馬曉莉
(山東省德州市陵城區(qū)水利建筑安裝工程公司機(jī)械分公司,山東 德州 253500)
目前,在國內(nèi)水利水電工程項(xiàng)目中,水庫的水閘設(shè)計(jì)至關(guān)重要[1]。水閘主要應(yīng)用在蓄水灌溉、發(fā)電以及排水等工作中[2]。但由于水閘工程結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)時(shí),需要結(jié)合周圍環(huán)境條件[3],實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的水閘布局[4]。
通常所說的水閘,即為擋水建筑物,也是排水建筑物。一般均建立在平原地區(qū),這類地區(qū)具有所覆蓋層厚、地基壓縮性大、抗滑能力弱、承載能力差等特點(diǎn),因此,水閘設(shè)計(jì)中,首要,要保持水閘穩(wěn)定性。水閘憑借閘門阻擋水流,閘上游、下游所形成的水頭差,會(huì)借助閘基、兩岸滲流在底部形成滲透壓力,抵消水閘有效重量,此時(shí)會(huì)對(duì)閘室和兩岸連接建筑物的穩(wěn)定性造成威脅,極有可能出現(xiàn)滲透變形等情況,使水閘安全難以得到保證。
水利工程項(xiàng)目建設(shè)的重要性較高,它負(fù)責(zé)為社會(huì)供給水資源,水閘是水利工程項(xiàng)目中重要組成部分,做好水閘設(shè)計(jì)工作和管理工作至關(guān)重要。應(yīng)結(jié)合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行水閘設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)水閘預(yù)期運(yùn)行效果,推動(dòng)整個(gè)水利水電項(xiàng)目的順利完成。
水閘廣泛應(yīng)用在國內(nèi)水利項(xiàng)目中,不僅是水庫,也適用于胡泊。在國內(nèi)水利工程建設(shè)中,唯有優(yōu)化水閘施工步驟和細(xì)節(jié),方可推動(dòng)整個(gè)施工項(xiàng)目有條不紊地進(jìn)行。水閘的使用對(duì)國內(nèi)水利水電行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展有著一定促進(jìn)作用,同時(shí),也會(huì)助力我國水利工程可持續(xù)發(fā)展。
水閘選址至關(guān)重要,這是執(zhí)行水閘施工的先決條件,并且也是水閘建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)所在。一般要選擇環(huán)境優(yōu)異的位置設(shè)計(jì)水閘,并且還應(yīng)該按照水閘施工地質(zhì)要求、水文情況等,展開全方位的地質(zhì)考察,水閘施工地質(zhì)選擇以石質(zhì)區(qū)域?yàn)橹?,或選擇承受壓力可觀的位置,水閘施工地址一定要達(dá)到抵制水分和抵制堿性等標(biāo)準(zhǔn),滲水量不宜過大。
關(guān)于水閘類型的選擇,設(shè)計(jì)時(shí)要考慮多種因素,要根據(jù)水閘施工場(chǎng)地的實(shí)際情況、地質(zhì)特點(diǎn)以及水閘具體作用等,最大限度保障水閘選擇合理性。
水閘的高度在一定程度上影響水閘運(yùn)行成效,并且會(huì)對(duì)水閘生產(chǎn)方面造成很大影響,所以,確定水閘底部高度尤為關(guān)鍵。水閘底部高度的確定是通過實(shí)地情況決定,要將施工周邊地理環(huán)境、水文條件等全部考慮在內(nèi)。當(dāng)水閘底部高度偏小時(shí),雖然利于防水和洪澇治理,但在易干旱地區(qū)卻起不到最佳效果,甚至?xí)霈F(xiàn)反作用。因此,在進(jìn)行水閘底部高度選擇時(shí),要做多方面考慮,科學(xué)設(shè)定水閘高度。
水閘設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作是水閘施工的“重頭戲”,前期準(zhǔn)備充足才能為水閘設(shè)計(jì)工作夯實(shí)根基。在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中,施工方要制定詳細(xì)化設(shè)計(jì)方案,創(chuàng)建質(zhì)量保證體系,對(duì)水閘設(shè)計(jì)的各方面進(jìn)行優(yōu)質(zhì)審查,設(shè)計(jì)人員選擇要嚴(yán)格,選擇實(shí)力強(qiáng)勁的設(shè)計(jì)隊(duì)伍。與此同時(shí),還要制定好應(yīng)急預(yù)案,做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作,為后續(xù)水閘施工操作保駕護(hù)航。
設(shè)計(jì)者對(duì)水閘質(zhì)量的認(rèn)知程度關(guān)乎工程施工安全性?;诖?,設(shè)計(jì)者在進(jìn)行水閘設(shè)計(jì)時(shí),不僅要保障水閘質(zhì)量,還要注重水閘在施工作業(yè)中的質(zhì)量要求,督促全員形成安全施工理念。水閘施工設(shè)計(jì)人員要對(duì)水閘使用注意事項(xiàng)加以重視。設(shè)計(jì)人員要按照水閘施工詳情,切實(shí)處理有關(guān)問題,并且要加強(qiáng)水閘設(shè)計(jì)知識(shí)的教育,掌握水閘設(shè)計(jì)技巧,讓施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求,繼而全面提升整個(gè)水利水電項(xiàng)目的施工質(zhì)量。
在水閘擋水期間,若產(chǎn)生滲流情況,便會(huì)在水閘底部位置出現(xiàn)一種向上的揚(yáng)壓力,使水閘抗滑穩(wěn)定性大打折扣,降低水閘擋水效果。若兩岸、閘基均為土基基礎(chǔ),出現(xiàn)滲流時(shí)必定會(huì)帶走一些細(xì)顆粒,繼而導(dǎo)致閘口翻砂鼓水,嚴(yán)重情況下甚至?xí)涂諆砂逗烷l基。側(cè)向滲漏問題出現(xiàn)后產(chǎn)生水平壓力,兩岸連接建筑物會(huì)嚴(yán)重受損,從而降低水閘穩(wěn)定性。
在水閘正常使用過程中,水閘攔截上游水位比較高,造成水閘上下游之間出現(xiàn)較大水位差,產(chǎn)生水平壓力過大問題,從而導(dǎo)致水閘往下游方向移動(dòng)。因此,若想實(shí)現(xiàn)水閘穩(wěn)定,其總量必須要達(dá)標(biāo)。另外,在建成水閘后必然會(huì)出現(xiàn)較大垂直荷載,造成基底實(shí)際壓力高于地基可以承受的承載力,出現(xiàn)地基變形情況以及基土被擠出情況。因此,在水閘修建階段時(shí),要合理確定基礎(chǔ)面積,順勢(shì)減輕基底壓應(yīng)力。
假設(shè)將水閘建于軟土地基上,會(huì)在水閘自身和外部荷載效果下產(chǎn)生沉陷。尤其是底板傳至地基上的荷載部分分布不均時(shí),或分布在地基土層上的荷載不均勻,此時(shí)極易產(chǎn)生沉陷情況。此類地基沉陷嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水閘下沉,亦會(huì)使閘室傾斜,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水閘斷裂,后果不堪設(shè)想。
開閘泄水過程中,若水閘下游水位過淺,在水位差作用下,提升水流速度,巨大水流沖擊能量會(huì)對(duì)下游造成嚴(yán)重沖刷。如果沖刷范圍過大,必然會(huì)掏空閘基,發(fā)生安全事故。水閘兩岸均為軟弱巖層或是軟弱土層,假設(shè)水閘建設(shè)期間閘孔設(shè)置過多,在開啟某一個(gè)閘孔時(shí)必然會(huì)形成多股巨大水流,對(duì)下游河岸造成沖刷,嚴(yán)重威脅水閘運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性,對(duì)岸邊農(nóng)作物和民眾生命安全都會(huì)造成威脅[6]。
當(dāng)前,國內(nèi)水利水電工程項(xiàng)目數(shù)量不斷增加,社會(huì)各界對(duì)水利水電工程項(xiàng)目質(zhì)量提出了較高要求,水閘工程是其中重要組成部分。因此,做好水閘設(shè)計(jì)和管理工作甚是關(guān)鍵。文章通過分析水閘特點(diǎn)和作用,從水閘設(shè)計(jì)地址選擇、類型選擇、高度選擇、前期準(zhǔn)備、質(zhì)量保證等幾個(gè)方面,著手進(jìn)行水閘設(shè)計(jì),并著重分析設(shè)計(jì)細(xì)節(jié),提升水閘施工質(zhì)量和水平,旨在推動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。