湖北水总水利水电建设股份有限公司 湖北武汉 430000
摘要:水利工程中的水闸发挥着重要作用。随着使用年限的增加,水闸在使用中会伴随着隐患,因此在采取科学合理的除险加固措施。除险加固施工工艺要统筹分析相关因素,确保加固方案的安全、经济并符合相关要求,保证结构的安全性、适用性和耐久性,确保水闸除险加固后可以充分发挥工程效益。
关键词:水利工程;水闸;除险加固;施工工艺
0引言
水闸作为低水头建筑物在水利工程中通过挡水、泄(引)水调节水位、控制流量的作用。水闸随着使用年限的增加,如果缺乏合理的保养,受环境与人为因素的影响,会伴有隐患。选择合理除险加固施工工艺可以避免不必要的影响。针对病险水闸采取的除险加固方案要结合病险类型、技术条件等,结合实际情况采取适宜的维护措施。
1水闸的病险分析
水闸在使用中会伴随着多种问题,会存在多种病险,病险水闸的种类归纳为以下几个方面:
水闸的防洪(挡潮)标准难以满足要求,如提闸过水时,泄流排涝能力不足,单宽流量超过了下游河床的抗冲刷能力。闸室因顶高程受限,会引发河水倒灌。部分水闸的建成年代已久,当时还缺少统一的标准,由于当时客观条件的制约,水文资料模糊或者不准确;另外由于防洪规划发生调整,局部地区出现了下沉现象,闸室高程不足难以满足防洪防潮的需要。
闸室的稳定性难以满足安全的要求。部分水利工程发生区域性沉降,闸体发生不均匀沉降,这导致闸室本体的抗滑、抗倾以及抗浮安全系数难以满足的规范要求,闸基发生破坏,工程的安全性和稳定性发生变化。闸室的消能防冲设施发生老损。由于管理体制的不完善,许多病险水闸存在闸下没有设消能防冲设施或设施发生损毁现象。水闸的闸基连接段发生渗Á流破坏。闸基和堤防护坡出现基础淘空、管涌、流土等现象,引发渗透。
部分水闸受当时技术与经济条件的制约,混凝土构件的标准不高,配筋量较低,再加之当时施工工艺的限制,发生碳化、开裂、脱落等现象,为此,针对水闸要检查强度与碳化情况,以确定混凝土结构的老化破损程度。
2水利工程水闸除险加固的施工方法
2.1土方开挖
针对土方开挖,可以采用分层分级自上而下的方式,还要结合土质的特点放坡,平台面积要留足。每层的开挖深度加以控制,以防发生坍坡现象。在开挖施工中,要依据测量进行放样,开挖边坡要依据设计的工艺,以防止坍方的扩大。为了保证基坑施工的可靠性,要还保证排水效果。排水可以采用潜水泵。在闸室周边开挖,以保证排水效果,还要设置足够容积的集水坑,便于基坑的水全部汇到集水坑。水闸土方开挖时,先开挖闸室段,再开挖上下游连接段,特别针对现状村庄道路边坡开挖过程中的边坡稳定,先设置沉降观测点,分层分级开挖,最后喷射素混凝土防止坍塌滑坡。
2.2闸底板、铺盖、护底、护坦施工
施工方案要考虑到工程的结构特征,还要结合进度。施工中可以先浇筑闸室底板,然后完成铺盖、护底、护坦,这些工序要依次穿插完成,跳块浇筑,最后浇筑闸墩,还要依据设计要求对底板墩墙的分缝部位加以处理。基础砼的侧模要保证加固效果。针对直线型构件,如闸室闸墩与顶部的砼结构,可以采用木模,用钢管作为围令加以支撑,并使用对拉螺栓来加固。针对异形构件要采用特殊方法,以保证牢固。当基础得以处理后,检验合格后,摊铺砼垫层,然后安装模板、,对钢筋加以绑扎。针对砼闸砼底板的施工,可以采用混凝土,砼的浇筑采用台阶式法,直接泵送到位。入砼后要平仓,使用振捣器加以振捣密实。闸底板必须采用一次浇筑方式,中间不能发生停顿。针对水闸闸室段底板施工浇筑存在高度差,为保证结构稳定不设置施工冷缝,采取一次性浇筑成型。模板支护采用吊模法支护,使用上下双排螺杆进行拉结加固,每间隔0.5m设置一道拉杆。同时使用钢丝拉结底板内部钢筋进行固定保证模板稳定性。
2.3闸墩施工
闸墩作为水闸最为的关键部位,砼的浇筑要保证密实,还要保证表面质量,因此在施工要对质量加以重点控制。为了消除结构发生变形,针对闸墩浇筑要保证不同闸墩的同步立模,并且要一次浇筑到位。完成立模后,要使用模板对称加以支撑,模板可借助拉杆、拉条等保证加固效果。浇筑操作时,分料入仓要缓慢,还要振捣密实。
在砼浇筑中,顺着闸墩挂上重铅锤,可以观察浇筑中闸墩的偏移情况,可以发现偏差并及时加以处理,有利于确保工程质量。
2.4针对闸门槽的二期砼施工
施工前,要在放置埋件设备的堆场内检查要安装埋件的数量,还要对尺寸加以测量,对埋件加以清扫等。如果发现尺寸超标或存在缺陷要采取措施消除变形超差或制造缺陷存在的影响。针对金属结构的施工,在安装二期埋件前,要检查一期混凝土插筋情况,测量预留二期混凝土的尺寸,在方程式中要控制桩号、控制高程,如金属结构不符合设计图的技术标准,要与项目单位协调。安装门槽埋件前,要检查一期混凝土的预留槽情况,对于一期施工中混凝土存在的预埋件要加以调直,如果预埋件存在缺损或不符合设计要求,要与施工单位进行研究协调,进行补埋。为了保证施工质量,混凝土一期与二期的结合面,要实施凿毛处理。
2.5混凝土防碳化处理技术
该河闸中闸墩、架排等混凝土结构由于多年的腐蚀已经出现严重的碳化问题,下面主要针对混凝土碳化问题进行探究:混凝土碳化就是指空气中的CO2与水泥中的碱性物质相互反应,一系列的物理化学反应的进行会造成材料中的各组分性能等发生较大变化,也就是混凝土的中性化。
对于水闸建筑混凝土结构损坏,修复方法如下:(1)纵横梁裂缝修复。对于宽度≤0.5mm的裂缝,需顺着裂缝的纹理设置一道宽度为10~20mm的凹槽,深至钢筋,并对钢筋表面的锈渍等进行清理,去除钢筋结构和混凝土结构表面的多余盐分,必要时需焊接,保证建筑的稳定性。需在水闸建筑表面均匀涂刷处理剂,并使用聚合物对砂浆中的凹槽处进行充填处理。对于宽度﹥0.5mm的裂缝,择婿立即修复。(2)混凝土脱落。对于混凝土结构脱落或者是钢筋外露的废方,需凿除钢筋保护层表面的混凝土,在防腐去锈后需立模板,浇筑C45高性能混凝土。(3)碳纤维加固。因为水闸建筑长期运行处于水环境中,需要进行加固处理,优化湿固化效果。对此,可在混凝土外粘贴碳纤维布,并进行涂层防腐处理。
2.6对上游干砌块石护坡进行整修灌浆
因为工程建设必须要综合考虑到防洪功能,防洪需求需要适当的墙高和墙的长度,这就要结合气候、雨量等进行计算。该河闸工程在施工现场,施工人员与技术人员进行了全面勘察,对干砌块石护坡施工参数进行确定,明确翼墙边坡比例和边墙的高度、比例。在边墙位置,每间隔10m便设置一道伸缩缝,宽度为20mm,伸缩缝采用0.2×0.5m现浇C20砌混凝土冒石进行封顶,保证挡土墙结构的稳定性,也维护水闸枢纽边坡。在施工中,施工人员将边坡延伸至土基0.5m位置从而形成一道挡土墙的阻滑墙结构,避免挡土墙发生位移。就边坡坡面防护和排水孔需依据水闸枢纽工程勘查结果进行适当的维护。因为该工程的水量较大,则需要做好坡面的排水工作,对此,需要合理设置滤水孔和排水孔。为保证水闸通水正常,需对挡土墙结构进行优化设计,该工程在挡土墙结构中增设了导滤装置,主要有砂、砾石、土工织物等共同构成。
在施工前,需对施工现场进行测量放线,标识出各施工参数,尤其是坝坡设计线,并需按照自然坡度进行修正,可适当削坡。施工人员依据测量标识进行干砌石砌筑作业,由下至上进行作业,需先在底部铺筑一层厚度为100~200mm的碎石垫层,需保证垫层材料分布均匀,各区域垫层厚度一致。
2.7增设水闸枢纽运行管理设施
为实现水闸运行安全,需建立实时监控系统,其中包括视频监视系统、水位监测系统、渠道流量测定系统,对水闸运行状态和运行参数进行监控,并通过远程监控系统进行分析与调控。另外,重点对坝轴线的位移进行跟踪观测,设置视准仪作为工作基点进行沉陷、位移观测。
3结束语
除险加固是保证水利工程水闸安全稳定运行的有效措施。部分水利工程由于年代久远,常年在高负荷运行状态下,构件发生了老化。对水闸实施除险加固,要结合实际,制定出合理的施工方案,立足于经济性、安全性、可靠性,为水闸的可靠使用创造有利的条件。
参考文献:
[1]张敬军.水闸除险加固设计探析——以塔里木引水枢纽除险加固为例[J].湖南水利水电,2017(04):61-63.
[2]杨军.水闸除险加固工程施工组织方案探析[J].黑龙江水利科技,2017,45(05):112-113+172.
[3]杨雪.西大桥引水闸除险加固方案研究及设计分析[D].华北水利水电大学,2017.