探析水利工程中水闸施工技术

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摘 要 :文章结合个人实践工作经验对水闸施工进行简要的分析,以期能在实际工作中有所帮助,提高水闸工程质量,提高企业的经济效益和社会效益.

关 键 词 :施工流程;浇筑;防治措施

一、水闸的组成及施工流程

1.组成

水闸由上游连接段、闸室、下游连接段等部分组成.其中上游连接段是引导水流平稳进入闸室,具有防冲、防渗作用;下游连接段是消除下泄水流动能,与下游河床水流连接,防冲刷;闸室是水闸的主体部分,主要由底板、闸墩、胸墙、闸门、启闭机等构成;底板是闸室的基础,将闸室上部结构的重量及荷载向地基传递,具有防渗、防冲作用;闸墩是用来分隔闸孔和支承闸门、胸墙、工作桥、交通桥等;闸门是用来挡水及控制过闸流量.

2.施工流程

应事先根据工程设计要求及工程特点来确定分项工程施工方案,采取先重后轻、先下后上的施工原则.例如某水闸工程的闸室属于整体结构,宽度较大,在基础开挖之后及保证施工排水的情况下,优先进行闸底板、上游铺盖、消力池、翼墙底板的施工,再进行闸室的胸墙及上部结构的施工.

二、水闸主体结构施工

水闸主体结构主要指闸室,包括底板、闸墩、胸墙、闸门、启闭机等.水闸施工中只有严格保证水闸底板、水闸闸墩、水闸止水设施等主体结构的施工质量,才能保证整个水闸工程的施工质量.

1.水闸底板施工

通常水闸底板分为平底板和反拱底板两种形式,虽然两者均采用混凝土浇筑,但具体的施工方法却不同.

(1)平底板施工

1)划分浇筑块:考虑到温度缝及沉降缝可分为多结构块,施工过程中应最大限度地利用结构缝来分块.分块时应避免在弯距及剪力最大处分缝,并适当考虑建筑物断面变化及模板架立等因素.例如永久缝间距大,浇筑块面积大,使混凝土的拌和、运输、浇筑能力不足,可设置施工缝,将浇筑块的面积划小.

2)混凝土浇筑:浇筑时利用浇筑块分别进行浇筑.闸室地基处理后,软基先铺8~10cm混凝土垫层.浇筑前,先扎筋、立模、搭脚手架、清仓等.

3)逐层浇筑:如果浇筑平底板混凝土时,底板厚度小,可采用斜层浇筑法.

4)浇筑顺序:通常采用先上后下的顺序,从一端到另一端.如果底板混凝土方量大且底板顺水长度不超过12 m,可由2个作业组进行分层通仓浇筑,平行施工,为缩短浇筑时间,避免冷缝产生.

5)钢筋混凝土底板的浇筑:上层钢筋易被砸变形,浇筑时暂不绑扎.当混凝土浇筑面达到上层钢筋位置时再绑扎.

(2)反拱底板施工

1)施工顺序:先浇筑岸墙及闸墩,后浇筑反拱底板.接缝钢筋在墩墙底板预埋,为浇入反拱底板时使用.岸墙应尽早夯填,保证闸墩岸墙地基预压沉实.该方法对粘性土或砂性土均适用.

2)施工要点:由于采用了土模,基坑的排水工作显得极其重要,尤其是砂土地基.在挖模之前,首先将基土夯实,再开挖,挖好土模之后,先铺一层约10cm砂浆,待有强度后再加盖保护.


2.水闸闸墩的施工技术

由于闸墩的高度大、厚度小,门槽处的钢筋较密集,闸墩相对位置在施工中要求较严格,通常闸墩的立模板与混凝土浇筑是水闸施工中的主要问题.

(1)模板安装

闸墩模板必须要有足够的强度和刚度,才能保证闸墩混凝土经一次浇筑就能满足要求.闸墩模板安装通常采用立模支撑法,特别适用于中小型闸施工,缺点是耗用大量木材和钢材,且工序繁琐.另外,有条件的施工单位大多采用翻模施工法.

(2)混凝土浇筑

闸墩模板安好后,进行清仓,清仓结束堵塞小孔之后,进行混凝土浇筑.当浇筑落差超过2mh,应在仓内每隔2~3m设置一组溜管,防止流态混凝土下落产生离析.仓内把浇筑面分成几个区段,分段浇筑和施工,每坯混凝土厚30cm左右.

(3)闸墩裂缝防治

闸墩部位易出现裂缝,给工程带来了安全隐患.实践表明,闸墩裂缝的产生与墩体内外温差、混凝土的干缩、外部约束等因素有关,通常是多种因素共同作用的结果.其中影响墩体内外温差的因素有混凝土水泥用量及品种、浇筑入模温度及环境温度等.影响外部约束的因素有闸墩分缝长度、底板与闸墩混凝土浇筑时间间隔.目前,通常采用的防治措施体现在材料、温度控制、施工工艺、养护等方面.

1)材料方面:为了降低水化热,可选择中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,并减少水泥用量.在混凝土中掺活性混合料,如粉煤灰,可降低混凝土最高温度,并推迟达到最高温度的时间.掺入粉煤灰的百分数即为温度和水化热降低的百分数.使用外加剂也是一种有效措施,如缓凝剂、减水剂、膨胀剂等.其中膨胀剂应用于闸墩底部有外部约束的部位,避免内部膨胀超过表面膨胀.另外,混凝土合理配比也是值得注意的问题.

2)温度控制方面:尽量降低混凝土入仓温度,现场新拌混凝土温度应控制在6℃左右.夏季可用冰片代替部分水进行混凝土冷却.浇筑时尽量选在春秋季,避免夏冬季浇筑.其次,应降低混凝土的内外温差.例如,在混凝土内部埋设冷却水管,用地下水或人工冷却水降低混凝土内部温度.在混凝土外部采取隔热保护措施,调节外部温度下降速度,降低内外温差.

3)施工工艺方面:由于泵送混凝土易产生温度收缩裂缝,因此,在浇筑闸墩混凝土时不宜采用泵送.考虑到泵送混凝土工作效率高,可用于受约束小的闸墩上部,在闸墩底部采用常态混凝土.为了保证混凝土更好散热,可采取分层浇筑混凝土,分层深度为1~1.5m.上一层混凝土在前一层混凝土初凝前浇筑完,最底层混凝土可与底板同时浇筑.另外,可适当缩短分缝长度或者采取分段浇筑,预留1~2m后浇带,等到各段收缩后,在后浇带浇筑膨胀型混凝土.

4)养护方面:对混凝土进行养护可以在一定程度上减慢其变形速度.在模板未拆时,尽量减小环境风速.拆模后,可从结构顶部浇水或淋水,若在闸墩周围裹上不透气塑料膜则养护效果更好.

3.水闸止水设施的施工技术

(1)沉陷缝填料的施工

沉陷缝的填料有沥青油毛毡、沥青杉木板及泡沫板等.填料的安装方法是首先用铁钉将填料固定在模板内侧,再浇筑混凝土,拆模后填料就粘在混凝土面上,然后在另一侧浇混凝土,此时填料牢牢地嵌入沉降缝内.一种方法是同时浇筑沉陷缝两侧结构,安装时沉陷缝填料应竖立平直,同时保持沉陷缝两侧的流态混凝土高度一致.另一种方法是先在沉陷缝一侧立模浇筑混凝土,在模板内侧预先钉上几排长铁钉,铁钉的1/3在混凝土外,之后安装填料、敲弯铁尖,固定填料在混凝土面上,再在另一侧立模板、浇筑混凝土.

(2)止水施工

位于防渗范围内的缝都有止水设施,包括水平止水、垂直止水,常用的有止水片、止水带.以止水带施工为例,止水带采用橡胶止水带,需要注意的问题是止水带的连接及固定.施工时应根据施工缝位置尽可能减少连接接头,必须连接时采用硫化热的黏结方法.黏结时先利用刀片将止水带凸出部分去掉,然后用锉将黏结面锉出新鲜面,并将新鲜面清理干净,均匀涂抹硫化液体,风干后将两块止水带黏结,用橡胶锤锤打,保证黏结处全面接触,减少空隙,然后将搭接部位夹紧,待胶凝结固化后,取走夹具.固定时用上下两层钢模将中间挤严实,钢模外侧用钢管横竖加固,内侧浇筑部分用铅丝每隔1m与钢模固定,保证浇筑时不发生弯曲变形.

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