于樓節制閘安全隱患及除險加固措施分析

李青英 鄭風華

(山東省菏澤市洙趙新河流域工程管理處 274000)

劉 林

(黃河河口管理局 東營 257091)

1 工程概況

洙趙新河是魯西南跨菏澤、濟寧兩市的大型防洪、排澇、灌溉的綜合性河道，全長145.048km，流域面積4206km2。

于樓節制閘位于洙趙新河下游，干流樁號39+859處，山東省巨野縣薛扶集鄉境內，控制流域面積4030km2，肩負著流域內防洪、除澇、灌溉等多種重要任務，是一座大(2)型II等節制閘。該閘建成于1972年，為砌石無底坎開敞式結構，共 31孔，閘總長162.00m。原設計標準為3年一遇除澇，10年一遇防洪，設計流量610m3/s，校核流量1205m3/s。閘孔尺寸4.00m×4.60m，閘門高4.00m，正常蓄水量1027萬m3。排澇面積4萬hm2，設計灌溉面積0.67萬hm2，年供水量173.33萬hm2，保護下游耕地2.13萬hm2，人口47萬。水閘運行多年來，發揮了巨大的工程效益，使流域內抗旱、排澇、改堿、綜合經濟效益顯著，由于近幾十年來對水利工程投入不足，運行經費匱乏，水閘得不到及時維護、保養，導致常年帶病運行，防洪與灌溉作用大大降低。

2 于樓節制閘存在的安全隱患

該閘歷經近40年的運行，老化、損壞嚴重，已經影響到水閘的安全運行，工程不能滿足抗旱、防洪要求，工程效益大大降低，經現場調查、檢測、水力復核計算，總結得出，主要存在以下安全隱患。

2.1 過流能力不足

于樓節制閘工程等級為大(2)型Ⅱ等工程，2級建筑物。該閘原設計標準為3年一遇除澇，10年一遇防洪，經對現狀過流能力復核計算，滿足3年一遇除澇標準，但是遇10年一遇洪水位時，閘前水位高于閘門最大提升高度，工程防洪能力不滿足要求。依據《防洪標準》(GB 50201—94)及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2000)，于樓節制閘最新規劃設計除澇標準為5年一遇，防洪標準為50年一遇。依據規劃設計指標，按照5年一遇除澇設計流量對水閘過流能力復核計算，不能滿足過流要求，機架橋梁底高程低于50年一遇防洪水位，也不能滿足防洪要求。

2.2 土石結構遭受破壞

于樓節制閘上、下游護坡和翼墻部分砂漿強度較低，存在剝蝕、開裂或脫落現象。漿砌石閘墩腐蝕嚴重，多處砌石砂漿隆起，其中一閘墩裂縫貫穿3塊砌石。兩岸邊墩、翼墻和護坡有繞滲現象，部分填土被淘刷。橋頭堡附近有繞滲發生，造成地基產生不均勻沉降，橋頭堡傾斜、墻皮開裂并出現多處貫穿性裂縫，裂縫最寬達20mm。閘室地基土為粉土，易發生流土和接觸沖刷破壞。消力池部分被沖毀。

2.3 混凝土結構老化破損

閘門槽存在破損現象，開裂明顯?；炷撂炕瘒乐兀畲筇炕疃葹?2.00mm。機架橋混凝土蜂窩嚴重，部分孔洞，局部混凝土剝落，多處露筋，露筋最長者為整跨長度，最大炭化深度為10.10mm?；炷撩軐嵭圆?，一面板底面有一斜裂縫，長約1.30m，貫穿梁及面板，啟閉機室頂漏雨。鋼筋混凝土閘門最大炭化深度5.00mm，橫梁上游貫穿性裂縫，存在安全隱患。

2.4 閘門、金屬結構和電氣設備毀壞嚴重，影響運行

閘門為鋼筋混凝土格梁鋼絲網水泥平面閘門。閘門混凝土剝落、露筋、裂縫現象嚴重。構件連接情況差，行走機構老化，滑輪銹蝕無法轉動，加大了閘門的開啟難度。自2004年啟閉機進行了更換，啟閉形式由升臥式啟閉方式改為直升式，啟閉機運行情況有所改善。20kVA變壓器和30kW備用柴油發電機組已運行多年，閘門控制柜陳舊，輸電線路老化、局部發生漏電現象，避雷線太低，不安全。

2.5 觀測設施落后

安全觀測設施落后，缺乏有效的觀測記錄。

2.6 其他

閘前淤積嚴重，降低了河道蓄水能力。交通橋原設計標準低，已經不能滿足當地經濟發展的交通要求，而且橋面高程低于防洪水位，影響行洪。連接水閘的防汛道路為土路，路況差。

3 病險原因分析

造成于樓閘病險的成因主要有以下幾個方面:

a.于樓節制閘建成于1972年，已運行將近40年，由于長期運行，工程老化嚴重，其安全性及使用功能衰退。

b.受當時經濟環境、技術條件的限制，工程從開始建設實施時，缺乏完整的地質資料和設計資料，工程一邊設計一邊施工。當時建設標準偏低，技術水平有限，施工設備落后，施工隊伍不專業，工程施工質量差。再加上長期運行過程中配套設施欠缺，啟閉設備落后，水閘管理和運行困難，水閘受到一定程度的損壞，又得不到及時維修。

c.于樓節制閘建設時間早，當時設計沒有統一標準，設計時沒有充分考慮耐久性要求，更沒有考慮環境污染對工程的影響，地震設防烈度為6度，地震設計標準偏低。水閘長期處于不良的運行工況，并且缺少有效的保護性措施，使水閘提前進入老化期。

d.由于管理單位的管理經費不足，運行設備落后，觀測設施簡陋，對水閘缺乏有效的觀測記錄，給水閘日常運行和管理工作帶來一定的困難。

e.隨著近幾年當地工農業經濟迅速的發展，工農業生產對河道帶來的污染日趨嚴重，水閘在這樣不良的運行環境下，長期浸在水下的混凝土和漿砌石結構受到不同程度的侵蝕，加快了水閘結構老化程度，如果不及時采取保護措施，將危及閘體結構安全。

4 于樓節制閘除險加固措施

針對節制閘的病險程度和原因，充分考慮當今工程施工的先進技術、先進工藝和新材料的應用，提出以下水閘工程除險加固的措施和建議。

4.1 提高節制閘過流能力的措施

于樓節制閘在防洪標準和過閘流量上雖然不能滿足要求，但主體結構基本完好，閘室穩定性能夠滿足要求，建議在除險加固時考慮保留原閘室，按照規劃批復的防洪標準、設計流量和設計水位，通過擴建閘孔和加高機架橋墩來提高過流能力，其余附屬設施相應進行加固改造。

4.2 土石結構的除險加固措施

對破壞嚴重的護坡砌石建議進行拆除翻新;對砂漿脫落、遭受腐蝕的翼墻、閘墩砌石等結構，可用高強砂漿修補和勾縫;對存在繞滲現象的邊墩、翼墻和護坡，采用防滲墻圍封后再進行灌漿，并在上、下游翼墻和岸墻背后增設刺墻;對發生不均勻沉降的局部位置，可采用靜壓灌漿技術，恢復其高程。對由于消力池、消力坎等消能設施受破壞，水流沖刷造成的基底淘空，采取回填砂礫料或灌漿，填充基礎底下的空隙。同時維修消力池、消力坎等消能設施，避免進一步破壞。

4.3 混凝土結構的除險加固措施

對破損的閘門、閘門槽等混凝土結構進行修補，銹蝕嚴重的鋼筋進行除銹處理;對混凝土表面裂縫，采用先在其表面鑿槽，再用預縮水泥砂漿、快凝砂漿或環氧砂漿進行修補;對混凝土結構的貫穿性裂縫，可采用鑿槽封閉再鉆孔灌漿的方法進行處理。

4.4 金屬結構和電氣設施等的除險加固措施

對閘門連結構件、行走機構和銹蝕的滑輪進行更換;變壓器、發電機組等電氣設施進行更新改造。

4.5 增設觀測設施

根據水閘運行管理要求，恢復或完善安全監測等必要的設備設施。

4.6 其他的除險措施

對于水閘上、下游淤積的的情況，可通過清淤減輕河道淤積。改造交通橋，提高交通標準，并提高橋面高程至防洪水位以上。修建必需的防汛道路。

5 結語

通過分析于樓節制閘病險問題和原因發現，要想徹底解決該閘病險問題，還需要進一步對水閘現狀進行過流能力復核計算、滲流穩定性計算、消能設施的復核計算以及水閘不同工況下的抗滑穩定性計算，對水閘作出更準確的安全鑒定。然后，再從水閘規劃設計標準、改造加固項目、施工方法、采用材料和工藝等方面，進行除險加固技術措施研究。同時還要對水閘除險加固后的運行管理制度進行科學探討，制定水閘安全運行的制度保障體系，為水閘以后正常運行提供安全保證。?