摘要：本文就水閘設(shè)計(jì)中的外觀(guān)造型設(shè)計(jì)及加固設(shè)計(jì)中推廣新材料、新技術(shù)、提高水閘運(yùn)行安全,從而改善水閘運(yùn)行功能等進(jìn)行了闡述。以底板部位易出現(xiàn)的問(wèn)題入手，對(duì)如何進(jìn)一步控制混凝土質(zhì)量進(jìn)行分析探討。
　　關(guān)鍵詞：水閘；外觀(guān)造型設(shè)計(jì)；底板；除險(xiǎn)加固工程
　　1水閘外觀(guān)造型設(shè)計(jì)
　　經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，對(duì)建筑物的外觀(guān)造型、環(huán)境景觀(guān)的要求越來(lái)越高。水閘就坐落在水中，有著得天獨(dú)厚的條件，一座工程應(yīng)當(dāng)成為一處人與自然結(jié)合的景觀(guān)。但多數(shù)水閘的造型設(shè)計(jì)跟不上時(shí)代步伐，這也是水閘設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)著重研究和加強(qiáng)的問(wèn)題。水閘型式的選擇,一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦巍⒌刭|(zhì)、河道特性、施工管理等因素因地制宜地綜合考慮,不可盲目地追求新穎閘型。在方案比較階段應(yīng)優(yōu)先考慮常規(guī)閘型,其次是特殊閘型。
　　1.1整體式水閘
　　整體式水閘是一種傳統(tǒng)的常規(guī)閘型,優(yōu)點(diǎn)是閘底板和閘墩固接在一起,即使閘體或閘基產(chǎn)生微小的變形和位移,不影響閘門(mén)的啟閉和運(yùn)用,故有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;其次閘室兩側(cè)采用岸墻結(jié)構(gòu)顯得總體布置緊湊,兩岸形成的裹頭有利于阻滯和削減地下水側(cè)向繞滲和接觸滲流。缺點(diǎn)是體積、設(shè)計(jì)工作量和施工難度較大。
　　50年代修建的水閘均為整體式。這種閘型除在窄深式河道或有特殊要求的條件下采用外,一般情況采用較少。不過(guò)這個(gè)時(shí)期修建的整體式水閘同50年代相比,已有所不同。50年代修建的整體式水閘,其閘室兩側(cè)均設(shè)空箱岸墻做為閘室與回填土之間的過(guò)渡。后來(lái)修建的整體式水閘取消了空箱岸墻,使邊墩兼做擋土墻用。為了減小邊墩和上下游翼墻的土壓力,一般都采取了適當(dāng)?shù)臏p載措施,如局部降低靠近邊墻附近的回填土高度等。概括起來(lái),整體式水閘是一種基本的閘型,適用于各種地形地質(zhì)條件,在進(jìn)行方案比較尤其是水閘孔數(shù)較少時(shí)應(yīng)優(yōu)先予以考慮。
　　1.2河床式閘型
　　河床式水閘與整體式水閘相比,是一種新式閘型。通過(guò)水工試驗(yàn)和近40年來(lái)的運(yùn)用實(shí)踐,這種閘型將閘室結(jié)構(gòu)改為分離式,使通常采用彈性地基梁計(jì)算的整體式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的懸臂梁,從而大大減少了設(shè)計(jì)工作量。其次這種閘型取消了高大的岸墻和土壓力計(jì)算,解決了由于邊荷載過(guò)大而引起的地基承載力不足的問(wèn)題。此外它還具有工程量小、施工方便和宣泄大流量時(shí)閘前水流流態(tài)較好等優(yōu)點(diǎn)。但也發(fā)現(xiàn)少數(shù)閘孔開(kāi)啟時(shí)下游回流較大和兩側(cè)邊坡因底部輪廓規(guī)則順直易引起接觸滲透變形等間題,尤其是后者應(yīng)特別給予重視。為此,運(yùn)用時(shí)一定要先將中孔全開(kāi)后,再開(kāi)啟邊孔。河床式水閘適用于寬淺式河道,尤其是對(duì)于灘地
　　行洪的復(fù)式河槽采用這種閘型更為有利。對(duì)于窄深式河道,若采用河床式布置則由于兩側(cè)邊孔孔數(shù)過(guò)多,經(jīng)濟(jì)上不一定合算,再說(shuō)蓄水位過(guò)高將使兩岸的繞滲問(wèn)題更為突出。
　　1.3粉細(xì)砂地基建閘
　　粉細(xì)砂地基的承載力較高,一般均能滿(mǎn)足建筑物的要求。粉細(xì)砂地層的滲透性強(qiáng),在水流作用下極易產(chǎn)生管涌、流砂等滲透變形破壞,因此對(duì)建筑物的危害極大。為了防止和消除粉細(xì)砂地基滲流變形對(duì)水工建筑物的危害,在修建建筑物時(shí)應(yīng)將閘室上游防滲段范圍,包括渠底和邊坡下部的粉細(xì)砂層采用換土法修筑人工粘土鋪蓋,或者采用垂直防滲措施,并在閘下排水范圍做好反濾,以防粉細(xì)砂粒被滲透水流帶出。
　　2水閘底板混凝土的分析
　　水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，水閘的加固設(shè)計(jì)應(yīng)用很廣，也是非常重要的，水閘的重點(diǎn)部位例如底板、閘墩等混凝土的控制分析也就變?yōu)橛葹橹匾�了。其�?底板部位易出現(xiàn)問(wèn)題，長(zhǎng)期以來(lái)困擾著工程界。該問(wèn)題的出現(xiàn)，給水閘工程帶來(lái)了多方面不同程度的危害，所以在進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)時(shí)，一定要根據(jù)閘址附近的地形、地質(zhì)條件和水文、施工、管理等因素，認(rèn)真研究，合理布置。
　　目前在對(duì)待混凝土底板結(jié)構(gòu)問(wèn)題上，一般是允許出現(xiàn)裂縫，而對(duì)其寬度進(jìn)行一定的限制，不同國(guó)家和地區(qū)對(duì)不使用環(huán)境和要求下的混凝土建筑物的裂縫寬度有不同的控制標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》允許裂縫寬為0.2-0.3毫米，在對(duì)待裂縫問(wèn)題上提出限制與允許的兩種方法。變形變化引起的約束應(yīng)力首先要求結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境能給結(jié)構(gòu)以變形的機(jī)會(huì)，即變形得到滿(mǎn)足，則不會(huì)產(chǎn)生約束應(yīng)力。
　　在全自由狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)可以有任意長(zhǎng)度、任意溫差不產(chǎn)生約束應(yīng)力，因此給結(jié)構(gòu)創(chuàng)造自由變形的條件就是允許原則。在實(shí)際工程中,全自由的理想狀態(tài)不易做到，但是可減少約束，釋放大部分變形，使之出現(xiàn)較低的約束應(yīng)力；當(dāng)結(jié)構(gòu)處于全約束狀態(tài)，要讓任意長(zhǎng)度不設(shè)伸縮縫亦不開(kāi)裂，則只須所選用的結(jié)構(gòu)材料具有足夠的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸即可。該設(shè)計(jì)原則稱(chēng)為限制原則。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于限制原則，必須有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備；采取允許原則，必須有充分的變形余地。現(xiàn)在一般認(rèn)為，混凝土建筑物不出現(xiàn)裂縫是不可能的，或是很困難的。防止裂縫出現(xiàn)，在材料、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和維護(hù)等方面均有一定的研究，但還不夠完善或效果不是十分明顯。在水工結(jié)構(gòu)工程中，以限制原則為主，力求工程各部位都不裂縫。
　　水閘在水利工程中應(yīng)用很廣，底板部位易出現(xiàn)問(wèn)題，除了混凝土本身特性，還有外部環(huán)境的影響等等。水閘底板混凝土產(chǎn)生問(wèn)題是各種因素共同作用的結(jié)果,但是各種因素并不是互相獨(dú)立的，所以我們對(duì)待水閘底板混凝土存在的問(wèn)題一定要尤其注意。
　　3關(guān)于水閘除險(xiǎn)加固工程初步建設(shè)設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)體會(huì)
　　3.1勘察設(shè)計(jì)在水閘除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中,發(fā)現(xiàn)原工程設(shè)計(jì)資料不全。所以,在工程建設(shè)時(shí),要堅(jiān)持先勘察、后設(shè)計(jì)、再施工的原則。嚴(yán)禁憑經(jīng)驗(yàn)提高工程設(shè)計(jì),要全面加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘察,綱要編制,原始資料收集和成果資料審核等管理。
　　3.2土工布的應(yīng)用①早在80年代初期我國(guó)就開(kāi)始土工布成材料的應(yīng)用和研究,由于土工布具有天然材料所不具備的優(yōu)越性,工程施工方便、造價(jià)低、反濾、排水、隔離、加筋、防護(hù)等功能。故在各種工程建設(shè)中皆有廣泛用途,引起了廣大工程人員的高度重視,這次水閘除險(xiǎn)加固工程中,利用土工布作反濾、防護(hù)等功能,起到了良好效果。②環(huán)氧乳液防腐涂料的應(yīng)用,水閘所處的環(huán)境嚴(yán)劣,鋼筋、砼構(gòu)件腐蝕當(dāng)嚴(yán)重,使工程建筑物的安全受到威脅。采用環(huán)氧乳汁厚漿涂料,是由低分子量雙環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、水泥、抗裂組成,具有良好的抗碳化,抗氯離子侵蝕能力,有較高的抗壓強(qiáng)度。作為砼表面防護(hù)材料,改善了砼表面結(jié)構(gòu)和性能,有效地阻止外界有害雜物質(zhì)侵入,從而起到保護(hù)鋼筋砼的作用。③鋼閘門(mén)的設(shè)計(jì)施工防腐,采用DC—IC兩大希酸橡膠防腐底(面)漆為基料加入改性樹(shù)脂,化學(xué)助劑、防腐蝕顏料組成。既具有互穿網(wǎng)絡(luò)涂料的特性,又保留了橡膠漆單組份常溫高聯(lián)固化,可制成厚膜型涂料的特點(diǎn)。對(duì)工程施工更加方便安全,有很好的耐侵性,裝飾性和防腐性等優(yōu)良性能,對(duì)鋼閘門(mén)的防腐起到良好性能。
　　3.3控制好水閘施工質(zhì)量水閘施工階段質(zhì)量控制是工程關(guān)鍵環(huán)節(jié),保證工程設(shè)計(jì)意圖最終實(shí)現(xiàn)。因此,應(yīng)抓好施工質(zhì)量,健全質(zhì)量管理制度;質(zhì)量監(jiān)督制度;質(zhì)量檢測(cè)制度及質(zhì)量保修制度;確保工程安全,提高工程的投資效益,環(huán)境效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
　　3.4健全管理水閘在運(yùn)行管理與閘下的消能緊密相關(guān),在水閘排洪應(yīng)保證下游水躍發(fā)生在消力池內(nèi),保證水流平穩(wěn)擴(kuò)散,避免產(chǎn)生其他不許可水流偏流。所以在除險(xiǎn)水閘按設(shè)計(jì)加固施工外,應(yīng)提高水閘運(yùn)行管理制度,充分發(fā)揮水閘及消能設(shè)施的安全。
　　4小結(jié)
　　水閘在排洪擋潮等方面起著重要的作用,水閘提高了自身抗御風(fēng)暴潮襲擊能力,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了良好的社會(huì)效益,經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,為水利建設(shè)創(chuàng)造作出更大的貢獻(xiàn)。以上是本文筆者對(duì)水閘設(shè)計(jì)中存在的幾個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)單的分析闡述。
　　參考文獻(xiàn)
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