何佳明
摘要:在水利水電工程中的水庫水閘設計道路上,我國已經具有久遠的研究歷史,良好的水閘設計有助于提高其在抗洪、排澇、灌溉、擋潮、航運等方面的作用。因此,本文結合我國水庫除險加固設計中的水閘設計,對混凝土底板配料、水閘底板以及水閘外部環(huán)境進行了簡要的闡述。
關鍵詞:水利水電 水閘 設計
引言:
水利水電工程中的水庫水閘設計十分關鍵,它是水庫做好抗洪、排澇、給水、灌溉等工作的重要設施。因此,在進行水庫水閘設計時,必須結合具體的工程情況進行水閘底板、閘墩、止水設施等設計。然而,由于水利工程中的水閘工程結構構造復雜,設計師在進行水閘設計時尤其應當注意結合現(xiàn)場環(huán)境,設計出合理、優(yōu)質的水閘布局構造。因此必須確保前期搜集的資料的準確性及完整性,才能保障水庫水閘設計的準確性,促進工程項目的順利開展與施工,加強對水閘的設計、施工質量控制,確保閘門運行的安全性及可靠性,真正發(fā)揮水利水電工程抗洪、排澇等作用。
1、除險加固中的底板混凝土配料控制
1.1 混凝土生產
在水庫除險加固中,混凝土生產體系必須在水利工程使用前對其進行校核、保養(yǎng),在保障計量準確性的同時,從根本上保障混凝土材料配合比始終滿足施工要求,通常混合料、水、水泥允許偏差在2%左右,砂石為3%左右,外加劑為 1%左右。在這過程中,除了砂、水、粉煤灰及石是使用自動計量體系外,減水劑必須使用天平稱量對盤料用量進行審核,再進行備用裝袋。另外,在施工現(xiàn)場混凝土配料中,通過嚴格控制配料用量,在機械攪拌中,必須遵循施工順序,先加碎石,再添加水泥、粉煤灰,最后再添加水、砂進行攪拌。攪拌時間,通常根據投料到材料完成進程,讓攪拌時間始終控制在2min 以上,抗?jié)B防裂攪拌時間始終在 2.5min 以上。
1.2 混凝土出料
在水庫除險加固中,混凝土出料隨拌合物溫度、坍落度以及混凝土拌合質量,避免生料輸送造成的不良影響,從而進一步保障澆筑質量。在施工中,又有如混凝土底板艙面較大、用量較多,一般使用混凝土泵送的方式,進行泵送。在泵管安裝中,為了保障施工效益,必須杜絕直接支撐在模板、鋼筋以及預埋件上,同時每隔一段距離用鋼筋支管進行固定;為了有效防止堵管,保障工程正常出料,在管道沒有漏漿漏氣的過程中,盡量不用軟管、彎管。另外,在混凝土泵送前,通過清水讓管道足夠濕潤,再拌制 1:2 的砂漿潤滑輸送管內部以及混凝土泵,在這過程中,通常使用分散性布料,對水泥砂漿進行潤滑。
1.3 混凝土澆筑
在水庫混凝土澆筑中,為了保障澆筑質量,管理人員必須對前場、后場進行有效協(xié)調,使用對講機對現(xiàn)場施工時間及澆筑速度進行正確調配,從而促進混凝土澆筑過程連續(xù)、緊張、有效的進行,再安排專人對混凝土塌落度、入倉溫度進行正確測定,同時保留壓塊組數。為了保障混凝土倉內沒有鋼筋、模板、雜物、預埋件影響,在澆筑前,必須按相關工序做好準備,在質量檢查的過程中,做好澆筑記錄工作。另外,在底板澆筑前,為了保障底板質量,必須正確劃分施工范圍,遵循混凝土澆筑由遠到近、由西向東的原則,根據混凝土施工順序、厚度、方向進行分層施工;必須注意的是上下層澆筑間歇時間,必須在混凝土初凝時間以內。
1.4 混凝土振搗
在水利工程混凝土振搗中,振搗必須從澆筑下端開始,在逐漸上移的過程中,從根本上保障施工質量。在底層初凝前,進行面層抗裂防滲施工。在灌筑施工完畢后,通過插入式振搗器,讓混凝土和振搗表層重合;操作時必須做到慢拔快插、均勻排列、上下抽動,且逐點移動,直到混凝土表層振搗均勻為止。通常情況下,插入式振搗時間,以混凝土表層沒有氣泡為準。
2、水閘底板以及外部環(huán)境控制
2.1 水庫除險加固中的水閘底板分析
目前,我國水利工程針對混凝土底板結構,允許存在一定程度的裂縫,同時對寬度有一定的約束,裂縫寬度一般為 0.2~0.3mm。在裂縫控制中,變形的約束應力由于結構環(huán)境影響,只有當變形得到一定程度的滿足時,約束應力才能得到有效控制。在整體性自由狀態(tài)下,自身結構不會產生約束應力。原則上允許作為水利工程結構建造的變形條件,在實際工作中,由于整體性自由的狀態(tài)不可能隨意做到,因此,必須在釋放變形、降低約束的過程中,讓工程約束應力盡量降低。當水利工程結構出現(xiàn)全約束形式時,使用具有足夠拉伸和強度的結構材料,避免伸縮縫開裂,即限制性原則。通常限制性原則必須具有足夠的強度,在允許原則的范圍內,擁有足夠的變形空間?;炷亮芽p作為建筑施工最常見的現(xiàn)象,為了有效防止裂縫造成的不利影響,必須加大設計、運行、材料及維護的研究力度,在不斷完善施工技術的同時,以限制性原則為主體,從根本上做好結構施工。
2.2 水庫除險加固中的外部環(huán)境控制
在水庫防險加固中,由于水泥水化熱影響,通常在 1~3d 的水泥水化中就可以產生 50%的熱量,或者更多;當工程達到最高溫度時,由于自身因素影響,隨著熱量散發(fā),逐步降溫,直到和環(huán)境溫度一致。在體積混凝土施工中,由于熱量存儲,讓外部溫度低于內部溫度,從而讓內部出現(xiàn)峰值。在混凝土升溫結束后,散熱階段和混凝土散熱條件不同,在外界環(huán)境和混凝土接觸中,由于散熱條件良好,熱量很容易揮發(fā);相反內部條件由于散熱能力較差,使得混凝土降溫后造成內部溫度高于外部溫度,形成混凝土溫度梯度,從而導致變形。當內部膨脹受到外部限制影響時,外部收縮由于內部約束影響,從而產生內部拉應力。當混凝土拉應力達到水庫拉應力極限時,裂縫隨之產生。在初期階段裂縫較細,隨著時間以及外部應力影響,不斷變深、擴大,進而出現(xiàn)貫穿現(xiàn)象。在表面溫降、寒潮影響中,由于自身結構影響,使裂縫逐漸加深。因此,在水閘設計中,必須根據施工環(huán)境、施工條件,對水泥用量、品種、澆筑以及溫度進行有效控制。
在混凝土水分中,大部分水分是在澆搗過程中蒸發(fā),由于水泥硬化、凝結影響,使混凝土不斷進行變形、縮小,從而形成干縮現(xiàn)象。在此過程中,由于水分蒸發(fā)總是由表向里,使內部水分蒸發(fā)速度、程度總是小于表面,收縮增大;受內部混凝土影響,當拉應力產生時,表層混凝土增加,干縮性裂縫產生。由于混凝土環(huán)境以及養(yǎng)護過程對干縮具有直接影響,因此,在材料選用中,盡量使用級配好、骨料密度大。彈性高的粒徑,從而不斷縮小干縮裂縫造成的不良影響。在這過程中,水灰比和施工材料化學成分作為混凝土收縮的主要因素,水灰比和混凝土干縮成反比關系;當水灰比低于 0.35時,干縮與自身收縮一致,必須認真考慮;當水灰比高于 0.5 時,干縮比和自生收縮可以忽略不計。
3、結語
總之,在水庫除險加固中,水閘設計受各種因素的影響,但由于各因素彼此獨立,因此,在水閘設計中,必須按水庫工程施工要求,在做好混凝土配料、底板分析以及外部環(huán)境控制的同時,結合國內外水庫防險加固設計經驗、技術,對自身進行完善,從根本上增加水庫除險加固設計經濟效益和社會效益。
參考文獻:
[1]水庫除險加固中水閘設計分析[C].全國水工金屬結構安全、除險加固技術及運行管理(經驗)研討會論文集,2011:45-46.
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