和豎直圍囹木，然后用螺帽擰緊在豎直圍囹木上。鐵板螺栓帶扁鐵的一端與水平對(duì)拉撐木相接，與兩端均絞絲的螺栓要相間布置。在拉撐木與豎直圍囹木之間要留有10 cm空隙，以便用木楔校正對(duì)拉撐木的松緊度。對(duì)拉撐木是為了防止每孔閘墩模板的歪斜與變形。若閘墩不高，可每隔二根對(duì)銷(xiāo)螺栓放一根鐵板螺栓。當(dāng)水閘為三孔一聯(lián)整體底板時(shí)，則中孔可不予支撐。在雙孔底板的閘墩上，則宜將兩孔同時(shí)支撐，這樣可使3個(gè)閘墩同時(shí)澆筑。

（2）翻模施工。由于鋼翻模在水利工程上的應(yīng)用，施工人員依據(jù)滑模的施工特點(diǎn)，發(fā)展形成了使用于閘墩施工的翻模施工法。立模時(shí)一次至少3層，當(dāng)?shù)?層模板內(nèi)混凝土澆至腰箍下緣時(shí)，第1層模板內(nèi)腰箍以下部分的混凝土須達(dá)到脫模強(qiáng)度 （98 kPa為宜），這樣便可拆除第一層，去架立第4層模板，并綁扎鋼筋。以此類(lèi)推，保持混凝土澆筑的連續(xù)性，以避免產(chǎn)生冷縫。

2.2 閘墩混凝土澆筑

閘墩模板立好后，隨即進(jìn)行清倉(cāng)工作。用壓力水沖洗模板內(nèi)側(cè)和閘墩底面，污水由底層模板上的預(yù)留排出。清倉(cāng)完畢堵塞小孔后，即可進(jìn)行混凝土澆筑。閘墩混凝土的澆筑，主要是解決好兩個(gè)問(wèn)題：一是每塊底板上閘墩混凝土的均衡上升；二是流態(tài)混凝土的入倉(cāng)及倉(cāng)內(nèi)混凝土的鋪筑。為了保證混凝土的均衡上升，運(yùn)送混凝土入倉(cāng)時(shí)應(yīng)很好地組織，使在同一時(shí)間運(yùn)到同一底塊各閘墩的混凝土量大致相同。為防止流態(tài)混凝土有（8～10）m高度下落時(shí)產(chǎn)生離析，應(yīng)在倉(cāng)內(nèi)設(shè)置溜管，可每隔（2～3）m設(shè)置一組。由于倉(cāng)內(nèi)工作面窄，澆搗人員走動(dòng)困難，可把倉(cāng)內(nèi)澆筑面劃分成幾個(gè)區(qū)段，每區(qū)段內(nèi)固定澆搗工人，這樣可提高功效。每坯混凝土厚度可控制在30 cm左右。小型水閘閘墩澆筑時(shí)，工人一般在模板外側(cè)，澆筑組織較為簡(jiǎn)單。

3 止水設(shè)施的施工

為了適應(yīng)地基的不均勻沉降和伸縮變形，在水閘設(shè)計(jì)中均設(shè)置溫度縫與沉陷縫，并常用沉陷縫代溫度縫作用?？p有鉛直和水平的兩種，縫寬一般為（1.0～2.5）cm?？p中填料及止水設(shè)施，在施工中應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確保質(zhì)量。

3.1 沉陷縫填縫的施工

沉陷縫的填充材料，常用的有瀝青油毛氈，瀝青杉木板及瀝青蘆席的多種。其安裝方法有以下兩種：

（1）將填充材料用鐵釘固定在模板內(nèi)側(cè)后，再澆混凝土，這樣拆模后填充材料即可貼在混凝土上，然后立沉陷縫的另一側(cè)模板和澆混凝土。如果沉陷縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)需要同時(shí)澆灌，則沉陷縫的填充材料在安裝時(shí)要豎立得平直，澆灌時(shí)沉陷縫兩側(cè)流態(tài)混凝土的上升高度要一致。

（2）先在縫的一側(cè)立模澆混凝土，并在模板內(nèi)側(cè)預(yù)先釘好安裝填充材料的長(zhǎng)鐵釘數(shù)排，并使鐵釘?shù)?／3留在混凝土外面，然后安裝填料、敲彎鐵尖，使填料固定在混凝土面上，再立另一側(cè)模板和澆混凝土。若閘墩沉陷縫兩側(cè)的混凝土要同時(shí)澆筑，可借固定模板用的預(yù)制混凝土塊和對(duì)銷(xiāo)螺栓夾緊，使填充材料豎立平直，澆筑時(shí)混凝土上升要均衡。

3.2 止水的施工

凡是位于防滲范圍內(nèi)的縫，都有止水設(shè)施。

（1）水平止水。水平止水大都采用塑料止水帶，其安裝與沉陷縫填料的安裝方法一樣。

（2）垂直止水。止水部分的金屬片，重要部分用紫鋼片，一般用鋁片、鍍鋅鐵皮或鍍銅鐵皮等。對(duì)于需灌注瀝青的止水型式，可按照瀝青井的形狀預(yù)制混凝土槽板，每節(jié)長(zhǎng)度可為（0.3～0.5）m左右，與流態(tài)混凝土的接觸面應(yīng)鑿毛，以利結(jié)合。安裝時(shí)需用水泥砂漿膠結(jié)，隨縫的上升分段接高。瀝青井的瀝青可一次灌注，也可分段灌注。止水片接頭要進(jìn)行焊接。

（3）接縫交叉的處理。接縫交叉有兩類(lèi)，一類(lèi)是垂直縫與水平縫的交叉，稱為“垂直交叉”；另一類(lèi)是水平縫與水平縫的交叉，稱為“水平交叉”。交叉處止水片的連接方式有柔性連接與剛性連接兩種。前者是在交叉處止水片就位后，外包以瀝青塊體；后者是將金屬止水片適當(dāng)裁剪，然后再用氣焊焊接。工程中多根據(jù)交叉類(lèi)型及施工條件來(lái)決定止水片的連接方法。對(duì)于“垂直交叉”，一般用柔性連接，對(duì)于“水平交叉”，則多采用剛性連接。