CN110777738A - 一种预制装配式水闸结构的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水闸建设技术领域，且公开了一种预制装配式水闸结构的设计方法，包括预制底板的设计与制作—闸墩设计与制作—预制底板铺设—预制底板间连接—闸墩分层吊装与连接—上部排架与闸门安装步骤。该预制装配式水闸结构的设计方法，通过装配式的方式进行水闸工程的施工，避免了浇筑材料与设备的搬运、材料不完全利用就地浪费、同时就地材料对环境污染的现象，有效的减少环境污染及节约能源，避免传统现场施工过程中模板成批设计与施工带来的浪费现象，有效的节约了生产成本，有效的缩短了施工工期，由于预制底板、预制闸墩等各个板块都为相对独立的装配，有利于后期的维护与保养，带来更好的使用前景。

Description

一种预制装配式水闸结构的设计方法

技术领域

本发明涉及水闸建设技术领域，具体为一种预制装配式水闸结构的设计方法。

背景技术

修建在河道和渠道上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物，关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水等需要，开启闸门，可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水，也可对下游河道或渠道供水，在水利工程中，水闸作为挡水、泄水或取水的建筑物，应用广泛。

水闸特别是大中型水闸，由于混凝土建筑物量较大，建造过程中易受河道洪水枯荣限制，一般在一个非汛期内不能完成主体工程，需相应设计度汛设施，进而增加工程投资，并且，水闸的施工工期过程，带来较大的不便，后期的维护与保养较为不便，为此，我们提出一种预制装配式水闸结构的设计方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于施工易受汛期影响，工程投资较大，施工工期较长，不利于后期的维护保养的问题。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：一种预制装配式水闸结构的设计方法，包括预制底板的设计与制作—闸墩设计与制作—预制底板铺设—预制底板间连接—闸墩分层吊装与连接—上部排架与闸门安装步骤，具体步骤如下：

（1）预制底板的设计与制作：根据横向、竖向尺寸、底板厚度及闸门位置，同时考虑运输及吊装设备工作能力将底板划分未若干预制块，并进行预制底板的浇筑与制作，在预制底板上贯穿设置注浆孔，在预制闸墩对应位置的预制底板处预留梯形键槽及钢筋；

（2）闸墩设计与制作：根据预制材料的特性以及现场安装、运输等要求，根据常规水闸口径，确定具有标准厚度的闸墩，并进行闸墩的分段浇筑制作，同时在预制闸墩的上下层对应位置布置连接主筋与主筋预留口；

（3）预制底板铺设：根据上述（1）中的位置对预制底板进行铺设，预制底板间预留一米的连接间隙及连接钢筋；

（4）预制底板间连接：将全部预制底板吊装到位后连接各预制底板间的连接钢筋，通过混凝土二次浇筑宽缝将预制底板连接成整体底板，宽缝满足强度要求后由注浆孔进行底板注浆；

（5）闸墩分层吊装与连接：预制闸墩预制件吊装到位后，将拼接闸墩底部安装于梯形键槽内，浇筑二期混凝土使预制底板与预制闸墩连接成为整体，再进行预制闸墩的分段式安装，在主筋预留口中插入连接主筋并进行灌浆密封，依次完成闸墩之间的分段式安装；

（6）上部排架与闸门安装：将上部排架与闸门进行安装以完成整个水闸结构的安装。

优选的，所述方法仅适用于高度为六米及以上跨径水闸的设立。

优选的，步骤（1）中所述的注浆孔为若干组呈阵列排布且相邻之间轴心垂直距离为一点五米。

优选的，步骤（1）中所述预制底板包括若干组第一底板、第二底板与衔接底板，所述第一底板、第二底板与衔接底板的上端外表面均位于同一水平面内，所述预制底板的上端外表面设置有预制闸墩。

优选的，所述第一底板与第二底板之间留有连接间隙，所述连接间隙的内侧填充有浇筑混凝土，所述第一底板与第二底板相互靠近的一侧外表面之间设置有连接钢筋，所述连接钢筋位于浇筑混凝土的内部，所述第一底板以及第二底板之间通过浇筑混凝土以及连接钢筋固定连接。

优选的，所述衔接底板与第一底板、第二底板之间的连接方式与第一底板与第二底板之间的连接方式相同，所述衔接底板的上端外表面设置有梯形键槽，所述梯形键槽沿衔接底板的长度方向设置。

优选的，所述预制闸墩的靠近下端的外表面嵌于梯形键槽的内侧，所述梯形键槽的内侧与预制闸墩的靠近下端的外表面之间填充有钢筋混凝土带，所述衔接底板与预制闸墩之间通过梯形键槽以及钢筋混凝土带固定连接。

优选的，所述预制闸墩包括底部闸墩与拼接闸墩，所述拼接闸墩的下端外表面设置有连接主筋，所述底部闸墩的上端外表面靠近连接主筋处设置有主筋预留口，所述连接主筋的下端外表面形状大小与主筋预留口的底面的形状大小相同，所述连接主筋嵌于主筋预留口的内侧，所述连接主筋与主筋预留口之间为活动连接，所述拼接闸墩的下端外表面靠近连接主筋的两侧与底部闸墩的上端外表面靠近主筋预留口的两侧之间填充有连接混凝土带，所述拼接闸墩与底部闸墩之间通过连接混凝土带固定连接。

优选的，所述预制闸墩的上端设置有沿长度方向排布的上部排架，所述上部排架与预制闸墩之间为固定连接，所述预制底板的上端外表面与预制闸墩相垂直设置有闸门，所述闸门位于两组相邻的预制闸墩之间，所述预制闸墩的外表面靠近闸门的前后端处设置有活动槽口，所述闸门与预制闸墩之间为活动连接，所述闸门以及预制闸墩的数量均为若干组，所述闸门以及预制闸墩于预制底板的外表面呈直线排布。

与现有技术相比，本发明提供了一种预制装配式水闸结构的设计方法，具备以下有益效果：

1、该预制装配式水闸结构的设计方法，通过装配式的方式进行水闸工程的施工，可以在工厂或工地预制水闸预制底板、预制闸墩及上部排架等部分构件，不受汛期限制，在进行预制底板、预制闸墩及上部排架的浇筑制作过程中，可于工厂或工地集中处理，与传统的现场浇筑施工相比，避免了材料与设备的搬运、材料不完全利用就地浪费、同时就地材料对环境污染的现象，有效的减少环境污染及节约能源。

2、该预制装配式水闸结构的设计方法，通过预制装配的方式，将预制底板、预制闸墩、上部排架、闸门等可以进行逐步的设计与制作，对于预制底板与预制闸墩可以根据设计过的若干模板进行重复浇筑制作，避免传统现场施工过程中模板成批设计与施工带来的浪费现象，有效的节约了生产成本。

3、该预制装配式水闸结构的设计方法，对于传统水闸工程的现场施工，需要进行底板浇筑、闸墩浇筑，在底板与闸墩的凝固成型过程中耗费较多的时间，降低了施工效率，进而延长了工期，通过预制装配的方式进行安装，可以加工集中处理的预制底板与预制闸墩直接进行吊装组合，再进行衔接处的铺设连接即可，有效的缩短了施工工期。

4、该预制装配式水闸结构的设计方法，由于预制底板、预制闸墩等各个板块都为相对独立的装配，对于损坏的部分，可以对损坏的预制底板或者预制闸墩进行维护、拆卸与更换，同时确保不会对其它的板块造成较大的影响，有利于后期的维护与保养。

附图说明

图1为本发明施工流程图；

图2为本发明的整体正视图；

图3为本发明的整体侧视图；

图4为本发明的上部排架处的俯视图；

图5为本发明的预制底板的局部示意图；

图6为本发明的预制底板与预制闸墩连接处的剖视图；

图7为本发明的预制闸墩的局部剖视图。

图中：1、预制底板；11、第一底板；12、第二底板；13、连接间隙；14、连接钢筋；15、浇筑混凝土；16、注浆孔；17、衔接底板；18、梯形键槽；19、钢筋混凝土带；2、预制闸墩；21、底部闸墩；22、拼接闸墩；23、连接主筋；24、主筋预留口；25、连接混凝土带；3、上部排架；4、闸门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种预制装配式水闸结构的设计方法，包括预制底板的设计与制作—闸墩设计与制作—预制底板铺设—预制底板间连接—闸墩分层吊装与连接—上部排架与闸门安装步骤，具体步骤如下：

（1）预制底板的设计与制作：根据横向、竖向尺寸、底板厚度及闸门位置，同时考虑运输及吊装设备工作能力将底板划分未若干预制块，并进行预制底板的浇筑与制作，在预制底板上贯穿设置注浆孔，在预制闸墩对应位置的预制底板处预留梯形键槽及钢筋；

（2）闸墩设计与制作：根据预制材料的特性以及现场安装、运输等要求，根据常规水闸口径，确定具有标准厚度的闸墩，并进行闸墩的分段浇筑制作，同时在预制闸墩的上下层对应位置布置连接主筋与主筋预留口；

（3）预制底板铺设：根据上述（1）中的位置对预制底板进行铺设，预制底板间预留一米的连接间隙及连接钢筋；

（4）预制底板间连接：将全部预制底板吊装到位后连接各预制底板间的连接钢筋，通过混凝土二次浇筑宽缝将预制底板连接成整体底板，宽缝满足强度要求后由注浆孔进行底板注浆；

（5）闸墩分层吊装与连接：预制闸墩预制件吊装到位后，将拼接闸墩底部安装于梯形键槽内，浇筑二期混凝土使预制底板与预制闸墩连接成为整体，再进行预制闸墩的分段式安装，在主筋预留口中插入连接主筋并进行灌浆密封，依次完成闸墩之间的分段式安装；

（6）上部排架与闸门安装：将上部排架与闸门进行安装以完成整个水闸结构的安装。

该方法仅适用于高度为六米及以上跨径水闸的设立；步骤（1）中的注浆孔16为若干组呈阵列排布且相邻之间轴心垂直距离为一点五米，以确保后期注浆后渗透至地面内，使预制底板1与地面之间更为牢固；步骤（1）中预制底板1包括若干组第一底板11、第二底板12与衔接底板17，第一底板11、第二底板12与衔接底板17的上端外表面均位于同一水平面内，确保预制底板1整体的平整度，预制底板1的上端外表面设置有预制闸墩2；第一底板11与第二底板12之间留有连接间隙13，有利于后期浇筑混凝土15进行连接，连接间隙13的内侧填充有浇筑混凝土15，第一底板11与第二底板12相互靠近的一侧外表面之间设置有连接钢筋14，连接钢筋14起到进行一步加强的作用，连接钢筋14位于浇筑混凝土15的内部，第一底板11以及第二底板12之间通过浇筑混凝土15以及连接钢筋14固定连接，确保第一底板11与第二底板12之间的稳固；衔接底板17与第一底板11、第二底板12之间的连接方式与第一底板11与第二底板12之间的连接方式相同，以确保衔接底板17套于第一底板11以及第二底板12之间的稳固程度，衔接底板17的上端外表面设置有梯形键槽18，梯形键槽18沿衔接底板17的长度方向设置，为预制闸墩2的安装提高位置；预制闸墩2的靠近下端的外表面嵌于梯形键槽18的内侧，梯形键槽18的内侧与预制闸墩2的靠近下端的外表面之间填充有钢筋混凝土带19，以起到预制闸墩2较为稳固的安装于梯形键槽18的内侧，衔接底板17与预制闸墩2之间通过梯形键槽18以及钢筋混凝土带19固定连接，确保预制闸墩2与梯形键槽18之间的稳固；预制闸墩2包括底部闸墩21与拼接闸墩22，拼接闸墩22的下端外表面设置有连接主筋23，以便于拼接闸墩22的安装，底部闸墩21的上端外表面靠近连接主筋23处设置有主筋预留口24，为连接主筋23提高插入位置，连接主筋23的下端外表面形状大小与主筋预留口24的底面的形状大小相同，连接主筋23嵌于主筋预留口24的内侧，连接主筋23与主筋预留口24之间为活动连接，确保连接主筋23与主筋预留口24相吻合，拼接闸墩22的下端外表面靠近连接主筋23的两侧与底部闸墩21的上端外表面靠近主筋预留口24的两侧之间填充有连接混凝土带25，起到连接的作用，拼接闸墩22与底部闸墩21之间通过连接混凝土带25固定连接，确保拼接闸墩22的稳固；预制闸墩2的上端设置有沿长度方向排布的上部排架3，便于后期行走桥的施工，上部排架3与预制闸墩2之间为固定连接，确保上部排架3的稳固，预制底板1的上端外表面与预制闸墩2相垂直设置有闸门4，起到控制水流的作用，闸门4位于两组相邻的预制闸墩2之间，预制闸墩2的外表面靠近闸门4的前后端处设置有活动槽口，以提供闸门4的安插位置，闸门4与预制闸墩2之间为活动连接，便于闸门4的开启与闭合，闸门4以及预制闸墩2的数量均为若干组，闸门4以及预制闸墩2于预制底板1的外表面呈直线排布，若干组闸门4可以对水流量进行更好的控制。

工作时，事先根据横向、竖向尺寸、底板厚度及闸门4位置，同时考虑运输及吊装设备工作能力将底板划分未若干预制块，并进行预制底板1的浇筑与制作，在预制底板1上贯穿设置注浆孔16，在预制闸墩2对应位置的预制底板1处预留梯形键槽18及钢筋，与此同时根据预制材料的特性以及现场安装、运输等要求，根据常规水闸口径，确定具有标准厚度的闸墩，并进行闸墩的分段浇筑制作，同时在预制闸墩2的上下层对应位置布置连接主筋23与主筋预留口24，对预制底板1进行铺设，预制底板1间预留一米的连接间隙13及连接钢筋14，再将全部预制底板1吊装到位后连接各预制底板1间的连接钢筋14，通过混凝土二次浇筑宽缝将预制底板1连接成整体底板，宽缝满足强度要求后由注浆孔16进行底板注浆，将预制闸墩2预制件吊装到位后，将拼接闸墩22底部安装于梯形键槽18内，浇筑二期混凝土使预制底板1与预制闸墩2连接成为整体，再进行预制闸墩2的分段式安装，在主筋预留口24中插入连接主筋23并进行灌浆密封，依次完成闸墩之间的分段式安装，随后将上部排架3与闸门4进行安装以完成整个水闸结构的安装。

综上所述，通过装配式的方式进行水闸工程的施工，可以在工厂或工地预制水闸预制底板1、预制闸墩2及上部排架3等部分构件，不受汛期限制，在进行预制底板1、预制闸墩2及上部排架3的浇筑制作过程中，可于工厂或工地集中处理，与传统的现场浇筑施工相比，避免了材料与设备的搬运、材料不完全利用就地浪费、同时就地材料对环境污染的现象，有效的减少环境污染及节约能源；通过预制装配的方式，将预制底板1、预制闸墩2、上部排架3、闸门4等可以进行逐步的设计与制作，对于预制底板1与预制闸墩2可以根据设计过的若干模板进行重复浇筑制作，避免传统现场施工过程中模板成批设计与施工带来的浪费现象，有效的节约了生产成本；对于传统水闸工程的现场施工，需要进行底板浇筑、闸墩浇筑，在底板与闸墩的凝固成型过程中耗费较多的时间，降低了施工效率，进而延长了工期，通过预制装配的方式进行安装，可以加工集中处理的预制底板1与预制闸墩2直接进行吊装组合，再进行衔接处的铺设连接即可，有效的缩短了施工工期；由于预制底板1、预制闸墩2等各个板块都为相对独立的装配，对于损坏的部分，可以对损坏的预制底板1或者预制闸墩2进行维护、拆卸与更换，同时确保不会对其它的板块造成较大的影响，有利于后期的维护与保养。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：包括预制底板的设计与制作—闸墩设计与制作—预制底板铺设—预制底板间连接—闸墩分层吊装与连接—上部排架与闸门安装步骤，具体步骤如下：

（1）预制底板的设计与制作：根据横向、竖向尺寸、底板厚度及闸门位置，同时考虑运输及吊装设备工作能力将底板划分未若干预制块，并进行预制底板的浇筑与制作，在预制底板上贯穿设置注浆孔，在预制闸墩对应位置的预制底板处预留梯形键槽及连接钢筋；

（2）闸墩设计与制作：根据预制材料的特性以及现场安装、运输等要求，根据常规水闸口径，确定具有标准厚度的闸墩，并进行闸墩的分段浇筑制作，同时在预制闸墩的上下层对应位置布置连接主筋与主筋预留口；

（3）预制底板铺设：根据上述（1）中的位置对预制底板进行铺设，预制底板间预留一米的连接间隙及钢筋；

（4）预制底板间连接：将全部预制底板吊装到位后连接各预制底板间的连接钢筋，通过混凝土二次浇筑宽缝将预制底板连接成整体底板，宽缝满足强度要求后由注浆孔进行底板注浆；

（5）闸墩分层吊装与连接：预制闸墩预制件吊装到位后，将拼接闸墩底部安装于梯形键槽内，浇筑二期混凝土使预制底板与预制闸墩连接成为整体，再进行预制闸墩的分段式安装，在主筋预留口中插入连接主筋并进行灌浆密封，依次完成闸墩之间的分段式安装；

（6）上部排架与闸门安装：将上部排架与闸门进行安装以完成整个水闸结构的安装。

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：所述方法仅适用于高度为六米及以上跨径水闸的设立。

3.根据权利要求1所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：步骤（1）中所述的注浆孔（16）为若干组呈阵列排布且相邻之间轴心垂直距离为一点五米。

4.根据权利要求1所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：步骤（1）中所述预制底板（1）包括若干组第一底板（11）、第二底板（12）与衔接底板（17），所述第一底板（11）、第二底板（12）与衔接底板（17）的上端外表面均位于同一水平面内，所述预制底板（1）的上端外表面设置有预制闸墩（2）。

5.根据权利要求4所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：所述第一底板（11）与第二底板（12）之间留有连接间隙（13），所述连接间隙（13）的内侧填充有浇筑混凝土（15），所述第一底板（11）与第二底板（12）相互靠近的一侧外表面之间设置有连接钢筋（14），所述连接钢筋（14）位于浇筑混凝土（15）的内部，所述第一底板（11）以及第二底板（12）之间通过浇筑混凝土（15）以及连接钢筋（14）固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：所述衔接底板（17）与第一底板（11）、第二底板（12）之间的连接方式与第一底板（11）与第二底板（12）之间的连接方式相同，所述衔接底板（17）的上端外表面设置有梯形键槽（18），所述梯形键槽（18）沿衔接底板（17）的长度方向设置。

7.根据权利要求4所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：所述预制闸墩（2）的靠近下端的外表面嵌于梯形键槽（18）的内侧，所述梯形键槽（18）的内侧与预制闸墩（2）的靠近下端的外表面之间填充有钢筋混凝土带（19），所述衔接底板（17）与预制闸墩（2）之间通过梯形键槽（18）以及钢筋混凝土带（19）固定连接。

8.根据权利要求4所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：所述预制闸墩（2）包括底部闸墩（21）与拼接闸墩（22），所述拼接闸墩（22）的下端外表面设置有连接主筋（23），所述底部闸墩（21）的上端外表面靠近连接主筋（23）处设置有主筋预留口（24），所述连接主筋（23）的下端外表面形状大小与主筋预留口（24）的底面的形状大小相同，所述连接主筋（23）嵌于主筋预留口（24）的内侧，所述连接主筋（23）与主筋预留口（24）之间为活动连接，所述拼接闸墩（22）的下端外表面靠近连接主筋（23）的两侧与底部闸墩（21）的上端外表面靠近主筋预留口（24）的两侧之间填充有连接混凝土带（25），所述拼接闸墩（22）与底部闸墩（21）之间通过连接混凝土带（25）固定连接。

9.根据权利要求4所述的一种预制装配式水闸结构的设计方法，其特征在于：所述预制闸墩（2）的上端设置有沿长度方向排布的上部排架（3），所述上部排架（3）与预制闸墩（2）之间为固定连接，所述预制底板（1）的上端外表面与预制闸墩（2）相垂直设置有闸门（4），所述闸门（4）位于两组相邻的预制闸墩（2）之间，所述预制闸墩（2）的外表面靠近闸门（4）的前后端处设置有活动槽口，所述闸门（4）与预制闸墩（2）之间为活动连接，所述闸门（4）以及预制闸墩（2）的数量均为若干组，所述闸门（4）以及预制闸墩（2）于预制底板（1）的外表面呈直线排布。

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