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摘要:水利工程在運行过程中会受到各种客观因素的影响,尤其是病险水闸会对其安全性造成极大的威胁。在检查病险水闸问题的基础上对其进行加固不仅是保证水利工程正常运行的重要手段,同时可对人民群众的生命以及财产安全进行根本性的保障。本文主要对水利工程中水闸加固施工技术的应用进行探究,这可在一定程度上为社会和谐和稳定发展打下坚实基础。
关键词:水利工程;水闸加固;施工技术
在原有工程的基础之上对水闸进行加固是病险水闸除险加固的本质与目标,上述工作过程注意实现对因地制宜原则的遵守。在采取综合加固措施的基础上病险情况可得到一定程度的改善,促使工程以及水闸在使用过程中的安全性、可靠性得以保障,水闸防洪减灾以及兴利的效益可在这一过程中得到最大限度的发挥。
一、病险水闸的现状分析
1.建筑物结构老化损害严重
碳化、开裂以及松散等现象是存在于混凝土结构中的主要问题,造成上述现象产生的主要原因就是混凝土在结构上存在强度等级不符合标准、配筋量不足、混凝土老化等。同时需要注意混凝土脱落以及钢筋锈蚀严重等都会对建筑物的整体结构造成损害。
2.钢闸门锈蚀、启闭设施和电气设施老化
钢闸门及其轨道、埋件等都是由金属材料制成,在长期的使用过程中无法避免锈蚀现象的出现。启闭设施及电气设施的老化以及失灵都是导致无法正常使用的主要原因,注意超出使用年限以后要及时进行检查和维修更换,防止安全事故的发生。
3.水闸抗震不满足规范要求
部分水闸位置在地震设防区,但在早期设计过程中对地震设防或者设计烈度的考虑不能满足现在规范的要求,从结构角度来说,也不能实现对抗震要求的充分满足。
4.上下游淤积及闸室磨蚀严重
泄水以及引水工作会受到水闸上下游河道的直接影响,因此必须充分考虑水闸上下游河道的淤积现象。水闸因选址欠佳或引水冲沙设施设计不当是导致淤积现象出现的主要原因,尤其是在多泥沙河流的部分表现尤为明显,其突出表现为闸室结构存在严重的磨损与锈蚀现象。
5.闸基和两岸渗流破坏
管涌、塌坑、冒水、滑坡等现象一般存在于闸室以及两岸中,渗透破坏现象也在此过程中出现。
6.管理设施问题
多数病险水闸在安全监测方面都存在较大的不足与缺陷,集中表现为设施的缺失,其运行管理需求难以在这一过程中得到彻底性的满足。
7.防洪标准偏低
超标准泄流、闸前水位超高甚至洪水漫溢等现象普遍存在于病险水闸中,导致上述现象出现的主要原因就是防洪标准偏低。
二、水闸加固改造措施的应用
水闸加固改造的措施一般包括:
1.岸墙和翼墙
水闸的岸墙和翼墙是水闸与两岸的连接建筑物,主要起挡土、防渗和均匀引导水流的作用。常见的病害和改造措施如下:
(1)翼墙布置形式不合理,扩散角过大,导致水流条件差,冲刷严重,绕渗长度不够,防渗效果差,导致翼墙渗水。
(2)岸墙、翼墙因地下水位,上、下游水位的变化,边荷载的增加,地震等级的提高,防渗和排水设施的失效等原因,导致墙后水土压力增加,是墙体稳定安全系数不足。地基与基础:水闸闸室基础为闸底板,起着承受荷载、传递荷载、防冲和防渗的作用。
2.闸室
闸室是水闸的主体工程,包括闸底板、闸门、闸墩、工作桥、交通桥、检修便桥、启闭设备。常见的病害和改造措施如下:
(1)因蓄水位的提高,运用条件的改变,地震级别的提高,防渗和排水设施失效等原因导致闸室整体稳定不满足要求。
(2)水闸结构因老化、病害、设计规范的变化导致结构强度不足,或因各种原因要求增强构建承载能力,提高结构强度。
3.消能与防护设施
平原土基上的水闸,河床及岸坡的抗冲能力较低,且承受水头不高,闸下跃前水流佛汝德数较低,常采用底流消能。常见的病害及相应的改造措施如下。
(1)未设消力池,或消力池过浅,常使下游不能形成淹没水跃,对下游河床产生过大的冲刷,导致消力池、海漫、护坡被冲毁。
(2)海漫干砌块石过小引起的局部冲刷。
(3)护坡因垫层掏空,地基沉陷、冲刷、排水不畅、管理不善等原因而塌陷、破损。
4.地基与地基加固、防渗与排水设施加固、消能与防护设施加固、翼墙与翼墙加固、闸室加固、电器、闸门及启闭机改造等。
5.防渗与排水设施:水闸的防渗设施有水平防渗(铺盖)和垂直防渗设施(板桩、齿墙、防渗墙、灌注式水泥砂浆帷幕、高压喷射灌浆帷幕及垂直防渗土工膜等),而排水设施是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部和闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层,排水体常与反滤层结合使用。
三、以高压喷射灌浆技术的相关工艺
1.高压下的长桩喷射工艺
在高压下喷射长桩形成的固结体必须满足直径大小均匀,旋喷桩直径一致的要求。但是现如今以以往单一的喷射技术参数来喷射长桩,是达不到该要求的,还存在一些外在因素,像天然地基的地质多种多样,同一片土地,深度不同,土层也会各异,在密实度、含水量等方面也会出现不一样的情况。
2.对冒浆处理工艺的介绍
在旋喷过程中,对于地层状况的判断、对旋喷参数合理性的审核等方面都是通过冒浆来观察的,所谓冒浆就是在旋喷过程中产生的,随着浆液沿着灌浆管管壁冒出地面的为数不多的土粒,这样得来的信息更及时。据经验总结,以灌浆量的20%为标准,冒浆量低于者为正常现象,超过标准应先查明原因,一旦查清就应及时想办法补救。
3. 固结体控形工艺
固结体的形状,可以调节喷射压力和灌浆量、改变喷嘴移动方向和速度予以控制,根据工程需要,可喷射成如下几种形状的固结体:圆盘状—只旋转不提升或少提升;墙壁状—只提升不旋转,喷射方向固定;圆柱状—边提升边旋转;大底状在底部喷射时,加大喷射压力、做重复旋喷或减低喷嘴的旋体提升速度:葫芦状—在底部喷射时,加大喷射压力、做重复旋喷或减低喷嘴的旋转提升速度;大帽状—到土层上部时加大压力或做重复旋喷或减低喷嘴旋转提升速度;扇形状一边往复摆动,边提升。在做完控形工艺后,要求同结体达到匀称,粗细和长度差别不大。
4.关于防缩工艺
当选择纯水泥浆液开展喷射时,在土粒和浆液彻底混合后的一段凝固时间内,因为浆液析水的影响,一般都出现了程度不一的收缩,致使结体顶部位置形成一个凹穴,其深度会由于浆液本身具有的析出性,地层性质以及固结体总长度和直径的大小各异而不同,喷射长固结体一般凹穴深度在0.3-lm,单管施喷的凹穴深度最小,约0.1-0.3m;其次是二重管旋喷;最大的是三重管旋喷,大概在0.3-lm之间,这是非常不利的,所以一定要制定积极有效的措施进行解决。
结束语:
水闸加固施工技术是水利工程施工中的重要组成部分,加固方案要体现先进性、科学性和水闸加固经济性的原则,从勘测、设计、施工、管理等各方面,重视采用病险水闸除险加固新技术、新方法、新材料、新工艺。
关键词:水利工程;水闸加固;施工技术
在原有工程的基础之上对水闸进行加固是病险水闸除险加固的本质与目标,上述工作过程注意实现对因地制宜原则的遵守。在采取综合加固措施的基础上病险情况可得到一定程度的改善,促使工程以及水闸在使用过程中的安全性、可靠性得以保障,水闸防洪减灾以及兴利的效益可在这一过程中得到最大限度的发挥。
一、病险水闸的现状分析
1.建筑物结构老化损害严重
碳化、开裂以及松散等现象是存在于混凝土结构中的主要问题,造成上述现象产生的主要原因就是混凝土在结构上存在强度等级不符合标准、配筋量不足、混凝土老化等。同时需要注意混凝土脱落以及钢筋锈蚀严重等都会对建筑物的整体结构造成损害。
2.钢闸门锈蚀、启闭设施和电气设施老化
钢闸门及其轨道、埋件等都是由金属材料制成,在长期的使用过程中无法避免锈蚀现象的出现。启闭设施及电气设施的老化以及失灵都是导致无法正常使用的主要原因,注意超出使用年限以后要及时进行检查和维修更换,防止安全事故的发生。
3.水闸抗震不满足规范要求
部分水闸位置在地震设防区,但在早期设计过程中对地震设防或者设计烈度的考虑不能满足现在规范的要求,从结构角度来说,也不能实现对抗震要求的充分满足。
4.上下游淤积及闸室磨蚀严重
泄水以及引水工作会受到水闸上下游河道的直接影响,因此必须充分考虑水闸上下游河道的淤积现象。水闸因选址欠佳或引水冲沙设施设计不当是导致淤积现象出现的主要原因,尤其是在多泥沙河流的部分表现尤为明显,其突出表现为闸室结构存在严重的磨损与锈蚀现象。
5.闸基和两岸渗流破坏
管涌、塌坑、冒水、滑坡等现象一般存在于闸室以及两岸中,渗透破坏现象也在此过程中出现。
6.管理设施问题
多数病险水闸在安全监测方面都存在较大的不足与缺陷,集中表现为设施的缺失,其运行管理需求难以在这一过程中得到彻底性的满足。
7.防洪标准偏低
超标准泄流、闸前水位超高甚至洪水漫溢等现象普遍存在于病险水闸中,导致上述现象出现的主要原因就是防洪标准偏低。
二、水闸加固改造措施的应用
水闸加固改造的措施一般包括:
1.岸墙和翼墙
水闸的岸墙和翼墙是水闸与两岸的连接建筑物,主要起挡土、防渗和均匀引导水流的作用。常见的病害和改造措施如下:
(1)翼墙布置形式不合理,扩散角过大,导致水流条件差,冲刷严重,绕渗长度不够,防渗效果差,导致翼墙渗水。
(2)岸墙、翼墙因地下水位,上、下游水位的变化,边荷载的增加,地震等级的提高,防渗和排水设施的失效等原因,导致墙后水土压力增加,是墙体稳定安全系数不足。地基与基础:水闸闸室基础为闸底板,起着承受荷载、传递荷载、防冲和防渗的作用。
2.闸室
闸室是水闸的主体工程,包括闸底板、闸门、闸墩、工作桥、交通桥、检修便桥、启闭设备。常见的病害和改造措施如下:
(1)因蓄水位的提高,运用条件的改变,地震级别的提高,防渗和排水设施失效等原因导致闸室整体稳定不满足要求。
(2)水闸结构因老化、病害、设计规范的变化导致结构强度不足,或因各种原因要求增强构建承载能力,提高结构强度。
3.消能与防护设施
平原土基上的水闸,河床及岸坡的抗冲能力较低,且承受水头不高,闸下跃前水流佛汝德数较低,常采用底流消能。常见的病害及相应的改造措施如下。
(1)未设消力池,或消力池过浅,常使下游不能形成淹没水跃,对下游河床产生过大的冲刷,导致消力池、海漫、护坡被冲毁。
(2)海漫干砌块石过小引起的局部冲刷。
(3)护坡因垫层掏空,地基沉陷、冲刷、排水不畅、管理不善等原因而塌陷、破损。
4.地基与地基加固、防渗与排水设施加固、消能与防护设施加固、翼墙与翼墙加固、闸室加固、电器、闸门及启闭机改造等。
5.防渗与排水设施:水闸的防渗设施有水平防渗(铺盖)和垂直防渗设施(板桩、齿墙、防渗墙、灌注式水泥砂浆帷幕、高压喷射灌浆帷幕及垂直防渗土工膜等),而排水设施是指铺设在护坦、浆砌石海漫底部和闸底板下游段起导渗作用的砂砾石层,排水体常与反滤层结合使用。
三、以高压喷射灌浆技术的相关工艺
1.高压下的长桩喷射工艺
在高压下喷射长桩形成的固结体必须满足直径大小均匀,旋喷桩直径一致的要求。但是现如今以以往单一的喷射技术参数来喷射长桩,是达不到该要求的,还存在一些外在因素,像天然地基的地质多种多样,同一片土地,深度不同,土层也会各异,在密实度、含水量等方面也会出现不一样的情况。
2.对冒浆处理工艺的介绍
在旋喷过程中,对于地层状况的判断、对旋喷参数合理性的审核等方面都是通过冒浆来观察的,所谓冒浆就是在旋喷过程中产生的,随着浆液沿着灌浆管管壁冒出地面的为数不多的土粒,这样得来的信息更及时。据经验总结,以灌浆量的20%为标准,冒浆量低于者为正常现象,超过标准应先查明原因,一旦查清就应及时想办法补救。
3. 固结体控形工艺
固结体的形状,可以调节喷射压力和灌浆量、改变喷嘴移动方向和速度予以控制,根据工程需要,可喷射成如下几种形状的固结体:圆盘状—只旋转不提升或少提升;墙壁状—只提升不旋转,喷射方向固定;圆柱状—边提升边旋转;大底状在底部喷射时,加大喷射压力、做重复旋喷或减低喷嘴的旋体提升速度:葫芦状—在底部喷射时,加大喷射压力、做重复旋喷或减低喷嘴的旋转提升速度;大帽状—到土层上部时加大压力或做重复旋喷或减低喷嘴旋转提升速度;扇形状一边往复摆动,边提升。在做完控形工艺后,要求同结体达到匀称,粗细和长度差别不大。
4.关于防缩工艺
当选择纯水泥浆液开展喷射时,在土粒和浆液彻底混合后的一段凝固时间内,因为浆液析水的影响,一般都出现了程度不一的收缩,致使结体顶部位置形成一个凹穴,其深度会由于浆液本身具有的析出性,地层性质以及固结体总长度和直径的大小各异而不同,喷射长固结体一般凹穴深度在0.3-lm,单管施喷的凹穴深度最小,约0.1-0.3m;其次是二重管旋喷;最大的是三重管旋喷,大概在0.3-lm之间,这是非常不利的,所以一定要制定积极有效的措施进行解决。
结束语:
水闸加固施工技术是水利工程施工中的重要组成部分,加固方案要体现先进性、科学性和水闸加固经济性的原则,从勘测、设计、施工、管理等各方面,重视采用病险水闸除险加固新技术、新方法、新材料、新工艺。