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新疆水利设计院浅析新疆地区水利工程的水闸设计

50次    来源:北山设计    2021.07.20

在新疆地区的水利工程中,作为水工建筑物的重要组成部分,水闸设计在水利工程建设中起到了重要作用。水闸除了能够控制水位,还起到控制流量的作用。由于新疆地区属于寒冷地区,其水闸设计必须具有抗冻性。本文新疆水利设计院以新疆地区的水闸设计为研究内容,分析探讨了自锚式一字型水闸的设计,希望能够与同行业人士相互交流借鉴。

 

 

一、水利工程建设中水闸的选址原则

在水闸建设过程中,水闸的选址是非常关键的环节。分析已建水闸工程的失事,其主要原因往往是闸址地质条件不好,或虽然经过人工处理但仍未处理好,属于不良人工地基,导致水闸失稳、渗透破坏或者冲刷破坏。水闸选址的原则是水闸稳定安全、能够较好地满足水闸的使用要求、水流流态稳定、水闸便于管理、造价经济。针对上述情况,在满足水闸使用要求和管理的情况下,水闸在选址时应根据水闸的地质条件和水文条件选择地质条件良好的天然地基,最好是选用新鲜完整的岩石地基,或者是承载能力大、抗剪强度高、压缩性低、透水性小、抗渗稳定好的土质地基,如果在规划选址的范围内实在找不到地质良好的天然地基,只能对天然地基进行技术处理。对地基进行技术处理的造价是较高的,一般占总造价的20%~40%。经过技术处理的水闸地基如在施工或管理等方面不规范,容易导致地基破坏,最后致使水闸失事,所以在水闸选址的时候应综合考虑各种情况,选择良好的天然地基。

 

二、水利工程中的水闸施工的技术分析

1、施工前期准备

水闸施工前期准备工作充足,则可以保障水闸施工高效的开展,也为水闸施工打下良好的质量基础。施工单位在施工之前要做好各项工作的检查,对施工材料、施工技术、施工设备以及施工方案等进行详细的复查,保障施工前准备工作的质量,以免在正式施工之时出现问题,从而影响施工的进度。还要对施工中的各项管理制度进行详细的检验,保障管理制度的合理化和科学化。

2、开挖工程

土方开挖必须严格按照要求,确保开挖土石方质量。首先要确立好中腰线位置,以此为标准进行施工,确保开挖断面大小符合要求。在开挖工作完成后,应组织相关施工人员依照设计标准进行验收核实工作,保证质量合格。而开挖工程的关键在于开挖断面的控制,开挖断面过大则会造成灌注混凝土的浪费,经济成本大幅提高;开挖断面过小则无法保证水闸的强度,也就无法顺利完成挡洪泄洪的任务,因此在开挖工程须严格遵守中腰线施工的原则,并时常与设计单位沟通完全按照设计顶下的参数来进行。

3、混凝土工程

水闸施工的河面一般较宽,断面较大因此施工过程对混凝土的需求量往往很大,因此必须认真完成混凝土原材料的前期预算及中期施工质量控制工作做到全盘检测和随机抽样检测的有机结合,并注意观察混凝土质量的使用规律后续以此为指导对混凝土材料的购买加以控制。在混凝土的配比方面,以科学配比为指导,保证混凝土的强度要求达到设计规范,水闸施工中的各部位必要时还要随机钻芯取样,进行试验测试其疲劳强度等指标,如不达标须停止进行重新配比,最大程度上保证水闸混凝土部位的强度和使用寿命。

4、金属结构工程

在水闸的施工中,与混凝土结构的施工严格遵守设计参数一样,金属结构部位的施工同样要严格按照相关的技术标准和规范来进行施工指导。这其中包括相关原材料和加工配件及安装流程等控制工作。在金属结构的工程施工中,要采取厂内生产和现场安装,整体运输和散件运输有机结合以期降低生产运输成本。金属结构的生产厂家须是有多年生产经验并取得相应资质的,唯有如此方能从源头保障,即便如此在架构施工前还应对金属材料进行样品检测及随机抽查,确保万无一失。另外在安装水闸门槽预埋件时,一定要制定合适的施工工艺措施,时刻观测焊接过程的变形情况,并及时进行矫正,保护金属结构施工的流畅性。

 

三、水利工程中的水闸的设计研究

1、实行消能防冲方法,水闸消能防冲工程设计包括计算工况和消能防冲设施形式的选择,消力池(深度、长度、底板厚度)、海漫长度,河床冲刷深度计算和跌坎计算消力池(深度、长度、底板厚度)、海漫长度、河床冲刷深度计算和跌坎计算在很多专著中均有较为明确实用的计算方法。但如何准确选择计算工况,如何选取消能防冲设施等方面论述得不多,同时很多水闸因计算工况的不准确导致工程设计标准偏低,消能防冲设施形式选择不当导致消能防冲设施经常冲坏。

一般来说,水闸消能设计的控制工况是:保持闸中最高蓄水位,宣泄上游多余水量,下游水位取下限值。此种工况下闸门的初始开启度,往往是消力池深度计算的控制因素。水闸防冲设计的控制工况是:水闸泄放最大设计洪水流量,相应下游水位最低。但闸上最高蓄水位是多大?闸下水位下限值又是多小?闸门的初始开启度是多少?对于某类水闸来说值得深入探讨。由于人类活动加剧,气候环境变迁,使得水文规律发生了巨大的变化,有些认为不可能的设计工况,在水闸运行一、二十年后出现。针对我省较多水闸出现的问题,在选择水闸闸上最高蓄水位、最低水位时要考虑以下两因素一一水文条件的变迁和河道地形的变迁。

2、导流施工

水闸施工受到河道水文、当地气候、工程地质等因素的影响,尤其在感潮河道口修建水闸时,要严格遵守施工导流标准规定,采取合适导流方法,保证导流工程施工顺利进行。

3、导流方案的选择

在水闸施工中选择导流方案时,应用最多的导流方案是在束窄滩地修建围堰。水闸施工受地形条件的影响很大,基于此围堰只能在紧靠主河道的岸边布置,但是通常岸坡的地质条件极差,松散的土壤易造成岸坡的坍塌,因此在选择围堰时,必须采用结构紧密,耐冲刷的浆砌石围堰,并采用松木桩加固基础部位,还要通过夯实红粘土来对外侧堰进行有效的加固。

4、截流方法

在我国的水利水电工程施工中,堵坝技术相对成熟且经验丰富。截流方法相对陌生,因此要积极总结外国经典案例及以往的经验,在实际截流之前要进行严密的测算,通过理论模型计算和现场小型试验来进行测评。合龙方式采用平堵与立堵相结合的办法。在施工中要增加一定的额外备料量,这是由于土质河床上的截流工程常因挤压和冲蚀而造成较大的沉降或平移导致计算用料与实际用料相比会有一定的差量。另外值得注意的是土质河床,尤其是在松散柔软的土层上筑造戗堤截流一定要做好护底工程,这一工程是水闸工程质量的关键因素之一。依据以往的施工经验,应该加大护底工程的覆盖范围,严密排列。在进行护底工程前,为保证截流工程中抛投料物的准确到位,要找出抛投料物在不同水速及深度情况下相应的滑移规律。对这些被抛投的料物,要保证其在水浮力状态及动静水作用时的稳定性。

 

四、完善水利工程中的水闸施工的管理措施

1、扎实细致的前期准备

充分做好水闸施工前的预备测算工作可以保证实际开工后的质量和进度,有效防止因更改施工路线方案导致的贻误工期现象。要细致审查施工方所提交的技术路线、管理方式,需要特别注意的是施工技术人员的专业素质。②对于施工技术质量参数和施工过程中可能产生的问题,要做足准备提供详细的应急预案。③周密分析设计图纸,尽可能的消除潜在的质量问题。

2、明确施工过程的责任制度

一般的水闸施工中对于技术物资等没有明确的分工和责任追究,在工程结尾验收中亦缺乏分明的责任制度,使工程存在较大的安全隐患,因此,必须明确每组没人所承担的责任,建立明确的责任制度。具体包括以下几个方面:①工程项目人员的责任制度。明确施工过程中关于施工进度及质量的检查、验收、监督等各工作人员的工作范畴,责任明确至人。②工程小组责任制度。这些工程小组是施工过程的主体人员,是直接施工的前沿人员,因此就要根据各小组的施工特长而科学的分配任务,并制定详细严谨的责任制,在工程出现质量问题时有人可问,有因可寻。

3、提高工程人员的安全质量意识

归根结底施工人员才是工程项目的直接操作者,其专业素质及安全意识直接影响工程的安全质量。本文主要从以下三个方面对提高安全质量意识进行探讨:①首先,要让施工人员认识到质量安全的重要性,唯有如此管理人员才会将质量作为第一位而不是经济成本,施工人员才会在实际工作中一丝不苟,时刻坚守。②其次,为时刻宣传时刻提醒,潜移默化的进行教育,施工现场的安全警示和质量提醒必不可少。最后,还应特别注意工程人员的自身安全,水闸施工是一个复杂的施工过程,有一定的危险系数,因此要培养人员面对突发状况时的应急能力,懂得如何保护自己。然后去组织和检验自己的工作。

 

总之,水利工程中,水闸的施工是常见并且重要的。如果施工管理不到位、不科学,经常会给工程带来较大的安全隐患。本文通过对一系列问题的分析,对水闸的施工管理具有可借鉴的意义。

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