基于水闸设计在水库加固中的探讨

何佳明

摘要：在水利水电工程中的水库水闸设计道路上，我国已经具有久远的研究历史，良好的水闸设计有助于提高其在抗洪、排涝、灌溉、挡潮、航运等方面的作用。因此，本文结合我国水库除险加固设计中的水闸设计，对混凝土底板配料、水闸底板以及水闸外部环境进行了简要的阐述。

关键词：水利水电 水闸 设计

引言：

水利水电工程中的水库水闸设计十分关键，它是水库做好抗洪、排涝、给水、灌溉等工作的重要设施。因此，在进行水库水闸设计时，必须结合具体的工程情况进行水闸底板、闸墩、止水设施等设计。然而，由于水利工程中的水闸工程结构构造复杂，设计师在进行水闸设计时尤其应当注意结合现场环境，设计出合理、优质的水闸布局构造。因此必须确保前期搜集的资料的准确性及完整性，才能保障水庫水闸设计的准确性，促进工程项目的顺利开展与施工，加强对水闸的设计、施工质量控制，确保闸门运行的安全性及可靠性，真正发挥水利水电工程抗洪、排涝等作用。

1、除险加固中的底板混凝土配料控制

1.1 混凝土生产

在水库除险加固中，混凝土生产体系必须在水利工程使用前对其进行校核、保养，在保障计量准确性的同时，从根本上保障混凝土材料配合比始终满足施工要求，通常混合料、水、水泥允许偏差在2%左右，砂石为3%左右，外加剂为 1%左右。在这过程中，除了砂、水、粉煤灰及石是使用自动计量体系外，减水剂必须使用天平称量对盘料用量进行审核，再进行备用装袋。另外，在施工现场混凝土配料中，通过严格控制配料用量，在机械搅拌中，必须遵循施工顺序，先加碎石，再添加水泥、粉煤灰，最后再添加水、砂进行搅拌。搅拌时间，通常根据投料到材料完成进程，让搅拌时间始终控制在2min 以上，抗渗防裂搅拌时间始终在 2.5min 以上。

1.2 混凝土出料

在水库除险加固中，混凝土出料随拌合物温度、坍落度以及混凝土拌合质量，避免生料输送造成的不良影响，从而进一步保障浇筑质量。在施工中，又有如混凝土底板舱面较大、用量较多，一般使用混凝土泵送的方式，进行泵送。在泵管安装中，为了保障施工效益，必须杜绝直接支撑在模板、钢筋以及预埋件上，同时每隔一段距离用钢筋支管进行固定；为了有效防止堵管，保障工程正常出料，在管道没有漏浆漏气的过程中，尽量不用软管、弯管。另外，在混凝土泵送前，通过清水让管道足够湿润，再拌制 1：2 的砂浆润滑输送管内部以及混凝土泵，在这过程中，通常使用分散性布料，对水泥砂浆进行润滑。

1.3 混凝土浇筑

在水库混凝土浇筑中，为了保障浇筑质量，管理人员必须对前场、后场进行有效协调，使用对讲机对现场施工时间及浇筑速度进行正确调配，从而促进混凝土浇筑过程连续、紧张、有效的进行，再安排专人对混凝土塌落度、入仓温度进行正确测定，同时保留压块组数。为了保障混凝土仓内没有钢筋、模板、杂物、预埋件影响，在浇筑前，必须按相关工序做好准备，在质量检查的过程中，做好浇筑记录工作。另外，在底板浇筑前，为了保障底板质量，必须正确划分施工范围，遵循混凝土浇筑由远到近、由西向东的原则，根据混凝土施工顺序、厚度、方向进行分层施工；必须注意的是上下层浇筑间歇时间，必须在混凝土初凝时间以内。

1.4 混凝土振捣

在水利工程混凝土振捣中，振捣必须从浇筑下端开始，在逐渐上移的过程中，从根本上保障施工质量。在底层初凝前，进行面层抗裂防渗施工。在灌筑施工完毕后，通过插入式振捣器，让混凝土和振捣表层重合；操作时必须做到慢拔快插、均匀排列、上下抽动，且逐点移动，直到混凝土表层振捣均匀为止。通常情况下，插入式振捣时间，以混凝土表层没有气泡为准。

2、水闸底板以及外部环境控制

2.1 水库除险加固中的水闸底板分析

目前，我国水利工程针对混凝土底板结构，允许存在一定程度的裂缝，同时对宽度有一定的约束，裂缝宽度一般为 0.2～0.3mm。在裂缝控制中，变形的约束应力由于结构环境影响，只有当变形得到一定程度的满足时，约束应力才能得到有效控制。在整体性自由状态下，自身结构不会产生约束应力。原则上允许作为水利工程结构建造的变形条件，在实际工作中，由于整体性自由的状态不可能随意做到，因此，必须在释放变形、降低约束的过程中，让工程约束应力尽量降低。当水利工程结构出现全约束形式时，使用具有足够拉伸和强度的结构材料，避免伸缩缝开裂，即限制性原则。通常限制性原则必须具有足够的强度，在允许原则的范围内，拥有足够的变形空间。混凝土裂缝作为建筑施工最常见的现象，为了有效防止裂缝造成的不利影响，必须加大设计、运行、材料及维护的研究力度，在不断完善施工技术的同时，以限制性原则为主体，从根本上做好结构施工。

2.2 水库除险加固中的外部环境控制

在水库防险加固中，由于水泥水化热影响，通常在 1～3d 的水泥水化中就可以产生 50%的热量，或者更多；当工程达到最高温度时，由于自身因素影响，随着热量散发，逐步降温，直到和环境温度一致。在体积混凝土施工中，由于热量存储，让外部温度低于内部温度，从而让内部出现峰值。在混凝土升温结束后，散热阶段和混凝土散热条件不同，在外界环境和混凝土接触中，由于散热条件良好，热量很容易挥发；相反内部条件由于散热能力较差，使得混凝土降温后造成内部温度高于外部温度，形成混凝土温度梯度，从而导致变形。当内部膨胀受到外部限制影响时，外部收缩由于内部约束影响，从而产生内部拉应力。当混凝土拉应力达到水库拉应力极限时，裂缝随之产生。在初期阶段裂缝较细，随着时间以及外部应力影响，不断变深、扩大，进而出现贯穿现象。在表面温降、寒潮影响中，由于自身结构影响，使裂缝逐渐加深。因此，在水闸设计中，必须根据施工环境、施工条件，对水泥用量、品种、浇筑以及温度进行有效控制。

在混凝土水分中，大部分水分是在浇捣过程中蒸发，由于水泥硬化、凝结影响，使混凝土不断进行变形、缩小，从而形成干缩现象。在此过程中，由于水分蒸发总是由表向里，使内部水分蒸发速度、程度总是小于表面，收缩增大；受内部混凝土影响，当拉应力产生时，表层混凝土增加，干缩性裂缝产生。由于混凝土环境以及养护过程对干缩具有直接影响，因此，在材料选用中，尽量使用级配好、骨料密度大。弹性高的粒径，从而不断缩小干缩裂缝造成的不良影响。在这过程中，水灰比和施工材料化学成分作为混凝土收缩的主要因素，水灰比和混凝土干缩成反比关系；当水灰比低于 0.35时，干缩与自身收缩一致，必须认真考虑；当水灰比高于 0.5 时，干缩比和自生收缩可以忽略不计。

3、结语

总之，在水库除险加固中，水闸设计受各种因素的影响，但由于各因素彼此独立，因此，在水闸设计中，必须按水库工程施工要求，在做好混凝土配料、底板分析以及外部环境控制的同时，结合国内外水库防险加固设计经验、技术，对自身进行完善，从根本上增加水库除险加固设计经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]水库除险加固中水闸设计分析[C].全国水工金属结构安全、除险加固技术及运行管理（经验）研讨会论文集，2011：45-46.

[2]李振.水库除险加固中水闸设计分析[J].城市建设理论研究，2012，（14）.