关于河道除险加固工程中水闸的设计及运用分析

刘苗苗

廊坊市禹达勘测设计有限公司 河北廊坊 065000

1 工程概括

某闸桥位于临泉县宋集镇古河本干上，能够对周边的314km²的流域面积进行控制，蓄水量能够达到270万m3，排涝流量可以达到192m3/s，能够对周边2.7万亩的土地进行灌溉，改善周边农田约31.4万亩，而原闸桥由于长期运行，导致交通桥、闸门、启闭机房等出现破损老化，已经对自身的安全和正常使用产生的影响。根据安全鉴定报告分析，该桥为4类闸，出现了严重的老化，带病运行过程中可能会出现一些危险隐患。主要结论如下：因闸桥不能正常运行，影响水闸的泄洪能力，而且混凝土局部区域出现脱落的情况，产生裂缝和空洞，质量较差。闸基主要为冲积粗沙，具有较强的透水性，在实际使用过程中出现了严重的渗漏和流土等问题，闸边绕渗较严重，对各工况进行计算，闸基抗滑稳定安全系数无法达到规范要求。基底应力最大值和最小值之比无法符合规范。在设计过程中，抗滑稳定性不足，闸门的门叶、门轴和支撑部位多出现锈蚀，无法灵活的转动，止水效果差，严重漏水。

2 河道除险加固工程中水闸的设计和应用

2.1 加固设计的要求的细则

2.1.1 设计内容

依照规范要求，闸桥底板高程、单孔宽和总孔数分别设定为29.5m、6m及5孔，闸室使用开放性的结构。在设计的过程中还需要在闸墩顶部设计做交通桥，桥面为7m，高程设定在37m。闸墩上部设有钢筋混凝土排架，排架上设有启闭机，启闭机对该闸门进行启闭，在设计的过程中上游在闸室前设置钢筋混凝土铺盖并进行防渗，下游位置设计一个长度约17m、深度在0.9m的消力池[1]。

2.1.2 现场测绘

在设计准备工作中，需要通过测绘技术进行现场情况的测量，比如GPS-RTK技术，在系统当中录入控制点和坐标，对横纵面设计坐标和各个所需控制点坐标进行测量。在实际应用的过程中，保证各流动站和监测区域接收到相应的测量信号，与实际情况相结合，对高程和地形坐标参数进行转换，可以保证测量获得的数据的可靠性和精准性。了解现场的具体情况，并且进行对应的选择和设计。

2.1.3 水闸选址

在闸址位置选择方面，主要是选择在地质条件较好的天然地基上，对基础施工费用进行控制，节约投资，并且保证重建后的闸体与设计相吻合，尽量使用原闸址，以便交通、管理、供电等方面的有效控制，让工程投资和占地情况减少。因此综合分析考虑在原址进行重建，重建闸桥位置在原闸下游20m处，避免对周边路桥和环境产生影响[2]。

2.1.4 水闸设计

在闸室设计的过程中，需要确保闸基和两岸连接建筑物的稳定性，让土体的抗渗性能提升，防止水位差较大条件下水闸产生渗透变形等情况，对水闸主体工程的建筑安全性产生影响，另外还需要注意在闸址选择过程中，对上下游水位差、水文地质条件、闸室和两岸连接物的分布情况进行综合化的考虑，采取合理的方式进行排水设计、闸基处理，确保建筑物设计合理，保障建筑物的使用安全。通过对闸室、翼墙等结构的合理设计，提升地基的承载力，保证水闸设计结构的刚度和强度，综合化地对各个层面进行设计，保证水闸服务河道水利的施工质量，以及造型的美观性，加强环境保护。

2.1.5 工作闸门设计

闸门设计的过程中，需要对抗渗稳定性和抗滑性能进行综合的考虑，保证闸门能够承受上下水位差产生的水平推力，防止闸门出现向下游滑动等情况，影响整个水闸的稳定性。根据方案比选，该闸桥闸门设计过程中，门型使用的是露顶式平面定轮闸门，该门体的截面使用焊接构件主材为q235b。

2.2 施工要点分析

2.2.1 合理控制底板混凝土的配料

为了保证计量准确性，在使用混凝土进行生产前，需要注意加强原材料的配比控制，通常对水、砂浆等进行储运，通过自动化的方式进行计量，对减水剂等的用量进行称量备用，装袋处理。在实践当中严格依照规范要求进行投料，依照碎石、水泥、减水剂的顺序进行投料，保证混凝土在搅拌过程中时间在两分钟以上，并且适当加入一些防渗纤维。为了保证混凝土的浇筑质量，在出料时需要对混凝土的拌和温度和坍落度等进行检测，观察拌和的质量，避免出现生料运输等情况。通常而言，底板仓面普遍较大，混凝土的用量也相对较多，在此条件下需要注意通过混凝土输送泵来完成混凝土的输送工作。在泵管安装过程中，不能直接在模板和预埋件上进行支撑，需要间隔一定的距离使用钢筋支架进行固定，以避免漏气或者阻管的情况，保证出料的有效性，在输送过程中避免大量使用软管和弯管。

2.2.2 重视水闸底板混凝土的裂缝控制

在水泥水化的过程中会出现大量的热量，这些热量无法快速散发，在内外温差较大的情况下，导致出现裂缝，而出现大量裂缝会导致施工质量下降，需要综合的进行分析和处理。在混凝土结构分析的过程中，裂缝处理是非常重要的，需要重视对裂缝的出现和宽度进行限定。不同区域在裂缝宽度方面的限定标准不同，在全自由的情况下，结构往往不产生约束应力，不会出现裂缝，但是会导致自由变形的情况出现。

2.2.3 重视闸体填筑施工过程

为了确保闸体填筑的工作能够有效进行，需要对填筑工作的细节进行分析，合理地进行工作面的划分，以便保证闸面上各种施工机械的有效应用，使强度提升。在实践中，需要注意各种施工设备的型号数量各不相同，如果设计单元太小，会导致车辆在卸料、碾压等相关施工中出现困难，如果单元过大，会导致单元总数减少，对各个单元的循环利用产生影响。在工程填筑过程中，需要注意进行综合性地分析，合理进行工作面的划分，保证区内单元流水循环、作业区流水循环的有效进行，保证施工效率。

3 结语

总而言之，在本次水闸设计的过程中，通过对水闸各部位的设计和施工要求进行分析，了解水闸周边的具体环境情况，严格依照规程要求进行设计，另外还需要重视加强水闸的应用，采取合理的措施进行管控，保证水闸设计和施工的稳定性。