水利水电工程中水闸施工技术与管理的研究

夏杰 上海市水务建设工程安全质量监督中心站

随着人类社会的发展，水资源的重要性逐渐被人们所认识，特别是在干旱缺水的地区，水资源的开发和利用已成为一个亟待解决的问题[1]。水利水电工程作为解决水资源问题的重要手段，已经成为了许多国家推进经济和社会发展的重要支撑[2]。水闸作为水利水电工程的重要组成部分，具有控制水位、调节水流等重要作用，其施工技术和管理对水利水电工程的成功建设至关重要[3]。

1.水闸工程在防洪排涝中的重要性

水闸工程是一种用于控制河流水位和水流量的水利工程设施，广泛应用于防洪、灌溉、航运等领域。在防洪排涝方面，水闸工程具有非常重要的作用，主要体现在以下几个方面：①调节水流量。水闸可以通过开关闸门来调节水流量，使得河流在洪峰期内的水位不会过高，从而减少洪水的危害。此外，在排涝方面，水闸还可以通过减小河流的水位来提高排水效率，防止涝灾的发生。②控制水位。水闸可以根据实际需要控制河流水位，将其维持在一个合适的范围内，以满足农业灌溉、城市供水、水力发电等用水需求。③防止溃坝。在强降雨或洪水来袭时，如果河道的水位过高，就会对河堤造成很大的压力，容易导致溃坝。而水闸的开关闸门可以通过调节水流量来控制河流的水位，从而有效地减少河堤受力的压力，防止溃坝事故的发生。④改善航运条件。水闸的开关闸门可以控制河流的水位，从而改善航运条件，保障货物的安全和顺畅。因此，可以看出水闸工程在防洪排涝中的重要性是不可替代的。随着气候变化和城市化进程的加速，洪涝灾害和排涝问题变得越来越严峻，因此水闸工程在未来的发展中也将会发挥越来越重要的作用。

2.水闸施工工艺流程及技术要点

2.1 水闸施工工艺流程

水利水电工程水闸施工工艺流程为：土建施工→机电安装→钢结构制作和安装→现场试验→竣工验收等五个主要步骤。在土建施工阶段，需要进行地基处理、基础施工以及闸墙、闸座的浇筑等工作；在机电安装阶段，需要安装机械设备、布置管道和电气控制系统等；如果水闸需要钢结构，则需要进行钢结构制作和安装工作。完成安装后需要进行现场试验，包括水闸开启和关闭试验、防漏试验等。最后进行竣工验收，验收合格后方可投入使用，水利水电工程中水闸施工质量管理流程如图1所示。

图1 质量管理总框架

土建施工是水闸施工工艺流程的第一个步骤。在进行施工之前，需要对地基进行处理，包括清除表层杂物和压实地基等工作[4]。然后进行基础施工，包括基础钢筋加工和浇筑混凝土等工作。闸墙和闸座是水闸的主要构件，也是土建施工的重点之一，在此环节需要进行模板搭设、钢筋加工和混凝土浇筑等工作。机电设备包括升降机、门式起重机、齿轮传动装置等，需要在水闸建成后进行安装。在安装机械设备的同时，还需要进行管道布置和电气控制系统的安装工作。这些设备的安装需要在土建施工完成之后进行，由于机械设备需要放置在完整的基础之上。如果水闸需要钢结构，钢构件需要在工厂进行制作，然后运到工地进行安装。钢结构的安装需要钢构件的组装、吊装和焊接等工作，需要特别注意安全。现场试验需要在完成安装后进行，包括水闸开启和关闭试验、防漏试验等。试验的目的是检测水闸的性能是否符合设计要求，以及发现存在的问题，及时进行修复。竣工验收是水闸施工工艺流程的最后一个步骤，验收合格后方可投入使用。

2.2 水闸施工技术要点

2.2.1 开挖放坡

水利水电工程水闸施工中开挖放坡的具体流程和方法包括挖土、放坡和支护三个阶段。在挖土阶段，需要使用0.8-1.5吨的小型挖掘机进行逐层逐步挖掘，每次挖掘深度一般不超过1.5m，喷浆层厚度一般为5-10cm，挖掘速度一般为每小时5-7立方米。在放坡阶段，需要按照一定的坡度进行放坡，坡度一般为1:1至1:1.5，喷浆层厚度一般为10-15cm。在支护阶段，需要根据实际情况选择不同的支护方法进行支护，如挂网和框架，喷浆材料一般采用水泥、黄沙、石粉等材料进行配合，水泥用量为喷浆总量的10%-15%。挂网前需要进行喷浆处理，挂网后需进行加固处理，框架采用Q235A钢材，横梁间距为1.5-2m，纵梁间距为0.5-1m，框架内部填充喷浆。整个施工过程需要注意安全，合理控制挖掘速度，确保施工过程中的安全性和稳定性。

2.2.2 计算底板

在水利水电工程水闸施工中，计算水闸底板数值非常重要。水闸底板数值的计算需要考虑水闸的尺寸、水位高度、水压力、土质条件等多种因素，确定水闸底板面积首先需要测量水闸底部的长度和宽度，根据测量结果计算出水闸底板的面积。水闸底板面积的计算公式为式（1）所示：

式中，A表示水闸底板面积，L表示水闸底板的长度，W表示水闸底板的宽度。水闸底板的厚度需要根据水压力和土壤承载力进行计算。水压力可以根据水闸设计的水位高度和水压系数进行计算，土壤承载力需要根据具体的土质条件进行测算。一般情况下，水闸底板的厚度应大于或等于土壤承载力和水压力的综合作用力。水闸底板厚度的计算公式为式（2）所示：

式中，T表示水闸底板的厚度，P表示水压力，Q表示土壤承载力，R表示土壤的安全系数。水闸底板材料需要根据具体的工程情况和土质条件进行选择。一般情况下，水闸底板的材料有混凝土、钢板等。水闸底板的施工方式需要根据具体的工程情况确定，一般有浇筑、铺装、拼装等多种方式。根据施工方式的不同，需要进行相应的施工技术和措施，确保水闸底板的质量和安全。

2.2.3 闸墩施工

在水利水电工程水闸的施工中，闸墩是重要的支撑构件，承担着水闸的分水和承重的作用。为了保证闸墩施工质量，需要严格按照工艺流程进行操作。首先，要进行施工现场的勘测，并制定施工方案和施工图纸。接着，进行土方开挖工作，开挖出闸墩的基础。基础的尺寸和形状应根据设计要求进行控制，同时要考虑基础土层的承载力。在闸墩浇筑过程中，应根据设计要求按照规定比例混合水泥、沙子和骨料，制成混凝土，并用泵车将混凝土送到施工现场。在闸墩的施工中，需要根据具体情况确定其基础的尺寸和形状。此次工程中，闸墩基础的宽度为3.0或2.5米，具体深度应根据地下水位、土层承载力等因素进行调整。根据不同的工程要求和实际情况，闸墩混凝土强度等级可为C30、C35、C40等级，其中C30为一般用途混凝土强度等级，C40为高强混凝土强度等级。闸墩浇筑完成后，需要对其进行养护，即对其进行湿润处理。养护时间一般为28d左右，养护期间需要防止太阳暴晒、雨淋等不利影响。闸墩养护时间应符合设计要求，一般为28d左右，养护期间需要保持湿润状态。

在闸墩施工过程中，施工现场应设置警示标志、隔离栏杆等安全防护措施，以确保施工现场的安全。同时，需要对施工现场进行严密监管，以确保施工质量和安全。闸墩基础尺寸和形状、混凝土强度等级、养护时间等参数都需要符合设计要求，以确保闸墩施工质量和稳定性。只有严格按照工艺流程进行操作，并对施工现场进行严密监管，才能确保水闸的正常运行和使用。

3.水闸施工工程施工管理

3.1 施工前管理

水利水电工程水闸施工在施工前的管理是确保施工顺利进行的重要环节。施工前的管理主要包括以下几个方面：

（1）施工方案制定：制定科学、合理、安全的施工方案是施工前必须要做好的工作。施工方案需要考虑施工过程中的安全、质量和进度等因素，并根据施工实际情况进行不断的调整和完善。

（2）施工准备：施工准备包括现场勘察、物资采购、设备检修、施工人员培训等。在施工前，需要对施工现场进行勘察，确定施工方案，并对必要的物资和设备进行采购和检修。同时，对参与施工的工人进行培训，保证施工人员具备必要的技能和安全意识。

（3）施工现场管理：在施工现场，需要建立健全的管理体系，实行周密的安全管理和质量管理。具体措施包括建立施工现场的安全生产责任制，加强现场安全防护，制定完善的施工质量管理体系，对施工过程中的每个环节进行监督和检查，及时发现和处理问题。

（4）协调与沟通：水利水电工程水闸施工通常要涉及多个部门和单位，因此，需要做好协调和沟通工作，保证各方之间的信息畅通，协调各方利益，确保施工进度和质量。

总之，在施工前的管理中，需要制定合理的施工方案，做好施工准备，建立完善的现场管理体系，加强协调与沟通，以确保施工顺利进行，达到预期效果。

3.2 施工后管理

在水利水电工程水闸施工完成后，需要进行验收、交接、保养和维护等后续管理工作。具体流程如下：

（1）验收：施工完成后，需进行验收工作，检查水闸工程是否符合设计和施工标准要求。验收包括外观检查、水流试验、设备性能测试等内容。其中，外观检查主要检查水闸的外观是否符合设计要求，如表面平整度、无裂缝等；水流试验主要检查水闸的开启和关闭是否灵活、稳定，并能满足设计要求；设备性能测试主要测试水闸设备的性能指标是否满足设计要求，如承受压力能力、安全性能等。验收合格后方可进行下一步的交接工作。

（2）交接：验收合格后，需进行交接工作，将水闸工程的使用和维护管理权交接给使用方，包括交接材料、交接记录、使用说明等材料，确保使用方掌握水闸的使用和维护方法。

（3）保养：水闸工程的保养是水闸长期使用的重要保障。保养包括定期检查、清洁、润滑、更换易损件等，以确保水闸设备的正常使用和延长设备寿命。保养周期一般根据具体情况而定，建议在使用初期每年进行一次全面保养，之后每半年或一年进行一次维护保养。在保养工作中，需要注意安全措施，确保保养人员的人身安全。

（4）维护：水闸工程的维护包括故障排除、维修、改造等，以确保水闸设备的正常使用和运转。维护工作需及时响应和处理，防止水闸设备出现故障影响正常使用。

在以上工作中，需要建立健全的管理机制和制度，明确责任和任务，加强各环节间的协调和沟通，确保施工后的管理和维护工作有效开展。同时，要加强水闸管理人员的培训和技能提升，不断完善管理方法和技术手段，提高水闸管理的科学化和专业化水平。这些措施能够确保水利水电工程水闸施工后的管理工作得到有效开展，保证水闸设备的正常使用和运转。

4.结束语

综上所述，水利水电工程中水闸施工技术和管理的研究具有重要的现实意义和发展前景。文章从勘察设计、施工准备、施工方案、安全管理等方面出发介绍了水利水电工程水闸施工前的管理流程；其次，详细阐述了水闸施工中开挖放坡、计算水闸底板数值、闸墩施工等具体工艺流程和方法，并给出了相关的数据参数和计算公式。最后对水利水电工程水闸施工后的管理进行了介绍，包括验收、交接、保养和维护等方面，为保证水闸设备的正常使用和延长设备寿命提供了一系列的管理建议。在今后的实践中，需要更加注重施工过程中的技术创新和管理创新，不断提高施工水平和管理水平，为工程建设和运营管理提供更加有效的技术支持和管理保障。