淺談對水閘除險加固的必要性和綜合方法措施

檀亞輝

摘要：本文首先闡述了水閘除險加固的必要性，然后分析了水閘產生病險的成因，最后探討了水閘除險加固的綜合方法及措施。

關鍵詞：水閘除險加固；必要性；成因；綜合方法措施

中圖分類號：TV66文獻標識碼： A

水閘是為城市供水、工農業生產供水、防洪、防潮、排澇等方面服務的重要水利設施，在社會經濟發展中發揮著舉足輕重的作用。我國水閘大多建成于20世紀 50～70年代，由于年久失修，存在著各種安全隱患。據不完全統計，目前我國水閘的病險比例高達 66.67%，對水閘存在的病險問題進行歸類并分析成因，可對病險水閘的除險加固工作提供有益參考。

1水閘除險加固的必要性

1.1 病險水閘是防洪搶險工作中的重大安全隱患，對防洪體系的有效運行構成威脅。水閘一旦運行失效，將給經濟社會帶來重大損失和不利影響。如1996年8月安徽省長江干堤上的楊墩站水閘發生整體沉陷315m的重大險情，雖經搶護，保住了干堤沒有決口，但水閘本身全部報廢，并造成114萬hm2(21萬畝)農田和16萬人口受災，直接經濟損失達3 000萬元以上。1998年洪水期間，僅長江、松花江、嫩江就有291座涵閘相繼出現險情，給防汛調度帶來很大困難。

由于病險水閘存在著防洪標準偏低、結構不穩定、防沖設施損壞、滲流破壞、結構受損、金屬結構機電設備老化等病險問題，使防汛搶險不能正常運行和合理調度，汛期不能按防汛調度要求適時攔蓄或排泄洪澇水，從而延誤時機，影響水閘防洪排澇效益的發揮，尤其是堤防上的病險水閘，構成堤防安全運行的薄弱環節，對防洪體系的安全構成嚴重威脅。

1.2 水閘病險問題的存在，已嚴重影響興利效益的發揮

我國大多數水閘兼具防洪、排澇與灌溉、供水、發電、航運等多重功效，是保障國民經濟持續發展的重要基礎設施。我國是世界上嚴重缺水的國家之一，且水資源時空分布極不均衡。隨著社會經濟的快速發展，水資源需求增長與水資源嚴重短缺的矛盾日益突出，灌溉、供水與防洪、排澇顯得同等重要，則水閘對水資源的調控作用也越來越重要。但病險問題的存在，嚴重影響了水閘功效的充分發揮。如病險水閘使城市生活用水供給不足，嚴重影響了人民正常生活；對農田灌溉會發生攔不住水或引不到水的現象；對水閘下游地區，不能保證防洪安全和正常的人畜飲水，極大地影響了人民群眾生命財產安全和正常的生活秩序。水閘病險問題的存在，是社會經濟健康發展的安全隱患，已嚴重影響了水閘興利除害作用的發揮。

1.3 對病險水閘除險加固是水工建筑物結構安全的需要

病險水閘大部分建于20世紀60~70年代，現已運行幾十年，加之缺乏正常養護維修，均不同程度地存在病害問題，主要表現為:工程標準低，閘身、閘墩或翼墻等結構穩定不滿足規范要求；消能防沖設施不滿足設計行洪要求；部分結構已遭損毀，進一步發展將影響閘室安全；混凝土強度偏低、閘門、啟閉機及電氣設備陳舊、老化嚴重；交通橋空心梁板承載力不滿足設計要求；管理設施缺失或陳舊落后，無工程觀測設施等。這些病險問題均嚴重威脅著水閘自身的安全，故對水閘進行除險加固也是水工建筑物結構安全的需要。

2水閘病險成因分析

我國水閘數量多、分布廣、運行時間長。限于當時經濟、技術條件，普遍存在建設標準低、工程質量差、配套設施不完善等先天性問題。投入運行后，由于長期處于粗放管理，缺乏必要的維修養護，加之近年來環境氣候變化，極端天氣事件頻發，水閘遭受洪水、地震、泥石流等超標準荷載沖擊，也加劇了水閘的病險程度?？傮w來說，造成我國水閘產生病險的成因主要分為以下 5個方面。

2.1大量水閘已接近或超過設計使用年限。

我國現有的水閘大部分運行已達30～50年，建筑物接近使用年限，金屬結構和機電設備早已超過使用年限。經長期運行，工程老化嚴重，其安全性及使用功能日益衰退。據統計，全國大中型病險水閘中，建于20世紀50～70年代的占72%，建于80年代的占 17%，建于90年代及以后的占11%。

2.2工程建設先天不足。

我國大部分水閘建成于20世紀80年代以前，受當時社會經濟環境的影響，一些水閘在缺少地質、水文泥沙等基礎資料的條件下，采取邊勘察、邊設計、邊施工的方式建設，成為所謂的“三邊”工程，甚至有些水閘的建設根本就沒有進行勘察設計。另外，當時技術水平低，施工設備簡陋，多數施工隊伍很不正規，技術人員的作用不能充分發揮，致使水閘建設質量先天不足，建設標準低，工程質量差。

2.3工程破損失修情況嚴重。

我國早期的水閘設計沒有統一標準，缺少耐久性設計、防環境污染設計和抗震設計等內容，目前，多數工程已進入老化期，建筑物、設備、設施等老化破損非常嚴重。同時，在長期運用過程中，由于缺乏資金，管理單位難以完成必要的維修養護，或只能進行應急處理、限額加固，水閘安全隱患得不到及時、徹底的解決，隨著使用年限的增長，水閘安全隱患逐年增多加重，久而久之，工程“積病成險”，一些本來屬于病害層面的損傷轉化為重大險情和隱患。

2.4工程管理手段落后。

長期以來，水閘基本上沿用計劃經濟的傳統管理體制，重建設、輕管理，普遍存在權責不清、機制不活、投入不足等問題。許多水閘的管理經費不足，運行、觀測設施簡陋，管理手段落后，給水閘日常管理工作帶來很大困難，一些水閘管理單位難以維持自身的生存與發展，水閘安全鑒定更是無從談起。國務院《水利工程管理體制改革實施意見》頒布后，近年來水閘工程管理單位逐步理順了管理體制，完成了分類定性、定編定崗，基本落實了人員基本支出經費和維修養護經費，水閘管理經費雖有所增加，但仍無力負擔病險水閘安全鑒定及除險加固費用，無法根本解決病險水閘除險加固問題。

2.5環境污染嚴重。

由于水污染日趨嚴重以及部分水閘地處沿海地區，水閘運行環境極為不利，受污水腐蝕和海水銹蝕作用，閘門、止水、啟閉設備運行困難，漏水嚴重，混凝土和漿砌石結構同樣受到不同程度的侵蝕，出現嚴重的碳化、破損、鋼筋銹蝕等現象。沿海地區水閘混凝土結構中很多鋼筋的保護層由于鋼筋銹蝕完全剝離。因此，水體污染加快了水閘結構的老化過程，危及閘體結構安全。

3水閘除險加固綜合方法措施

針對病險水閘存在的問題和產生原因，充分考慮新材料、新工藝和新技術的應用，提出以下除險加固工程措施和建議。

3.1對于工程等級、防洪標準及設計流量不滿足要求但主體結構基本完好的水閘，盡量考慮保留原閘室，按規劃批復的工程規模及設計水位，通過加高或增擴閘孔來提高過流能力，其余附屬設施相應進行加固改造。

3.2對于閘室整體穩定不滿足規范要求、地基承載能力不足的水閘，可根據地基土的性質采用灌漿、振沖加密等措施提高地基承載力。對已發生不均勻沉降，影響閘門運行的，可采用壓密灌漿，用高壓濃漿抬動土體及閘基，恢復閘底高程。對由于消能工失效、產生溯源沖刷造成的閘基淘空，需回填砂礫料，采用防滲墻圍封后進行灌漿，或拆除局部淘空部位結構，回填處理再予以恢復。

3.3對于閘基和兩岸滲流穩定復核不滿足要求的水閘，可通過增加水平和垂直防滲長度、修復或增設出逸段排水反濾等措施進行處理。增加水平防滲長度的方式主要為加長上游防滲鋪蓋和修補防滲鋪蓋的裂縫和止水，增設垂直防滲的方式主要為設置高壓噴射防滲墻、攪拌樁防滲墻、塑性防滲墻等。對于地基脫空的情況，需采取灌漿措施保證地基與底板緊密接觸，避免接觸滲流進一步破壞，尤其對淤泥質地基的樁基基礎應定期監測脫空情況，及時補灌。對于兩岸繞滲的滲流破壞，應改造上下游翼墻或在岸墻背后增設刺墻。

3.4對于結構老化或受損嚴重的水閘，若是碳化深度過大、鋼筋銹蝕嚴重且危及結構安全的構件，一般拆除重建；若是局部碳化深度大于鋼筋保護層厚度或局部碳化層疏松剝落，應鑿除碳化層，對銹蝕嚴重的鋼筋進行除銹處理，并根據銹蝕情況和結構需要加補鋼筋，再采用高強砂漿或混凝土修補；如果碳化深度小于鋼筋保護層厚度，可用優質涂料封閉；對于表面裂縫，可以表面鑿槽，采用預縮水泥砂漿、丙乳砂漿、防水快凝砂漿或環氧砂漿進行修復；對于有防滲要求的結構或貫穿性裂縫，可采用鑿槽封閉再鉆孔灌漿的方法進行處理。

3.5對于閘下消能防沖設施不完善、損毀嚴重的水閘，要分析損毀原因，有針對性地改造或恢復消能設施。設計單寬流量過大是消能防沖設施損毀的主要原因之一，在合理設計單寬流量的條件下，可加大海漫長度、寬度、擴散角或加設柴排等設施，使其滿足防沖要求。

3.6 對于河道淤積嚴重的水閘，應根據工程經驗及水工模型試驗，合理設置擋沙、沖沙等設施，制定引水沖沙方案，或通過清淤減輕河道淤積。

3.7對于閘門銹蝕、啟閉機和電氣設施落后老化的水閘，可根據《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術規程》、《水利水電工程金屬結構報廢標準》進行檢測后予以報廢或更新改造。

4結語

水閘除險加固工程不同于新建工程，在工程施工過程中有時會發現新的工程隱患，不確定因素較多，作為工程設計人員要統籌兼顧，合理謀劃，按照基本建設程序抓好工程建設質量。

參考文獻:

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