水闸设计与施工研究

水闸设计与施工研究

和玉芳

河北省水利水电第二勘测设计研究院河北省石家庄市050021

摘要：水闸是修建在河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区上利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物。通过对水闸设计要点和施工要点的分析研究，以达到改善施工质量的目的。

关键词：水闸设计；施工技术方法

1概述

水闸是修建在河道、渠系、水库、湖泊及滨海地区上利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物。关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水的需要；开启闸门可以宣泄洪水、涝水、冲沙、弃水或废水，也可以对下游河道或渠道供水。在水利工程中，水闸作为挡水、泄水或取水建筑物，应用广泛。

水闸按照其作用可分为进水闸、分水闸、节制闸、泄水闸、排水闸、分洪闸、冲沙闸等，有些水闸兼有多种作用。按照闸室的结构型式可分为开敞式水闸、胸墙式水闸、涵洞式水闸和双层式水闸。

2.总体布置

水闸由上游连接段、闸室段、下游连接段三部分组成。上游连接段的作用是将上游来水平顺地引进闸室，并且具有防冲和防渗等作用；下游连接段的作用是引导过闸水流均匀扩散，通过消能防冲设施，以保证闸后水流不发生有害的冲刷。闸室段位于上下游连接段之间，是水闸工程的主体，其作用是控制水位、调节流量。

3设计要点

3.1水闸选址

水闸闸址宜选在地形开阔、岸坡稳定、岩土坚实和地下水位较低的地点，宜优先选用地质良好的天然地基，最好选用新鲜完整的岩石地基，或承载能力大、抗剪强度高、压缩性低、透水性小、抗渗稳定好的土质地基，避免选用人工处理地基。

3.2水力计算

3.2.1过闸水位差确定

确定水闸水位差时,应认真处理好节省水闸工程造价和减少上游堤防工程量及淹没影响等方面的关系。如采用较大的过闸水位差，虽可缩小闸孔总宽度，降低水闸工程造价，却会抬高水闸上游水位，不仅要加高上游堤顶工程，还有可能增加上游淹没损失。一般情况下，平原地区水闸的过闸水位差可采用0.1～0.3m。

3.2.2闸孔宽度确定

水闸闸孔总净宽应根据闸槛形式和布置、上下游水位衔接要求、泄流状态等因素计算确定。闸孔总净宽的确定主要涉及两个问题：一个过闸单宽流量的大小，二是闸室总宽度与河道总宽度的关系。一般来说，采用的闸孔总净宽要略大于计算值，以超过计算值3%～5%为宜。同时还要求闸室总宽度大体上与上下游河道宽度相适应，闸室总宽度与河道的壁纸一般为0.6～0.85。

3.2.3水闸消能防冲设计

根据水闸的运行要求，其上、下游水位、过闸流量以及泄流方式等复杂多变，水闸闸下消能防冲设施必须在各种可能出现的水力条件下，都能满足消散动能与均匀扩散水流的要求，并与下游河道有良好的衔接。不同类型的水闸，其泄流特点各不相同，因此控制消能设计的水力条件也不尽相同。平原地区的水闸多采用底流消能，山区灌溉渠系的水闸如水力条件和地形、地质条件都能具备，也可以采用面流式消能和挑流式消能方式。

3.2.4海漫设计

流出消力池的水流，紊动的现象仍很剧烈，底部流速较大，流速分布也未恢复到正常状态，对河床仍有较强的冲刷能力。所以对护坦以下的河床，除抗冲能力很强的岩基外，一般均设置海漫护底，以免引起严重冲刷。下游河床局部冲刷不大时，可采用水平海漫；反之采用倾斜海漫，或者前一段是水平的，后面一段是倾斜的。

经过海漫末端的水流仍具有一定的冲刷能力，河床仍难免遭受冲刷，危及海漫等结构的安全。为此，常接着海漫设置一道防冲槽。防冲槽的作用是当下游河床形成最终冲刷状态时，保护海漫不受损坏。

3.3防渗排水设计

在防渗排水设计方面，需要综合考虑最高水位差、上下游地基状况与工程实际操作，保证渗漏设施与非渗透底板的渗流区域能够构成上部密闭不透水的边界状况。

4施工技术方法

4.1水闸施工前技术

水利水电工程关系到国计民生，是经济建设社会发展的基础性建设，进行水利工程建设前，需要科学规划与设计，从使用功能目标出发，合理规划，特别是对关键技术的水闸施工，一定要把相关工作考虑周到，严格对各项工作做好系统审核，重点查看水闸技术施工方案是否符合标准与实际需要，各项管理制度是否齐全科学，另外，为了保证施工质量，还需要对施工人员进行审核，确保技术人员数量和素质符合施工要求。进行施工图纸会审时，需要从各个方面论证技术的合理性，保证施工指标有效控制，对以往不足之处进行总结，及时改正、排除隐患，确保施工顺利推进。

4.2水闸施工过程中的技术

4.2.1开挖工程

水闸工程在施工的时候，需要我们加大对影响因素进行控制，如果我们不能够保证工程的质量，就会严重影响工程的质量。就现阶段的工作而言，我们为了开展水闸工程的施工，需要进行开挖工程的施工。开挖的时候，我们需要按照图纸将需要开挖的尺寸，角度等等数据进行规范，并且作为测量人员，我们还应该加大对影响因素的分析，准确测量出工程的实际数据。我们可以根据工程的实际状况编制专门的施工规划，按照施工规划进行施工，采用科学的管理方法进行管理。

4.2.2金属结构工程

金属结构也是水闸工程的一部分，这部分的施工也十分的重要，我们需要再多各方面，加大对金属结构的研究，全面提高工程的质量。金属结构对于这个工程来说起到的是骨架的作用，对于支撑整个工程的正常运转来说具有推动意义。我们在就行金属结构施工的时候，需要加大对施工工艺的研究，此外，还需要加强对材料采购工作进行监管，确保材料的质量合格。最后，我们就需要加强再金属结构施工过程中的监管，确保整个金属结构工程的施工没有问题。如果发生问题，我们也可以对发生问题的原因进行分析，并结合先进的技术进行解决。

4.2.3混凝土工程

水闸工程建设施工对混凝土应用有着较大的需求，所以施工技术人员必须要严格保证混凝土材料的质量。应用定期检查与随机检验相结合的方式对混凝土材料质量进行审核。对关键部位还需要利用钻芯取样的方式进行检验，这样才能保证混凝土结构综合性能满足工程建设需求。

4.3导流施工

4.3.1导流方案

水闸施工导流方案要根据实际进行设计，在方案设计中可以有多种选择，一般设计时，采用束窄滩地修建围堰导流方案。水闸施工现场的地形对施工影响非常大，围堰布置要紧靠主河道岸边进行，保证稳固，但是在实际施工时，岸坡地质并不稳定，易造成坍塌现象，为了保证稳定，就要在技术上进行完善，有效解决此类问题。围堰要选择结构简单及抗冲刷能力大的浆砌石围堰，在进行基础建设时，用松木桩做好周边的加固，同时为了保证稳定性，堰外侧使用红粘土夯实。

4.3.2截流方法

通过多年的实践，我国已经总结出多种施工技术方法，特别是在水利水电工程施工过程中的堵坝技术，已经达到一定的技术标准，成熟的经验为施工提供了良好保证。截流主要是保证施工顺利，施工安全，在方法选择上，对以往经验进行总结的同时，更要查看具体现场情况，根据现场调整设计方案与方法，使截流更加周密有效，不断完善设计思路，为了保证可操作性，可利用模型试验和现场试验做好充分的技术论证，对平堵与立堵进行合理选择，使合龙一次性成功。对土质河床截流戗堤常因压缩或冲蚀而形成较大的沉降或滑移，需要多准备材料，使施工能够顺利，备料量充足是保证一次性施工的前提条件，松软有土质河床，会存在许多软土层，为了保证稳固，就需要在土层上筑好护底工程。找出抛投料物在不同流速及水深情况下的移动距离规律，这样才能保证截流工程中抛投料物的准确到位。

5完善水闸施工技术的管理措施

5.1加大对施工人员的责任和安全教育

水利水电工程的施工离不开各级施工人员的努力，在进行施工时，要对各级施工人员进行考核，确保施工质量与安全。施工班组要制定相应责任制，做好制度落实与执行。施工过程要做好安全教育，确保施工生产安全进行，提供良好的防护保障，对流程生产全程记录。

5.2施工过程质量控制措施

水闸项目开始施工进行开挖，因为断面的面积比较大，所以土石的开挖对工程的进展起到非常重要的作用。而且开挖的质量对总工程的质量也会产生很大的影响。因此，施工过程必须严格按照开始的设计进行执行，保证断面符合施工要求。开挖过大的断面容易造成事故，这时需要用混凝土进行填充。完工后，要严格按照施工图纸进行检查与验收，合格后才能执行下一工序。水闸施工中使用的混凝土，原料是需要进行检查的，原料一旦质量不合格，就会使工程发生质量事故。因此，要对原材料进行严格的质量把关，加大监察的力度，要求相关的人员严格执行规范要求，避免原材料出现问题。

综上所述，我们在开展水闸工程施工的时候，需要结合工程的实际状况选择合适的施工防范，为此，我们还应该加大对影响因素进行分析，确保我们水闸工程的施工拥有正确的施工方案。为了有效保证水闸工程的质量，就需要我们不断的加强开展相关工作的质量。对于我们在开展工作的时候，我们需要对水闸的施工技术进行不断的创新。

参考文献

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[2]杜贝贝，吴金川，贺静.水闸施工过程中的技术措施[J].河南水利与南水北调，2016，07：69-70.