水利工程水闸设计问题思考

关键词：水闸设计；要点；原则 

　　前言 

　　在进行水闸设计的时候，由于其具有复杂性的特征，并且受到很多因素的影响，所以设计人员一定要高度的重视水闸设计的要点和具体的方法，从而才能确保水利工程的顺利实施和进行。 

　　1、水闸的选址原则 

　　水闸在进行选址的时候首先要满足的条件就是要保证水闸的稳定和安全同时还要满足水闸在使用的时候所需的要求。水闸在使用的时候能够做到水流流态稳定在建设以后方便管理同时在进行建设的时候造价要经济。为了更好的满足以上的要求保证水闸在建设以后可以很好的使用和管理在进行水闸选址的时候一定要慎重水闸的选址要对当地的地质条件和水文条件进行综合的分析最好是在完整的宕石地基上进行施工或者是在承载能力大抗剪强度高透水性小稳定的土质地基上进行施工。在进行水闸施工的区域如果找不到良好的天然地基就要对不良的地基进出处理这样可以使地基的情况发生转变。有些时候对地基进行技术处理的花费是非常高的这种情况下很多的施工企业选择不进行地基的处理但是这样对水闸的稳定性和安全性是影响非常大的为了更好的保证水闸的施工质量厂定要对水闸的选址特别重视同时要综合考虑选址这样才能保证水闸的建设取得更好的效果。 

　　水闸地基的选址有时并不是十分理想的在很多的情况下选址的地基地质情况是非常不好的为了保证水闸的安全性和稳定性要对地基进行必要的处理在进行处理的时候主要是为了保证地基可以在承载力方面得到提高使建设在上面的建筑物可以更加的稳定。对地基进行处理也是为了避免地基出现沉降的情况主要可以避免出现地基危害，同时对地基进行处理也是为了避免地基出现渗漏的情况，导致地基出现变形的情况。在对地基进行处理的时候有很多的方法，选用何种处理方法要根据施工的具体情况来进行选择。 

　　2.1木桩加固法。木桩加固法是对地基处理的一种非常古老的方法，是一种桩基的处理方法。在进行处理的时候只是对木桩进行简单的加固在设计方面是非常简单的同时在施工的时候也是非常方便的。在进行施工的时候不会受到环境的影响在施工的时候使用的材料也是非常常见的。在对水闸地基进行处理的时候也是没有更多的方法的这时木桩加固就是唯一的处理方法这种方法在当时应用的是非常广泛的但是在水利技术发展以后这种方法的使用就是非常少的了。在进行处理的时候通常是有两种处理的方式的厂种是将木桩的桩头和闸底板浇筑在一起这样可以形成更加深的基础厂种是将木桩桩顶设置在碎石垫层这样就能达到一种复合地基的效果。 

　　2.2换土垫层法。换土垫层法属于置换法也是一种古老的相当成熟的地基处理方法。该方法加固原理比较清楚施工简便施工质量易于保证是浅层地基处理的首选。为避免工程造价过高以及增加基坑支护费用厂般换填深度小于3叽如软弱土层小于3m下卧层地基承载力较高时将软弱土层完全挖除换填后厂般均可满足水闸对承载力和变形的要求。如果软弱土层比较厚仅能换上层软弱土时应尽量避免采用换土垫层法处理闸基因为换填后虽然可提高基底持力层的承载力但水闸地基的受力层深度相当大不卧软弱土层在荷载下的长期变形可能依然很大。实践表明采用换土垫层法处理的地基出现问题的相对比较少故至今仍是水闸淡层地基处理的主要方法之一。 

　　2.3预压法。预压法是通过预先加载加速场地土排水固结以达到减少沉降和提高地基承载力的目的。该方法特别适用干在持续荷载作用下体积会发生很大压缩强度会明显增长的土如淤泥质土、撇泥和冲填土等饱和粘性土地基等但此方法也有明显的缺点由于闸基地下水一般与河水连通围封、降水难度大场地土往往需要比较长时间的预压才能完成周结沉降对施工工期紧的工程厂般较少使用该方法。 

　　2.4桩基法。桩基法是常用于竖向荷载大而集中或受大面积地面荷载影响的结构以及沉降方面有较高要求的建筑物和精密设备的基础。桩基能有效地承受一定的水平荷载和上拔力。桩基按施工方法分可分为预制桩和灌注桩两大类。 

　　3、水闸底板混凝土的设计分析 

　　（1）目前在对待混凝土底板结构问题上，一般是允许出现裂缝，而对其宽度进行一定的限制，不同国家和地区对不使用环境和要求下的混凝土建筑物的裂缝宽度有不同的控制标准。我国《混凝土结构设计规范》允许裂缝宽为0.2～0.3毫米，在对待裂缝问题上提出限制与允许的两种方法。变形变化引起的约束应力首先要求结构所处的环境能给结构以变形的机会，即变形得到满足，则不会产生约束应力。 

　　（2）在全自由状态下，结构可以有任意长度、任意温差不产生约束应力，因此给结构创造自由变形的条件就是允许原则。在实际工程中，全自由的理想状态不易做到，但是可减少约束，释放大部分变形，使之出现较低的约束应力；结构处于全约束状态，要让任意长度不设伸缩缝亦不开裂，则只须所选用的结构材料具有足够的抗拉强度和极限拉伸即可。该设计原则称为限制原则。一般说来，对于限制原则，必须有足够的强度储备；采取允许原则，必须有充分的变形余地。现在一般认为，混凝土建筑物不出现裂缝是不可能的，或是很困难的。防止裂缝出现，在材料、设计、施工、运行和维护等方面均有一定的研究，但还不够完善或效果不是十分明显。在水工结构工程中，以限制原则为主，力求工程各部位都不裂缝。 

　　4、水闸施工过程中出现裂缝的原因及预防措施 

　　4.1 水闸施工过程中出现裂缝的原因 

　　首先在水闸施工中，进行底板混凝土浇筑之后，水泥发生了一定的水化反应，这样就释放出很大的热量。同时因为底板内部的温度基本上都比附近的温度高，这样就使得混凝土表面与内部出现了很大的温度差异。再次，在施工过程中，因为混凝土抗拉强度比较低，并且导热性能比较差，这样就使得很多水化热量堆积在混凝土的内部，从而就使得混凝土底板的表面出现了开裂的现象。然后，在对水闸进行施工的时候，由于底板混凝土的温度在不断的降低，这样就使得混凝土内部发生了一定的温缩变形。同时在地基的约束之下，温缩变形导致底板的中心发生了拉应力，从而就造成了裂缝问题的产生。 

　　4.2 水闸施工过程中预防裂缝出现的措施 

　　首先，要不断的提高混凝土的抗拉强度，主要是降低水灰之间的比例，或者在混凝土中添加一些纤维材料，这样就可以大大的增加抗拉强度。然后，在施工的时候，如果水灰之间的比例符合的规定的要求，就可以适量的添加一些减水剂，这样就能够很大程度的减少水和水泥的使用含量，从而就能够有效的降低混凝土的温度，继而就能够防止混凝土出现裂缝的可能。同时，还可以适当的掺入膨胀剂，这样就可以很大的补偿混凝土的体积出现收缩变形的情况，要可以补偿混凝土出现温度变形的情况，也就可以防止混凝土出现裂缝。 

　　最后在对水闸进行施工的过程中，为了降低混凝土在浇筑时候的温度，可以适当的降低骨料的温度’缩短运输的距离。同时还可以降低开始施工是，沪宁图的温度峰值，也可以减少施工结束之前的温度降低幅度，继而就能够防止裂缝问题出现在混凝土中。 

　　5、结语 

　　在水利工程建设过程中，水闸的设计具有非常重要的意义，所以在进行水闸设计的时候，一定要根据工程的具体情况，对附近的环境进行详细的分析，并且还要严格的按照规定的要求进行设计。同时对于工程施工中可以出现的问题，一定要采取有效的措施进行预防和处理，并且还要将理论与实践相结合，从而才能够很大程度的提高水闸的设计质量和水平。 

　　参考文献： 

　　[1]彭云峰.浅析水利工程中水闸设计方法[J].中国科技博览，2011 

　　[2]孙立平，石宝华，张延乐关于水闸安全评价的几个问题[J].科技信息，2013