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小型水工建筑设计与施工特点分析吴冬贵

发表时间：2021/6/28 来源：《基层建设》2021年第6期作者：吴冬贵

[导读] 摘要：小型水工建筑物的设计方案和施工质量在很大程度上决定着整个水利工程的实际应用性能，涉及水利规划与勘察、建筑工程材料、岩土力学、水利水文等多个学科和领域。

        武汉市新洲区水利水电勘测设计院湖北武汉 430400
        摘要：小型水工建筑物的设计方案和施工质量在很大程度上决定着整个水利工程的实际应用性能，涉及水利规划与勘察、建筑工程材料、岩土力学、水利水文等多个学科和领域。虽然建设规模较小，但对区域经济增长具有重要意义，因此，对小型水工建筑物进行精心设计，综合运用各种技术手段，提高施工质量，不仅可以保证小型水工建筑物的正常运行，而且可以提高水工建筑物的经济效益确保周围空间的水环境安全。鉴于此，本文主要分析小型水工建筑物的设计和施工特点。
        关键词：小型水利工程；建筑设计；施工特点；分析
        1小型水工建筑物分类
        小型水工建筑物按功能不同可分为一般水工建筑物和特殊水工建筑物。一般水工建筑物包括：拦蓄或形成水库的坝、闸、防水流；具有泄洪功能的闸、泄水道；具有导流功能的进水闸、泵站、取水口；具有疏干水流的输水管道。特殊小型水工建筑物主要包括：小型水电站、过坝设施和港口水工建筑物。
        2小型水工建筑物的特点
        小型水工建筑物与其他建筑物相比具有一定的特殊性。因此，在进行水工建筑物施工时，应充分认识和综合考虑其特点，防止施工中不必要的事故发生。
        2.1施工条件复杂
        小型水工建筑物在施工和日常运行中会受到水与其他建筑物相互作用的影响。施工条件复杂，对建筑物的安全、强度和稳定性有不利影响。因此，在水工建筑物的设计和施工前，必须认真考虑。
        2.2施工难度大
        一般来说，小型水工施工工期紧，施工难度较大。大中型机械设备在水利建设工程中难以使用。此外，小型水工建筑物的施工也面临着水工施工中的截流和导流问题，因此对其施工管理提出了更高的要求。
        2.3季节性强施工
        对于小型水工建筑物，施工过程中的降水和气候环境会影响施工情况。因此，小型水利建设工程具有较强的季节性。在选择施工时间时，应综合考虑实际情况，合理设计施工季节，提高小型水利工程的施工效率。
        2.4工程量大、工期长
        水工建筑施工工作量大，建筑材料需求量大，施工时间较长。一般来说，成都一座小型水工建筑物从开工建设到竣工需要几年时间。在这样一个长期的工程中，既要保证工程质量，又要尽可能提高施工效率，施工人员的责任心和积极性是必不可少的，此外，还要不断创新施工方法和技术，制定科学合理的施工方案，顺利完成施工任务。
        3水闸的设计方法
        3.1水闸选址
        在水闸设计过程中，位置的确定是关键环节。如果选址不合适，不仅会造成工程事故，还会影响后续施工。因此，必须对水闸给予足够的重视。在具体位置上，必须遵循安全稳定的基本原则，确保水闸的使用能满足相关要求。同时，应充分考虑水闸的地质条件。除了保证所选地基承载力足够，还应具有良好的抗渗性。如果找不到符合地质要求的自然地基，可以采取一些技术措施使之满足要求。
        3.2消能抗冲击设计
        这是闸门设计过程中最重要的部分，也是闸功能的前提和基础。在具体设计中，应以护坦、海床和防冲墙的设计为重点。
        3.2.1停机坪设计
        消力池的形式可根据水闸实际流量、上下游水位差、河床地质等条件及长度合理确定，消力池底板的深度和厚度可按有关标准和规范给出的计算方法计算。由于消力池在运行过程中需要承受高速水流的冲击和脉动压力，要求消力池本身必须具有足够的稳定性、强度和抗冲击性，并满足抗浮稳定要求。

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        3.2.2海曼设计
        虽然消力池可以抵消大部分的水能，但由于各种因素的影响，从消力池流出的水流底部流速较大，流速分布难以及时恢复正常状态，产生强烈冲刷。因此，对于护坦以下的河床，应设置覆盖层底部，以防止冲刷对河床的影响。在海洋漫射设计过程中，水流漫射和单宽水流的控制是关键环节。根据消力池末端单宽水流和河床土质条件，结合有关标准给出的计算公式，可合理确定覆海长度。一般情况下，当下游河床局部冲刷较小时，可考虑水平海盖。当冲刷较大时，应采用倾斜海盖或前平后向设计。
        3.2.3防冲墙设计
        结果表明，流经海盖末端的水流仍具有一定的冲刷能力，这将威胁到海漫结构的安全。为了解决这一问题，可以在海底设置防冲墙。无特殊要求时，可采用重力式挡土墙作为防冲墙。设计时应保证坚固顶板顶面与海平面齐平，防冲墙深度可按水闸设计规范中给出的公式计算。
        3.3闸室安全性计算
        从以上分析可以看出，闸室的安全稳定对整个水闸的功能起着至关重要的作用，因此在水闸的设计中，需要对闸室进行相关的计算，以保证其安全性。通过大量相关工程实践的分析，为保证闸室的安全，需要计算以下内容：荷载组合、抗滑稳定、基底应力等。
        4小型水工建筑物设计与施工的改进策略
        4.1施工管理措施的改进
        在小型水工建筑物的设计和施工过程中，施工单位需要严格按照有关法律法规和技术图纸进行管理。为防止施工质量问题，主体工程不得转包。对一些非主体工程需要分包的，要严格考核分包商的相关资质。在管理模式上，建设单位需要按照单位工程和子工程划分小型水工建筑物。只有各分项工程质量合格，才能进行下一阶段的施工。
        4.2加强与设计单位的合作
        新形势下，水利工程建设对技术应用的合理性提出了更高的要求。因此，建设单位与设计单位必须加强沟通，密切配合。设计单位需要通过施工单位了解施工现场环境，施工单位需要通过设计单位了解相关技术的应用方案。只有施工工艺与现场实际情况相适应，才能将技术应用到位，提高施工单位在施工现场的改造能力。从施工单位的角度，要明确咨询内容和重点，相关施工工作要严格按照设计意图进行。一旦发现设计图纸与现场实际不符，应在第一时间与设计单位协调，处理设计方案的变更。对有关的重点工程和隐蔽工程，在施工结束后会同设计单位进行质量检查，确保施工质量达到设计预期。
        4.3加强施工管理
        在施工管理方面，施工单位应首先明确现场操作人员和技术人员的管理权限和岗位职责，用责任管理带动作业管理。工程投入施工前，应提前组织现场施工人员进行技术交底，将施工图中的各项技术一并了解。一旦发现施工图中有问题或技术方案，要第一时间咨询设计单位，最后完成现场签证。技术交底完成后，要总结各分项工程的施工内容，明确各分项工程的技术要求。在实际工程施工中，要严格检查所用建筑材料，避免劣质建筑材料注入施工现场。为防止人为因素造成的施工质量问题，施工单位需要做好技术复核工作，合理使用各种施工工艺。
        结语
        综上所述，小型水工建筑物虽然规模较小，但具有所有水工建筑物的特点。在设计与施工中，设计与施工受自然条件制约大，质量要求高，设计与施工难度大。只要围绕有关设计标准和规范进行详细的地质勘探和科学的设计，就可以保证设计方案的适用性。但施工不一样，不仅施工条件复杂，而且安全风险高，因此施工管理非常重要。本文进行了较为深入的分析，当然也可能存在不足之处，希望与业内同仁共同探讨，共同进步。a
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        作者信息：吴冬贵，4201051971****4224。