浅谈水闸施工工艺及技术要点

李鸿斌

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西 太原 030000）

1 工程概况

周汉河湿地位于石家庄市藁城区滹沱河畔周汉河末端入滹沱河河口段，由正定新区污水处理厂供水，水源充足；紧邻规划滹沱河大堤、机场路，交通便利；周汉河湿地水闸为周汉河末端汇入滹沱河河口段的节制构筑物，兼顾行洪和蓄水，汛期提闸行洪，非汛期下闸拦蓄，保证湿地运行。

2 施工工艺

2.1 施工准备

（1）施工前首先应详细了解水闸设计位置区域的地质构造、地形地貌和水文地质情况，探明水闸基础开挖范围内影响施工安全的各种因素，并制定相应的措施。水闸大多建于河道、渠系、水库、湖泊等地区，当水闸位置尚有水流时应当提前做好截流、导流工作，为水闸施工创造有利的干地条件。

（2）详细审图，在熟悉图纸的基础上进行工程量清理，编制施工进度计划，并根据进度计划制定相应的材料采购以及设备进场计划。应以闸室为中心展开施工，一般依照“先深后浅、先重后轻、先高后矮、先主后次”的原则进行。①“先深后浅”是为了防止结构物基础开挖过程中扰动相邻已完成结构物基础而造成质量隐患。②“先重后轻”是指先施工重大结构物，施工完毕在其自身重力作用下沉降一段时间，待其基础趋于相对稳定后，再施工小型结构物。这样可以避免相邻结构物之间产生的不均匀沉降给邻接部位混凝土造成不良影响。③“先高后矮”的施工安排可以实现物资的合理利用和工期的有效控制。④“先主后次”的施工顺序既有利于保障施工安全，也有助于节约投资、加快施工进度。如闸室施工完毕后可尽早为金结施工创造工作面，以实现同步施工。

2.2 基础施工

（1）基础对于一个构（建）筑物而言尤为重要，特别是作为挡水、泄水或取水的水工构筑物水闸工程来说，其基础长期浸泡在水里，需要抵抗来自上下游水位差产生的渗透压力作用的影响。所以在水闸基础施工过程中要严格把关，不仅要保证基础开挖位置、尺寸以及标高准确，而且更要确保其密实度、承载力以及抗渗性符合设计要求。

（2）水闸在蓄水阶段，水闸迎水面水位会高于背水面，由于水位差的形成会在水闸基底出现渗流现象。若水闸位于土质地段，渗流过程会携带走土基中微小颗粒，造成翻沙鼓水甚至闸底掏空。为防止渗流对水闸基础的不良影响以及增加水闸抗滑稳定性，应采取如下措施：①上、下游联接段分别采取基底防渗措施和基底反滤排水措施；如周汉河湿地水闸上游铺盖段进口浆砌石护底下设防渗土工膜，其中顺水流向上游侧与湿地防渗土工膜搭接长度为2 m，下游侧压入混凝土底板下1.5 m。下游消力池段，消力池底板结构层从下到上依次为：300 mm厚级配碎石+400 g/m2土工布+100 mm素混凝土垫层+700 mm厚钢筋混凝土，其中在混凝土（含素混凝土垫层）中按1 000 mm×750 mm间距梅花形布置DN75排水管，排水管底部与土工布紧密结合，起到反滤排水作用。②水闸各个单元体顺水流方向两端设置齿墙。如周汉河湿地，水闸浆砌石防护结构以及钢筋混凝土结构，各个单元体顺水流上下游端均设置0.5 m深齿墙，以增强水闸基础的抗滑稳定性。

2.3 钢筋及止水带安装

（1）水闸所采用钢筋等级、型号以及直径均应符合设计要求，并且做好进场前的外观检验和力学性能测试，有需要焊接的钢筋，还需做焊接工艺试验。钢筋加工需要注意其弯曲角度、半径等符合要求，在设计图纸未明确规定时，所有HPB235钢筋的末端均应当做成180°的半圆弯钩，同时保证弯钩内径大于钢筋直径的2.5倍，直线段长度大于钢筋直径的3倍。钢筋安装前首先应确定钢筋的安装顺序，并与止水带及预埋件配合进行。钢筋采取绑扎固定时，钢筋交叉处应全部绑扎牢固，如采用顺扣绑扎应交错变换方向，在保证钢筋不位移的前提下也可采用八字扣。钢筋采用焊接连接时，焊接部位的力学性能以及外观质量均应当符合设计要求。为预留钢筋混凝土保护层，应当在钢筋与模板之间设置混凝土垫块，垫块规格尺寸应当符合设计文件规定保护层厚度要求，强度不得低于主体混凝土设计强度，每平米设置垫块数量应符合相关规定，且呈梅花形错位布置。

（2）周汉河湿地水闸采用的是651型橡胶止水带，安装前应确认其物理性能指标满足相关规范要求。止水带的安装应严格控制其中心位置。安装时，模板内侧位于止水带圆形部位靠钢筋一侧，而非直接将模板靠在圆形部位外侧，偏差不宜超过±5 mm。为保证其连接质量，橡胶止水带接头连接一般采用热硫化模具接头法，即使用止水带热熔焊接机及生胶片现场硫化热接。具体施工工艺如下：①提前30 min给热熔焊机进行通电预热，确保预热温度要升高至130℃～150℃之间；②焊接前应将止水带备焊端部剪切平整，并将焊接端部不小于5 cm的范围进行打磨处理；③将处理好的止水带端头水平铺设在已经过预热且拔掉电源的热熔焊机底板上，用提前准备好的宽度为1 cm的生橡胶连接带嵌入两接头之间，然后用提前准备好的宽度为10 cm的生橡胶帮接带水平铺设在止水带的打磨部位，确保接缝两边搭接宽度相同；④安装好的止水带以及生橡胶帮接带经检查符合要求后给热熔焊机通电加热，对止水带连接部位进行加热5 min后，调节热熔焊机紧固螺栓，对止水带连接部位继续加压并持续加热5 min后拔掉电源，待热熔焊机自然冷却0.5 h以上取出止水带，进行焊接接头的外观检查，如不合格，应将不合格接头切除后重新进行焊接，直至符合要求为止。

2.4 混凝土施工

（1）混凝土施工前应对进场原材进行进场验收和检测，水泥、粗细集料、水、粉煤灰、外加剂等对应指标均应符合设计要求。其中注意拌合用水为非饮用水时，对其水质应当进行检测，确保水中无影响水泥正常凝结和硬化的有害物质，硫酸盐含量（按SO42-计）不大于2.7 mg/cm3，且pH值大于4.5。

（2）混凝土拌合站选址时应当尽量靠近主体工程，缩短混凝土运输距离。混凝土运输车辆通行道路路况应良好，避免车辆发生颠簸引起混凝土的离析。为预防天气、气温等环节影响混凝土特性，混凝土运输车辆应进行包裹或采取其他有效措施。混凝土在卸料或浇筑过程中，从出料口至落料点的高度应控制在1.5 m以内，如遇特殊情况不能满足时应采取溜槽或其他措施，以预防混凝土骨料分离。

（3）钢筋、止水带、预埋件以及模板等安装质量经自检、报验合格后方可浇筑混凝土。 混凝土浇筑应先按规定厚度或分层厚度铺平后再进行振捣，不应通过振捣替代平仓。如到达现场的混凝土和易性偏差时，应通过加强振捣来解决，严禁向混凝土中加水。混凝土面层应浇筑平整，当其抗压强度到达2.5 MPa以上时，方可进行下道工序的施工。

（4）在混凝土浇筑完成后6 h内应当及时对混凝土进行覆盖洒水养护，使混凝土表面一直保持湿润状态，避免出现干裂，混凝土养护时间应符合规范要求。对于边墩、闸墩等重要部位的混凝土，以及气温较高、环境干燥时，养护时间应适当延长且连续养护，条件允许的情况下可采用仓面流水的养护措施。

2.5 金属结构安装

（1）预埋件安装：①对送达施工现场的埋件数量、品种以及在埋件吊卸、运输过程中有无损伤等进行全面检查并做好记录。②按照设计图纸提供的闸室顺水流方向中心线及闸室底槛标高，通过全站仪、水准仪等测量仪器测出闸门位置、孔口中心、门槽中心以及门槽各部位埋件安装位置并在各对应位置做好标记，同时还应放出相应的检查辅助线，用以安装控制及校准使用。③安装门槽埋件时，主反轨就位应利用提前安装到位的埋件位置进行定位，其垂直度和水平度用全站仪及线垂配合进行校核控制，确保安装的质量和精度符合设计要求。④主反轨与一期混凝土预埋锚筋进行焊接固定时，为确保主反轨安装质量，应先点焊初步固定位置，待最终位置调整复核无误后再加固焊接。

（2）闸门安装：①周汉河湿地蓄水为污水处理厂中水，与自然水流相比腐蚀性更强，对闸门的防腐要求更高。周汉河湿地水闸闸门采用喷锌加涂料防腐，除锈达Sa2.5级，表面粗糙度在Ry60～80 μm之间，喷锌局部最小厚度120 μm，然后涂刷环氧云铁防锈封闭漆80μm，再涂改性耐磨环氧面漆100 μm。闸门喷锌防腐处理应当在生产厂出厂前完成，但施工现场要对闸门喷锌防腐存在破损的部位进行补锌处理，并制定相应的补锌措施。②闸门安装前应对门槽埋件表面以及水封座板表面是否存在杂物进行全面检查和清理。③闸门安装过程用水平仪进行测量控制，确保闸门底檐位于同一平面内。最后搭设面板、横梁腹板和翼缘对接缝以及别的小次梁对接缝。④通过对角拉线检查闸门扭曲程度，全部检查合格后再进行施焊固定。

（3）启闭机安装 :①启闭机、配件（中间轴、钢丝绳、地脚螺栓、油杯等）全部运送至施工现场后应对其规格、型号、数量等跟设计文件一一核对，确认无误后再进行安装。②根据水闸闸门与启闭机布置图，利用全站仪、水准仪等测量仪器标放安装位置线，在水闸闸室底板上分别按孔测放门槽及孔口中心位置并进行明显标识。用全站仪根据标识出的两中心线按孔分别引测至工作桥对应位置并标识，用以确定启闭机安装位置。③通过已标识启闭机安装位置校核启闭机地脚螺栓孔或地脚螺栓预埋的位置是否准确，如有偏差应及时调整处理。④确认启闭机地脚螺栓孔或地脚螺栓预埋的位置无误后，根据安装位置将启闭机一一吊装到位。再根据启闭机吊点的位置确定其纵、横向位置，其位移偏差应控制在±3 mm以内。用水准仪根据设计要求控制启闭机高差，其纵向偏差应控制在±5 mm以内、水平偏差应控制在0.5/1 000 mm。⑤启闭机位置及高差调整到位后进行二期混凝土浇筑并及时养护，待混凝土强度达到设计要求后通过地脚螺栓、螺母进行固定，最后安装中间轴。

3 调试及止水检查

3.1 调试

启闭机安装调整全部完毕后按设计要求与闸门进行可靠连接，闸门与启闭机连接验收合格后再进行全行程启闭试验。为防止损坏止水橡皮，在闸门启闭前，应在止水橡皮与止水座板接触面用水事先喷淋润湿，减小摩擦。实验过程，闸门应至少全行程启闭三回，主要检查主滚轮的运行有无卡阻、转动机构运转是否平稳，有无冲击声和其他异常响声，有无发热、机箱渗油等现象。如存在异常情况应当及时制定有效措施进行整改，确保电气和机械部分符合设计要求，同时将启闭试验情况及时记录存档。

3.2 止水检查

止水密封情况检查应当在闸门处于完全关闭状态时进行，使用强光手电或36 V行灯照射水封处进行止水橡皮透光检查，检查是否有光线射入来判断止水的密封性。如在闸门里面（尾水管里）能看到光线，说明闸门密封不良，需要整改处理，直到止水橡皮与埋件止水座间无透光缝隙为止。自检全部合格后，报请监理工程师验收。

4 闸门及启闭机现场试验

调试及止水检查完毕后，会同监理工程师对闸门及启闭机进行现场试验。试验前先检查确认充水装置的运行、密封、连接等状态良好。其试验主要包含以下内容：

（1）无水状态下启闭：通过无水启闭试验检查滑道或滚轮的运行是否存在卡阻或双吊点闸门是否同步；在闸门处于关闭状态下，止水密封是否良好，透光检查是否存在漏光现象等。

（2）静水状态下启闭：无水启闭试验合格后通过静水启闭实验检查滑道或滚轮的运行是否存在卡阻或双吊点闸门是否同步等。

（3）动水状态下启闭：该实验应按设计要求进行动水状态下的启闭试验，试验水头与设计水头应当保持一致。

5 结束语

水闸工程在水利工程建设中占有举足轻重的地位，关乎国民经济及人民群众的生命财产和安全。其功能兼顾拦洪、挡潮、取水、发电和航运等，是综合型水利工程。在水闸施工过程中，其施工工艺及技术要点卡控非常关键，需要在不同地质、不同类型的水闸施工中不断完善和优化，为今后各类水闸施工提供更加宝贵的经验。