水利工程中水闸施工技术的应用与管理措施研究

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

史 伟 袁 超

东平湖管理局东平黄河河务局 山东泰安 271500

摘要

水闸是水利工程的关键组成部分,其施工质量直接影响水利工程的安全运行和综合效益。本文在分析水闸施工技术主要内容的基础上,以某水闸工程为例,重点探讨了围堰施工、混凝土施工等关键技术的应用,剖析了施工难点并提出针对性解决措施。同时,文章从施工准备、进度管理、质量管理、安全管理、后期养护等方面系统总结了水闸施工管理的主要内容与措施。针对水闸施工技术应用与管理中存在的不足,提出加强前期勘察设计、优化施工方案,强化施工过程精细化管理,建立健全质量安全管理体系,重视新技术新工艺应用等改进建议。


关键词

水利工程;水闸;施工技术;施工管理;围堰;混凝土

正文


引言:水闸是水利工程中的关键性建筑物,在防洪、灌溉、发电、航运等方面发挥着重要作用。水闸工程规模大、结构复杂、施工条件差,对施工技术和管理水平提出了较高要求。近年来,随着一大批大中型水闸工程的建设,积累了丰富的水闸施工技术与管理经验。系统总结水闸施工技术的主要内容,分析关键技术在实际工程中的应用,探索施工管理的科学方法,对于提升水闸工程建设水平,确保工程质量安全,具有重要意义。

1水闸施工技术的主要内容

1.1水闸临时围堰施工技术

临时围堰是在基坑四周修筑的挡水结构物,可阻隔地表水和地下水侵入施工区域,为水闸基础施工创造良好的工作环境。常见的围堰类型有土石围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土围堰等。围堰施工需要因地制宜选择围堰形式,合理确定围堰断面尺寸,采用科学填筑方法,加强变形监测与质量控制。尤其是软土地基上的围堰,应重视围堰渗漏、整体稳定性等问题的防治。

以土石围堰为例,填筑材料通常选用粗粒土、片石或块石,应优先采用近距离料源,减少材料运输费用。填筑前应将基础表面清理平整,必要时进行夯实处理。严格控制填筑层厚度和压实遍数,并洒水保持填筑料的适宜含水率。在围堰迎水面铺设反滤层时,应注意反滤料的级配要求,并做好反滤层与围堰的搭接。水泥土围堰墙体应分层填筑,加强振捣密实[1]

1.2水闸基础施工技术

水闸基础工程对其整体稳定性、耐久性至关重要。水闸基础多为沉箱式或桩基式,应根据地质条件、上部结构特点、周边环境等因素进行设计。沉箱基础施工通常采用干基槽法或半干基槽法,浮运沉放是其关键工序,应严格控制底槽高程、沉箱就位精度等参数。需重点做好沉箱外围止水、内部抽水、基坑验收等工作,确保沉箱顺利下沉。桩基础施工对成桩质量要求很高,应严格控制桩位偏差,尤其是偏位桩要及时进行纠偏处理。成桩后须开展完整的检测工作,确保单桩竖向承载力满足设计要求。基础施工还须注重开挖面抛钢、清基、验槽等细节管控。

1.3水闸混凝土结构施工技术

水闸工程中的闸室、闸墩、消力池等主体结构多为钢筋混凝土结构。大体积混凝土是其施工的技术难点,应采取缓凝减水、降低水化热、二次振捣、保湿养护等综合措施,防止混凝土温度裂缝。混凝土材料选用应优选高标号水泥、中粗砂,粗骨料须洗净并控制粒径[2]。宜选用性能优良的减水剂、引气剂,提高混凝土工作性能。应优化混凝土配合比,严格拌合、运输、浇筑等工序的操作规程。钢筋绑扎要求保护层厚度均匀,接头搭接长度满足规范。模板支撑体系搭设应确保刚度、稳定性,混凝土侧压力验算是其重点。应明确混凝土浇筑分层厚度与振捣时间,采用平仓法浇筑,避免离析、蜂窝、露筋等质量缺陷。

1.4导流和截流施工技术

导流是在基坑施工前和施工中将基坑迎水面的水体改道,降低基坑水位的过程。水闸施工常采用分期导流法,应通过导流方案比选,优选基坑布置与开挖顺序。严格控制基坑迎水面坡度,采取铺设砂石垫层、反滤层等防冲措施。截流工程直接影响枢纽主体工程实施,应在汛期来临前完成,并预留一定安全超高。应根据水文情势和截流物料特性优选截流方式。采用土石围堰截流时,可利用汛期前的低水位时机,组织大型机械设备抢运抛投,或者在两岸先期修建子堤,再进行主河床围堰填筑与合龙。

1.5金属结构施工技术

水闸金属结构主要包括闸门、启闭机、检修门等设备。闸门制作安装应重视预埋件定位精度,焊接变形控制,止水装置灵活可靠。闸门的吊装、精调、试运行等环节须严格把控,确保闸门开启灵活,关闭严密。应提前做好预埋件与二次灌浆的留槽处理,避免与土建施工发生冲突。选用优质的防腐材料,结合构件的使用环境,合理确定防腐蚀等级。加强金属结构安装过程中的安全防护,如高空作业的坠落防护,焊接作业的防火防爆管理等[3]

2某水闸工程水闸施工技术应用案例分析

2.1工程概况

某大型水闸工程,总净宽70.0m,最大工作水头18m。共9孔,采用弧形闸门,设计单宽流量780m3/s。工程地处湿陷性黄土地层,岩溶发育,给水闸施工带来不利影响。水闸主体采用扩大式双闸室、重力式闸墩布置形式,闸底板最厚达4.5m。左岸设有船闸,中间有交通桥跨越闸区。

2.2围堰施工技术应用

本工程围堰采用钢板桩围堰形式。在基岩面以上采用Ⅳ级钢板桩,入岩段采用Ⅲ级钢板桩。通过静压振拔工艺确保桩体垂直度,控制单桩贯入度。在围堰合拢段,采用人工清挖与水下电锯切割相结合的方法,确保围堰的封闭性。围堰内侧采用高压旋喷桩防渗帷幕与塑性混凝土防渗墙相结合的方式进行止水。通过堆载预压、真空固结等方法加固地基,提高围堰整体稳定性。围堰拆除采取边抽水边分层开挖的方法,严格控制开挖进度,确保基坑安全[4]

2.3混凝土施工技术应用

该工程闸室、闸墩均采用大体积混凝土结构。通过在混凝土中掺加粉煤灰,降低水泥用量,减少水化热温升。采用分层浇筑工艺,层厚控制在50cm以内,表层混凝土振捣采用大频率振动棒,下层采用附着式振动器,确保振捣密实。在大体积混凝土表面覆盖草帘并洒水,在内部预埋冷却水管,形成自动喷淋系统,有效控制混凝土内外温差。加强混凝土标养、同条件养护试块的管理,及时掌握混凝土强度发展规律,合理把握拆模时机。通过微膨胀混凝土、高性能减水剂等使用,提高混凝土抗裂性能。

2.4施工难点与解决措施

⑴ 闸底板与闸墩交接处易形成应力集中,产生裂缝。采取在接缝处设置马牙槎、钢筋网片、聚丙烯纤维等措施,提高结构整体性,消除应力集中。

⑵ 启闭机基础埋件定位难度大。采用全站仪与经纬仪联合测量,多次校核,确保埋件的平面位置、标高及预留孔洞尺寸准确。

⑶ 弧形闸门安装精度要求高。采用组装法施工,弧形段分3次吊装。闸门就位后动态监测其变形数据,及时调整闸门姿态。

⑷ 湿陷性黄土地层易发生墙后差异沉降。通过在闸墩后墙开挖1.52.0m深的反滤层沟槽,回填级配砂砾石,有效截断地下水,控制地基湿陷变形[5]

3水闸施工管理的主要内容与措施

3.1施工准备与进度管理

施工准备是水闸工程有序实施的前提。应编制详细的施工组织设计,系统策划技术方案、机具物资配置、场地临设规划等内容。组建精干的项目管理团队,落实岗位职责。加强施工测量控制网布设,确保水闸主体轴线、高程基准的准确性。做好技术交底,组织施工人员进行方案学习与安全教育。以施工进度目标为导向,科学编制施工总进度计划,细化分解施工任务量。及时优化调整施工计划,协调各工序紧密衔接。加强施工现场人机料的统筹管理,保证物资、设备的合理储备。严格实施奖罚措施,调动各方面积极性,狠抓进度目标落实。

3.2施工质量管理

水闸施工质量事关工程安全运行和社会效益。应建立健全质量管理体系,落实“三检制”。严格执行施工技术标准,强化原材料质量验收把关。加强施工试验与测量复核,及时发现并处理质量隐患。做好隐蔽工程验收、质量等级核定等工作。强化第三方检测,提高质量评定的客观公正性。创新质量检查方法,采用无损检测技术,提高质量缺陷识别能力。建立质量责任终身追究制度,将质量管理责任落实到人。

1水闸施工现场质量巡查要点

项目

内容

钢筋工程

钢筋规格、数量、接头位置;保护层厚度;网片搭接长度等   

模板工程

模板尺寸准确性;支撑体系稳固性;预留孔洞、预埋件位置;止水措施等

混凝土工程

原材料质量;配合比;拌合物性状;运输、浇筑及振捣;养护条件;外观质量等

金属结构

预埋件定位偏差;构件制作精度;焊接变形控制;防腐层完整性等

3.3施工安全管理

水闸工程施工规模大,涉及高空、水下、起重吊装等高风险作业,极易引发安全事故。应严格执行安全生产法规,落实安全管理主体责任。制定完善的安全技术措施,配备齐全的安全防护设施。强化安全隐患排查治理,实现闭环式管理。加大安全教育培训力度,提高全员安全意识。严格特种作业人员持证上岗,规范各工种安全操作规程。做好汛期安全度汛方案演练,提高防汛抗洪应急能力。投入足够的安全管理费用,为安全生产工作提供有力保障。制定可操作的安全奖惩机制,调动一线人员参与安全管理的主动性。

3.4后期养护与运维管理

水闸工程建成移交后,做好后期养护与运维管理是发挥其综合效益的关键。应建立工程跟踪观测制度,加强对闸室变形、闸墩应力、闸底渗流等关键指标的长期监控,及时掌握结构的工作状态。定期开展水闸安全检查,对闸门启闭机、止水装置等金属结构进行检修养护。加强水工观测资料的分析研判,预测水闸运行风险,制定风险防控措施。组织开展水闸调度演练,完善工程标识标牌,提高抢险救灾能力。推广应用物联网、大数据等新技术,建立智能化运维平台,提高管理的信息化水平。做好技术档案管理,总结水闸运行经验,为同类工程建设提供借鉴。

4水闸施工技术应用与管理的改进建议

4.1加强前期勘察设计,优化施工方案

前期工作是水闸工程顺利实施的基础。应深化工程地质勘察,查明地基土的湿陷性、遇水软化程度等特性参数,优选地基处理方案。结合枢纽布置形式与泄水流态,通过水工模型试验,优化水闸型式、尺寸与布置方案。改进施工图设计深度,加强设计图纸的审核把关,提高施工图的科学性与可行性。积极筹划施工导流方案,论证施工进度计划,为施工组织创造有利条件。充分吸收同类工程经验教训,优化施工工艺,合理配置施工机械,编制多方案施工组织设计,为施工承包人优选方案提供参考。

4.2强化施工过程精细化管理

施工过程管控是保障工程质量安全、进度、投资目标的核心环节。应严格执行施工技术规范,加强原材料检验检测,落实“三工序”“三检制”等质量保证措施。创新质量督查机制,聘请第三方咨询机构,客观评价工程质量状况。坚持“管生产必须管安全”理念,严把安全生产关口。定期组织施工安全大检查,消除事故隐患。强化施工进度过程控制,优化人力、材料、设备配置计划,确保关键工期节点目标不逾期。加强施工过程投资管理,实现施工成本精细核算,严格进度款拨付,坚决杜绝资金挪用。规范工程变更程序,严控设计变更,从源头遏制超概行为。

4.3建立健全质量安全管理体系

健全的质量安全管理体系,是确保工程质量安全的重要保障。应明确各参建单位质量安全职责,签订质量安全责任书,形成纵向到底、横向到边的质量安全管理网络。制定科学合理的质量安全管理制度,建立质量安全档案,确保管理工作有章可循、有据可查。加强质量安全监督队伍建设,配备足够的专职监督人员,提高监管的覆盖面与有效性。强化施工质量安全行为管控,加大违规责任追究力度,强化质量安全考核,将质量安全管理与履约评价、业绩考核等挂钩。通过质量安全标准化达标活动,提升项目质量安全管理水平。

4.4重视新技术新工艺应用

科技进步是提升水闸工程建设水平的不竭动力。应及时收集国内外先进施工工法,针对性引进高新技术,解决制约工程建设的技术难题。积极采用新型防渗材料,提高水闸抗渗性能。研发高强高性能混凝土配制技术及裂缝控制技术,满足不同施工条件下的质量要求。推广应用BIM、物联网等信息化技术,实现工程建设全生命周期管理。加强施工装备的更新升级,淘汰落后设备,提高机械化施工水平。鼓励施工工艺创新,对新工艺应用中的关键工序进行工法化总结提炼,固化推广先进施工经验。加大科技投入力度,设立科技攻关项目,为关键技术研究提供资金保障。

结语:

水闸工程建设是一项复杂的系统工程,涉及勘察设计、施工组织、质量控制、安全管理、技术创新等诸多方面。工程建设各参与方只有树立精品工程意识,坚持标准化施工,实施精细化管理,严格质量安全监管,才能确保水闸工程的投资效益和社会效益。本文在分析水闸施工关键技术、总结典型案例经验的基础上,提出了加强施工组织管理、健全质量安全体系、创新技术工艺等建议,对于提升水闸工程建设管理水平具有一定的指导意义。

参考文献:

[1]邓卫民.水利工程中水闸施工技术及管理研究[J].珠江水运,2024(3):29-31.

[2]苏志强.水利工程施工中水闸施工技术的应用及管理措施[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2024(7):0021-0024.

[3]李渊.水利工程中水闸施工技术的应用与管理措施研究[J].价值工程,2024,43(27):30-32.

[4]施亮.水利工程中水闸施工技术及管理研究[J].中文科技期刊数据库(文摘版)工程技术,2024(7):0187-0190.

[5]陈冲.信息技术在水利工程管理中的应用研究[J].工程建设(维泽科技),2024,7(1):36-38.

 


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