水利工程施工过程中水闸加固施工技术应用

病险水闸的对水利工程的运行造成了很大的威胁，一旦发生事故，后果不堪设想，为保证水利工程的质量，保护人民群众的生命财产安全，要对病险水闸查明问题，分析原因，根据工程和当地特点，研究病险水闸综合性加固措施。本文病险水库的主要问题进行了分析，然后阐述了水闸加固改造措施，最后对高压喷射为原理的灌浆加固技术进行了探讨。

1.病险水闸的现状分析

1.1.建筑物结构老化损害严重。混凝土结构设计强度等级低，配筋量不足，造成大量混凝土碳化、开裂、松散、脱落、钢筋锈蚀等损害。

1.2.闸门锈蚀、启闭设施和电气设施老化。金属闸门和金属结构锈蚀，启闭设施和电气设施老化、失灵或超过安全使用年限，无法正常使用。

1.3.水闸抗震不满足规范要求。处于地震设防区的水闸，原设计未考虑地震设防或设计烈度偏低，结构不满足抗震要求。

1.4.上下游淤积及闸室磨蚀严重。多泥沙河流上的部分水闸因选址欠佳或引水冲沙设施设计不当，引起水闸上下游河道严重淤积，影响泄水和引水，闸室结构磨蚀现象突出。

1.5.闸基和两岸渗流破坏。闸基和两岸产生管涌、塌坑、冒水、滑坡等现象，发生渗透破坏。

1.6.管理设施问题。大多数病险水闸存在安全监测设施缺失，难以满足运行管理需求。

1.7.防洪标准偏低。防洪标准偏低造成超标准泄流、闸前水位超高甚至洪水漫溢。

1.8.防渗铺盖、翼墙、堤岸护坡损坏，管理房年久失修房、防汛道路损坏、缺乏备用电源和通除险加固讯工具等问题。

1.9.闸室稳定不满足规范规定的要求。闸室的抗滑、抗倾、抗浮安全系数以及基底应力不均匀系数不满足规范要求，沉降、不均匀沉陷超标，导致承载能力不足、基础破坏，影响整体稳定。

1.10.闸下消能防冲设施损坏。闸下消能防冲设施损毁严重，不适应设计过闸流量的要求，或闸下未设消能防冲设施，危及主体工程安全。

2.水闸加固改造措施

水闸加固改造的措施一般包括：

2.1.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。

2.2.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。

2.3.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不(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。

2.4.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。

2.5.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。

2.6.水闸混凝土

水闸中建筑物采用混凝土或钢筋混凝土修建时，统称为水闸混凝土。水闸混凝土的病害主要有碳化、裂缝、渗漏、剥蚀等。(1)混凝土碳化处理对因混凝土碳化而导致钢筋锈胀，且己有钢筋截面己不满足设计要求时，应绑焊钢筋，粉刷高强砂浆后再用环氧厚浆封闭;(2)混凝土裂缝处理对于硅和钢筋硅结构的裂缝，如不影响结构强度的可视裂缝大小分别采用水泥灌浆或化学灌浆，表面涂环氧砂浆处理，影响结构强度的应力裂缝和贯通裂缝则应凿开钢筋回填硅等方法补强，如系表面细微裂纹则可不予处理。(3)渗漏处理对于点渗漏，应根据水压力的大小和孔洞大小采用直接堵漏法、下管堵漏法、灌浆堵漏法等;对于大面积散渗，常用表面涂抹覆盖、浇筑混凝土或钢筋混凝土、灌浆处理;(4)剥蚀处理剥蚀处理应通过水闸混凝土建筑物的剥蚀破坏的诊断和危害性分析，选用合适的处理措施。无论选何种措施，所采取的修补方法都是“凿旧补新”，先清除剥蚀的老混凝土，在修不体与老混凝土结合面进行处理，再进行浇注回填，养护。

2.7.水工闸门

造成水工闸门病害的原因主要有:闸门启闭设备和零部件运行多年，出现了严重的锈蚀或磨损、变形等，影响结构的强度、刚度和稳定性。

3.以高压喷射灌浆技术的相关工艺

3.1.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、含水量等也会出现不一的情况。这些都会出现承载力降低，旋喷桩之间交联不上等状况。所以在喷射上对于一些硬上、深部土层和土粒大的卵砾石要适当的增加喷射时间，或者是在提升和旋转速度上做一些调整。这就是所谓的长桩的喷射工艺。

3.2.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。还会出现一些别的状况，比如灌浆管密封性不好会导致流量不变而力突然下降；有时候出现不冒浆或断续冒浆时，应看上质是否松软，如果是上质疏松属正常现象，就进行适当的复喷来补救；如果周围有空洞、通道，就采取以下措施，比如：先拔出灌浆管等待浆液凝固，然后重新灌浆直至冒浆停止等。

3.3.同结体控形工艺

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，可喷射成如下几种彤状的同结体：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。

3.4.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，一股都出现了程度不一的收缩，致使崮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。