引黄水闸工程施工技术

王彦莉，佛芝桦，陈菲菲

(封丘县水利局，河南 封丘 453300)

0 引言

在中国水利事业快速发展的今天，水闸已经成为应用较多的水利设施，其作用不可替代。水闸是最为基础性的水利工程设施，也是重要的挡水与泄水设施，水闸施工技术直接影响着工程建设的质量和进度。很多水闸工程的质量问题多是由施工技术应用不当、施工不规范所造成的。在实际的施工过程中，必须要严格遵循相应的施工要求，不断提高水闸施工技术的质量和效率，才能将水利工程的作用最大化发挥出来。

1 工程概况

引黄水闸工程大都修建于20世纪七八十年代，位于新乡市，地处黄河下游、黄河大堤北岸,上接焦作武陟、下连濮阳渠村。从1958年至2008年修建、改建引黄水闸10座,设计流量255 m3/s,设计灌溉面积29.47万hm2。2005年至2014年完成水闸安全鉴定9座,其二类水闸1座,三类水闸6座,四类水闸2座。

工程建设范围包含河道疏浚工程，全长约4.10 km；河两岸绿化及园林附属工程，工程范围南北方向长约2.10 km，向东方向宽70 m，向西方向宽50 m；市政道路桥梁工程，全长330 m。

此次水闸工程，为一孔节制闸，门口宽13.60 m，闸室长13.50 m，底坎标高27.00 m，门型采用钢坝闸。水闸工程等别为Ⅳ等，水闸及内外河侧翼墙等主要建筑物为4级水工建筑物。设计最高挡水位上下游均为29.50 m，设计常水位上下游均为29.00 m。水闸工程建筑部分范围包含配电间、结构、电气、给排水及装修工程，设配电间一间，总建筑面积22.50 m2，为单体框架结构一层建筑，建筑高度3.94 m，使用年限50 a，房屋抗震设防等级为7度，屋面防水等级为Ⅰ级。

2 工程区气象与地质情况

2.1 水文情况

项目区属亚热带季风湿润气候，暖湿多雨，四季分明，区域多年平均气温为16.50℃。月平均气温以7月最高，历年月平均气温为28.70℃，极端最高气温为39.60℃；1月气温最低，月平均气温为4.00℃，极端最低气温为零下16.30℃。

2.2 环境地质情况

近年来由于城市建设，部分建筑垃圾被排放到河道内，周围居民较多，其河道内由于长期被倾倒生活垃圾、排放生活污水，最为主要的是河道内几乎所有区域均被人工围做鱼塘，河道内淤泥淤积严重且含有大量有机质，根据现场钻孔取样，工程区内所有分段中所取淤泥样本均有较刺鼻腥臭味。

3 工程施工

3.1 水闸上游防冲槽段、海漫段

土方工程：基坑开挖前，外运土方填筑围堰(顶宽3 m，高度1.60 m、坡比1∶3)，采取分层填筑推土机碾压的方式进行，围堰填筑完成后，水泵抽排基坑积水。基坑开挖采用反铲挖掘机装自卸车的形式进行，基坑开挖过程中，沿基坑外围布设2个降水井，采用水泵抽排使地下水位降低至开挖面0.50 m以下，在开挖至设计高程(26.50)前预留30 cm采用人工开挖，不使原状土受到扰动和浸泡。海漫段边坡顺着下坡方向切土开挖，清除坡面杂草、乱泥、浮土后，按设计坡比1∶1.50进行修坡，夯实坡面。防冲槽开挖至设计高程25.50，成梯形断面(底宽900 mm，坡比1∶1)。

块石铺筑：施工前进行测量放样，明确标示块石铺筑范围和铺筑高程，块石选用无风化且不易风化的粗加工岩石，均通过现场验收，石料等级符合施工规范要求。块石铺筑前，先将石料上的泥垢冲洗干净，铺筑时保持块石表面湿润，从地基中部向两侧、从低至高的顺序错缝铺筑，确保无竖、横向通缝，同时在铺筑过程中按纵横间距1.50 m布设孔径75 mm的排水孔。铺筑完成后，块石之间形成上大下小缝隙(缝宽均>5 cm)，以利混凝土灌注及振捣密实。铺盖表面大致平整，相邻块石高差<20 mm。

混凝土灌砌施工:灌缝前先清缝，用水冲净并保持缝槽内湿润。灌筑混凝土外购C20商品混凝土，采用混凝土输送泵车进行灌缝。灌缝时，混凝土分次向缝内灌注的同时，采用钢筋捣插捧进行人工捣插直到灌缝饱满密实。在灌砌完成后及时进行养护，保持外露面的湿润。

3.2 水闸消力池、闸室段

土方工程：基坑开挖前，测量人员根据设计图纸放样出开挖边线，以木桩石灰白线标记。基坑开挖采用反铲挖掘机装自卸车的形式自上而下分层分段依次进行，不允许在开挖范围的上侧弃土，土方及建筑材料等应远离基坑堆放，应距基坑坑边≥10 m，堆置高度不超过2 m。施工中随时作成一定的坡势，以利排水。开挖过程中经常校核测量开挖平面位置、标高、边坡坡度等是否符合图纸要求。在开挖至设计高程前预留30 cm采用人工开挖，不使原状土受到扰动和浸泡。土方回填采用粉质黏土或黏土，小型压实机具分层夯实，每层厚度≤30 cm，压实度≥0.91。

水泥搅拌桩：根据设计要求，搅拌桩施工采用“两喷三搅”的成桩工艺。首先按照测放的桩位将桩机移至桩位上，桩尖对准桩位，平面偏差≤5 cm，调整机身垂直度，桩身垂直偏差≤1/200，桩径偏差≤4%。其次按照设计的水泥掺入比、桩长，将计算出的42.5普通硅酸盐水泥用量放入搅拌池中，加水进行搅拌制备浆液。搅拌桩机配置专门的加压装置并将桩机钻头尖部对准桩位搅拌下钻至设计桩底后，打开送浆泵阀门送浆至出浆口，用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.40～0.60 MPa，喷浆座底30 s，使浆液完全到达桩端后，边搅拌提升边送浆，至桩顶标高后，第二次一边搅拌下钻一边喷浆至设计桩底标高后再边搅拌提升边送浆。整个过程均需均匀喷浆，随时抽查水泥浆液比重，每工作班≥4次。搅拌机喷浆提升速度和次数必须符合施工工艺要求，应有专人记录搅拌机每延米下沉和提升的时间，记录来浆和停桨的时间，深度记录误差≤5 cm，时间记录误差≤5 s。桩顶高程应超高50 cm，桩底高程应超深10～20 cm。基桩施工完成28 d后进行承载力载荷试验和基桩钻芯试验，均检测合格。

水闸主体结构施工流程：垫层混凝土浇筑→底板放线→底板钢筋制作安装→底板横向止水带安装→底板、闸墩至底部施工缝模板安装→底板、闸墩至底部施工缝混凝土浇筑→闸墩、墙钢筋制作安装→竖向止水安装→闸墩、墙模板安装→闸墩、墙混凝土浇筑→混凝土养护、拆模→上部结构施工→土方回填。

3.3 水闸下游防冲槽段、海漫段

3.3.1 土方工程

基坑开挖采用反铲挖掘机装自卸车的形式进行，基坑开挖过程中，沿基坑外围布设2个降水井，采用水泵抽排使地下水位降低至开挖面0.50 m以下，在开挖至设计高程(26.50)前预留30 cm采用人工开挖，不使原状土受到扰动和浸泡。海漫段边坡顺着下坡方向切土开挖，清除坡面杂草、乱泥、浮土后，按设计坡比1∶1.50进行修坡，夯实坡面。防冲槽开挖至设计高程25.50，成梯形断面(底宽900 mm，坡比1∶1)。

3.3.2 灌砌块石

在基础开挖完成以后，依次在建基面铺设250 g/m2无纺土工布、100 mm厚黄沙、100 mm厚碎石垫层、油毛毡，最后进行300 mm厚C20细石混凝土灌砌块石施工。块石选用无风化且不易风化的粗加工岩石，石料等级符合施工规范要求，最小边长≥200 mm，最小厚度≥270 mm。铺筑时，保持块石表面湿润，从地基中部向两侧、从低至高的顺序错缝铺筑，确保无竖向及横向通缝，同时在铺筑过程中按纵横间距1.50 m布设孔径为75 mm的排水孔。铺筑完成后，块石之间形成上大下小缝隙(缝宽均>5 cm)，以利于混凝土灌注及振捣密实。铺盖表面大致平整，相邻块石高差<20 mm。块石铺筑完成以后采用C20细石混凝土灌砌施工。混凝土向缝内灌注的同时，采用钢筋捣插捧进行人工捣插直到灌缝饱满密实。在灌砌完成后及时进行养护，保持外露面的湿润。

3.3.3 预制方桩

首先进行场地平整，待预制方桩达到设计强度的100%后，将预制方桩吊运至施工区域。打桩前应校核点位，确保点位正确的情况下，方可开始沉桩。沉桩过程中应严格控制桩身垂直度，沉桩过程应慢速但不可中途停锤，随时观察并纠正桩位，以确保沉桩位置偏差满足规范要求。当桩头破碎、桩身倾斜、跑位、地面隆起或水平位移过大时立即停止作业。预制方桩施打完毕后，桩顶450 mm长范围内混凝土凿除，外漏主筋及50 mm长桩顶混凝土未凿除段浇入底板内。

3.3.4 下游翼墙

施工前采用机械清淤至设计基础高程并整平，经翻晒1-2 d后，进行上部作业。首先进行下游翼墙垫层施工，采用10 cm厚C10素混凝土浇筑；其次进行承台钢筋混凝土施工；最后进行翼墙墙身钢筋混凝土浇筑。

3.4 沙河水闸金属结构安装工程

3.4.1 启闭机安装施工方法

①启闭机埋件安装：确保埋件中心线及高程准确无误→②启闭机吊装：吊装前应检查起重机状况、起重吨位、起重半径、安全保护装置并进行试吊→③电气设备安装：严格按图纸和规范要求正确接线，布线整齐→④启闭机试运行：检查电气回路中每个元件和设备是否动作正确，电动机转动方向是否正确，限位开关、保护装置及连锁装置是否安全可靠。

3.4.2 闸门埋件安装施工方法

①底坎安装：以孔口中心线、设计高程及里程控制安装底坎埋件，控制误差在±2 mm→②护角兼作侧轨安装：利用经纬仪和钢尺调整轨道的垂直度、位置、高程及门槽宽度→③二期混凝土浇筑：门槽埋件处支承较多，间隙较小，二期混凝土浇筑过程中严格控制一次投料数量。

3.4.3 闸门门体安装施工方法

①闸门定位：确定支铰座位置、连接底转轴→②闸门安装：将闸门整体摆放水平与底转轴螺栓孔相对应，门叶与门叶按顺序连接、调整并拧紧门叶连接轴栓→③水封安装：确保底止水、侧止水严密，压缩量上下均匀→④闸门调试及试运行：全行程启闭试验过程中检查底轴、支铰等转动部位情况，应做到启闭过程平稳无卡阻，闸门左右两侧同步，拉杆装置无异常情况，水封橡皮无损伤。

3.5 水闸电气设备安装工程

3.5.1 配电箱安装施工方法

①配电箱安装：配电箱安装方式为落地安装，采用不锈钢外壳，柜体与基础型钢连接应牢固，检查线路是否松脱、电器元件是否损坏；面板上设有每台设备的开、停按钮，开、停指示和故障指示，具有各种安全保护连锁装置→②盘柜试验调整：进线处装设I级试验电涌保护器，分别模拟试验控制、连锁、操作、继电保护和信号动作→③送电试运行：检查变压器是否有电，查看电压表三相是否电压正常，送电空载运行。

3.5.2 计算机监控系统安装施工方法

①管路敷设→②分线箱安装：分线箱安装高度符合规范要求，将引线与盒内导线用端子作过渡压接→③线路敷设：布放线缆应排列整齐，不拧绞，尽量减少交叉，不同电压的线缆分类绑扎→④终端设备安装：摄像机护罩及支架固定安装在监视目标附近不宜受外界损伤、不影响设备运行的地方→⑤机房设备安装：视频控制主机及录像机安装位置符合设计要求，附件完整、无损伤，台内接插件和设备接触可靠、无扭曲脱落现象→⑥设备接线、调试：机房设备采用专用导线将各设备进行连接，各支路导线线头压接好，设备及屏蔽线压接好保护地线；安装完毕后，对所有设备进行通电联调。

3.5.3 避雷接地安装施工方法

①人工接地体安装：将人工接地体打入地中并敷设接地扁钢→②接地干线安装：接地干线应与接地体连接的扁钢相连接→③避雷针及支架制作安装：避雷针应垂直安装牢固，焊接符合要求→④防雷引下线敷设：引下线沿建筑外墙敷设，所有正常不带电的电气设备金属外壳、穿线钢管、金属栏杆、金属构件、盘柜及电缆支架均可靠接地→⑤避雷网安装：避雷网应平直、牢固，不应有高低起伏和弯曲现象→⑥均压环安装避雷接地系统采用TN-S制，所有进出建筑物的金属管道均进行总等电位联结。

3.5.4 电气照明安装施工方法

①管线敷设：管线敷设时应排列整齐、不宜交叉，应加以固定并及时装设标志牌→②管内穿线：不同系统、不同回路的导线严禁穿插在同一根保护管内，导线在保护管内不得有接头和扭结；并列敷设的电缆，接头的位置应相互错开→③灯具安装：灯具安装要垂直，所有灯具的金属外壳或底座必须与PE线连接，可靠接地→④调试：通电前检查供电线路的容量是否符合被调试线路的要求，测试供电线路的电压是否在允许值范围内。

3.6 水闸配电间结构

配电间砖混结构施工方法：①配电间底板结构：垫层采用10 cm厚C20素混凝土，结构采用C30钢筋混凝土→②构造柱钢筋制安、混凝土浇筑→③过梁、圈梁檐沟及屋面结构：檐沟、屋面等严防有渗漏→④墙砌体：室内地坪以下采用200厚MU混凝土实心砖，DM10预拌砂浆砌筑，其余填充墙采用蒸压加气混凝土砌块，用WM7.5预拌专用砂浆砌筑，墙厚200 mm→⑤屋面装修→⑥门窗安装→⑦室内外装修。

4 结语

水闸在许多的水利工程项目中都得到了应用，包括水库和一些堤坝中，功能性非常强。由于水闸结构比较复杂，水闸施工中包含了诸多的施工工序；因此，在水闸施工过程中要严格遵守施工技术要点，规范化、高标准的施工作业，以提升水闸工程的质量，发挥其功能与作用。引黄水闸工程顺利实施，极大地改善河道生态环境等一系列问题，创造明显的环境效益，创造良好的人居环境。