水闸施工技术在水利工程中的应用分析

 　[摘要]：水闸在水利工程施工之中具有着独特性和个性,在设计中，水闸要结合实际进行严格控制,如何使水闸设计做到安全、经济和合理,提高水利工程建设的设计水平,始终是摆在设计人员面前的一项重要的任务。在这些水利工程建设中,有很多成功的工程设计、施工经验需要系统地进行总结和理论提高,同时还有很多工程问题和技术难点有待于去解决和攻关。本文结合笔者工作经验 ，对水闸施工技术在水利工程中的应用进行了探讨。 

　　[关键词]：水闸 施工技术 水利 工程 应用 

　　 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 　 

　　水闸作为水利工程的重要组成部分,其在设计之中容易受到施工条件、地质条件和受力条件的影响。这主要是由于其同其他建筑结构相比较有着特殊性。 

　　1选址原则 

　　在水闸建设之中,水闸选址是影响水利工程作用和效益的关键,在一般情况下,水闸在选址的过程中首先要考虑到周围的地质条件和水文条件,要选择具有较高荷载能力和抗剪能力的天然地基,最好是在处理的过程中能够选择新鲜完整的岩石作为水利工程的地基,这样不但能够避免施工中对地基加固的施工要求,好能够提高工程效益,增加水闸的承载力、抗剪力和压缩性能。如果在工程施工的过程中地质要求无法得到良好的控制,则容易造成在施工中地基不受控制,出现地基完整性不够和荷载能力弱的现象,从而造成了水闸失事。所以在现阶段工程项目中,选址问题一直都是值得关注和探索的问题,要综合各种因素进行综合的分析和处理,以此提高水闸的施工要求。 

　　2主要的水闸地基处理方法 

　　水闸地基处理是当前水利工程建设中的重点环节,在施工的过程中其处理方法很多,同时就目前的工程项目而言,其主要的施工目的在于:(1)提高地基的承载能力,确保建筑工程具备超强的稳定性和承载能力。(2)就地基中存在的各种隐患和问题进行严格处理,消除地基中存在的有害物质,避免地基出现沉降现象。(3)降低土壤中含有的水分,防止由于渗漏隐患而造成地基变形,进而出现地基滑移隐患。当前我国最为常见的水闸地基隐患有承载能力低、沉降现象较为严重,因此在目前的工程项目中要通过各种技术手段和方法来对这一现象进行处理,在处理工作中主要的处理措施和方法有垫层法、替换法、填充法和灌浆法等。其中垫层法和填充法是目前我们最为常见的施工技术措施和手段之一,其在工程项目中由于受到的影响因素小,同时对于地基处理峰强度高,因此备受人们的关注与青睐。 

　　2.1木桩加固法 

　　木桩加固法属于桩基法中的一种,此方法是一种十分古老的地基加固方法。由于木桩加固设计简单,施工方便,不受环境限制,取材方便,直至20世纪60年代初,受技术和经济条件限制,国内水利行业对较深厚的软土闸基处理仍缺乏足够的手段和办法,采用木桩加固地基几乎成为唯一的选择。木桩的设置一般有两种方法,一是将木桩桩头与闸底板浇注在一起,形成类似桩顶铰接的深基础,另一种则在木桩桩顶设碎石垫层,实际上属于复合地基的一种。近年来广东省在水闸安全鉴定中发现,无论采用哪种设桩方法,相当数量采用木桩基础的水闸都出现了险情,破坏主要表现在桩体腐朽导致水平和竖向承载力不足、闸基桩土变形不协调等。 

　　2.2换土垫层法 

　　换土垫层法属于置换法,也是一种古老的、相当成熟的地基处理方法。该方法加固原理比较清楚,施工简便,施工质量易于保证,是浅层地基处理的首选。 

　　为避免1000工程造价过高以及增加基坑支护费用,一般换填深度小于3m。如软弱土层小于3m,下卧层地基承载力较高时,将软弱土层完全挖除换填后,一般均可满足水闸对承载力和变形的要求。如果软弱土层比较厚(层厚远大于3m),仅能换上层软弱土时,应尽量避免采用换土垫层法处理闸基,因为换填后虽然可提高基底持力层的承载力,但水闸地基的受力层深度相当大,下卧软弱土层在荷载下的长期变形可能依然很大。实践表明采用换土垫层法处理的地基出现问题的相对比较少,故至今仍是水闸淡层地基处理的主要方法之一。 

　　2.3预压法 

　　预压法是通过预先加载,加速场地土排水固结,以达到减少沉降和提高地基承载力的目的。该方法特别适用于在持续荷载作用下体积会发生很大压缩,强度会明显增长的土,如淤泥质土、撇泥和冲填土等饱和粘性土地基等,但此方法也有明显的缺点,由于闸基地下水一般与河水连通,围封、降水难度大,场地土往往需要比较长时间的预压才能完成固结沉降,对施工工期紧的工程,一般较少使用该方法。预压法加固软粘土地基是一种比较成熟的方法,在水闸施工期许可的前提下,采用真空一堆载联合预压法也不失为一个很好的选择。由于一般闸基砂层比较厚,透水性较强,与外江水力联系紧密,水源补给充分,施工时常沿闸基外侧设1～2排壁式搅拌桩或定喷墙,端部进入相对不透水层以隔断内外水力联系,加固土层厚度小于4时,可以不设竖向排水,否则必须设砂井或插塑料排水板,目前国内插板机最大插板深度达25m左右,大中型水闸为进一步提高地基承载力,减小不均匀沉降,还往往将排水措施与碎石桩、砂桩或水泥搅拌桩等复合地基结合在一起,在复合地基进行真空预压,形成组合式地基处理方案。故在选择该方法之前要仔细分析场地及地质条件,对表层土为砂性土,以及加固区范围内有强透水层等情况,要在施工前采用适当措施处理,避免出现加固不理想、延误工期等问题。 

　　3水闸消能防冲设计 

　　一般来说,就目前的水闸消能设计和控制方法而言,通常都是在工作中需要以闸高水位为基准,对多于的水量进行宣泄和排除,同时对下游的水位要取最低下限值,这种方法的应用是目前水闸工程中最为常见的形式之一,也是确保水闸工程正常工作的核心。此种工况下闸门的初始开启度,往往是消力池深度计算的控制因素。水闸防冲设计的控制工况是:水闸泄放最大设计洪水流置,相应下游水位最低。但闸上最高蓄水位是多大?闸下水位下限值又是多少？闸门的初始开启度是多少?对于某类水闸来说值得深入探讨。 

　　3.1水文条件的变迁 

　　(1)河网区联围筑闸改变了原来河网分流条件,使主河道水位雍高。(2)河道滩地的码头、工厂、道路以及众多的占用河道断面的桥墩,这些设施除了束窄了行洪断面外,还改变了河道原来的天然状况,改变了水流的边界条件,加大了糙率,因而提高水位。 

　　3.2河道地形的变迁 

　　一般来说,天然河道随季节的变化其来水量在变化,其含砂量也在变化,河床总是时冲时淤,处于动态平衡状态。若河道上游筑水库,则拦截了洪水,削平了洪峰,亦拦截了泥砂。洪峰值少,夹带泥砂少,改变了天然的动态平衡状态,河道筑闸后,加剧了这种不平衡状态。由于水闸消能设计的控制工况是:保持闸上最高蓄水位,宣泄上游多余来水量,下游水位取下限值。 

　　4.水闸加固改造措施 

　　水闸加固改造的内容，按部分分一般有地基与地基加固、防渗与排水设施加固、消能与防护设施加固、翼墙与翼墙加固、闸室加固、电器、闸门及启闭机改造等。 

　　防渗与排水设施:水闸的防渗设施有水平防渗(铺盖)和垂直防渗设施(板桩、齿墙、防渗墙、灌注式水泥砂浆帷幕、高压喷射灌浆帷幕及垂直防渗土工膜等)，而排水设施是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部和闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层，排水体常与反滤层结合使用。 

　　岸墙和翼墙 

　　水闸的岸墙和翼墙是水闸与两岸的连接建筑物，主要起挡土、防渗和均匀引导水流的作用。常见的病害和改造措施如下:(1)翼墙布置形式不合理，扩散角过大，导致水流条件差，冲刷严重，绕渗长度不够，防渗效果差，导致翼墙渗水。(2)岸墙、翼墙因地下水位，上、下游水位的变化，边荷载的增加，地震等级的提高，防渗和排水设施的失效等原因，导致墙后水土压力增加，是墙体稳定安全系数不足。 

　　5结束语 

　　水闸是一种既能挡水,又能够在工作中泄除多于的水量,是一种依靠升降闸门来控制水位的水工建筑物。在现阶段水利工程中被广泛的应用在防洪、灌溉、排水、航运和发电等多个行业之中。水闸在目前水利工程中主要可以分为节制闸、进水闸、分水闸,排水闸、冲砂闸等,不同的水闸在水利工程中所发挥的作用和功能不尽相同,在很多的情况下,由于水利工程需要发挥多种不同的功能,因此在处理的时候可以按照水利工程作用和效益的需求来进行不同种类的设计和控制,也可以将多种类型的水闸可以一起应用于同一水利枢纽中。 

　　参考文献：