當(dāng)前病險水閘形成原因分析及除險加固思路

鐘國鋒

(江西省撫州市水電勘測設(shè)計院，江西 撫州 344000)

當(dāng)前病險水閘形成原因分析及除險加固思路

鐘國鋒

(江西省撫州市水電勘測設(shè)計院，江西 撫州 344000)

在水利工程中，水閘是一項重要組成部分，關(guān)系到當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及防洪排澇效果，對于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展同樣重要。但由于中國水閘工程建設(shè)時期較早，多方面原因使得其已經(jīng)出現(xiàn)了較嚴(yán)重病險，影響到水閘使用效力。文章基于這一背景，簡單闡述了水閘的作用，分析了病險水閘產(chǎn)生原因，研究了病險水閘加固內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上提出了幾點加固思路。

病險水閘；成因；除險加固；使用年限；防洪標(biāo)準(zhǔn)

1 病險水閘成因分析

主要包括4個方面的內(nèi)容：

1.1 工程設(shè)計問題

現(xiàn)有使用中的水閘大多修建年代較早，當(dāng)時的技術(shù)以及設(shè)備相對落后。受到經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境影響，水閘設(shè)計時可能在水文狀況、泥沙狀況、地質(zhì)狀況等方面調(diào)查程度不深，屬于邊設(shè)計邊施工工程。有些水閘甚至缺少有效地勘察，屬于依葫蘆畫瓢，將其它水閘設(shè)計圖紙生搬硬套，導(dǎo)致設(shè)計并不符合當(dāng)?shù)厮髑闆r。例如水流較大地段使用的是普通設(shè)計，當(dāng)洪水到來時水閘必定無法承受巨大沖擊從而出現(xiàn)斷口或破損情況。

1.2 使用年限問題

由于水閘建設(shè)時間較早，加上當(dāng)時使用的材料以及技術(shù)不如現(xiàn)在，因此不少水閘在經(jīng)過長時間使用以及水流沖擊，已經(jīng)形成了大大小小的破損。我國水閘已經(jīng)有部分使用時間>30a，其機(jī)電設(shè)備以及金屬結(jié)構(gòu)可能早已超出了使用年限，在長時間運(yùn)行下，其功能程度以及安全性已得不到保障，因此更易出現(xiàn)不同種類的病險。

1.3 管理模式問題

水閘不僅在建設(shè)上需要投入人力物力財力來管理，在建成之后同樣需要統(tǒng)籌管理，保障水閘使用年限與效力。長期以來，我國水閘在管理方面由于缺乏創(chuàng)新，多使用傳統(tǒng)管理體制，只將重點放在建設(shè)上，建成之后的管理則存在機(jī)制不靈活、責(zé)任不清晰以及投入不充分現(xiàn)象，造成水閘長期處于資金不足、設(shè)施簡陋狀態(tài)[1]。雖然近年來對水利工程的管理力度有所加強(qiáng)，但短短幾年的強(qiáng)化管理尚未讓水閘管理效果達(dá)到明顯有效程度，尤其是水閘除險以及安全鑒定方面存在較嚴(yán)重資金匱乏狀況，安全運(yùn)行問題無法根本性解決。

1.4 防洪標(biāo)準(zhǔn)問題

主要是當(dāng)水閘在宣泄洪水的過程中，由于過流能力問題或是閘室本身設(shè)計問題，以及下游河床土質(zhì)的抗水流沖擊能力等并不能滿足宣泄設(shè)計流量洪水。在這一方面，很大程度上是由于初期設(shè)計不規(guī)范造成，當(dāng)時設(shè)計時沒有采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且由于技術(shù)上的匱乏，水文資料較少或存在錯誤，容易造成防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低現(xiàn)象。

2 病險水閘加固內(nèi)容

2.1 水利設(shè)計方面

水利設(shè)計包含的項目較多，主要有閘門控制方法以及過流能力的驗算兩方面。在除險加固設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)考慮到當(dāng)前狀態(tài)下水流狀況，同時綜合影響水閘過流能力的因素展開分析：涵洞長度變化影響、涵洞(過水部分)斷面尺寸、孔口斷面型式、孔口斷面尺寸、水位變化情況以及消能防沖在不同水流下的效果變化等。

2.2 工程布置

加固思路中少不了安全鑒定環(huán)節(jié)，在實施原則方面，應(yīng)以不改變原有水閘的建筑形式以及工程總體上的安排規(guī)劃為主。若水閘需要消能防沖或是延長滲徑，需要根據(jù)原有水閘軸線來布置，同時新規(guī)劃的水閘需符合2001年頒布的《水閘設(shè)計規(guī)范》。

另外，一些水閘現(xiàn)如今已經(jīng)出現(xiàn)鋼筋銹蝕、過度碳化情況，必須拆除之后重新建設(shè)。這就要求對原有水閘在總體規(guī)劃上重新安排，保障工程實施處于有效狀態(tài)，避免由于原有水閘工程布置影響到加固設(shè)計，造成因噎廢食現(xiàn)象。

2.3 合理劃分等級

水閘在實施加固設(shè)計時，應(yīng)注意對其級別以及等別展開研究。目前我國使用中的水閘大多數(shù)修建于20世紀(jì)90年代以前，由于歷時較久，不同時期下對于水閘的等級評定標(biāo)準(zhǔn)或是對工程級別的判斷標(biāo)準(zhǔn)各不相同。因此若需要對水閘實施修復(fù)，需根據(jù)上下游、左右岸及水閘是整個樞紐中所處地位重新鑒別其等級，保障其自身防洪功能并確保可正常使用。

2.4 閘室結(jié)構(gòu)布置

對水閘的除險加固除了要加強(qiáng)對現(xiàn)有損傷的修復(fù)之外，還應(yīng)注意對閘室的原結(jié)構(gòu)展開分析，了解多年前的設(shè)計是否符合現(xiàn)階段閘室功能需要。同時還應(yīng)注意鑒定現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中存在的問題，在加固之后需要按照已經(jīng)加固之后的尺寸對其結(jié)構(gòu)重新分析并驗算其穩(wěn)定性。

3 不同險情水閘除險加固方案分析

主要包括5個方面的內(nèi)容：

3.1 結(jié)構(gòu)老化水閘的除險加固

一些水閘在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)出現(xiàn)了整體上的老化，例如鋼筋呈現(xiàn)出嚴(yán)重銹蝕情況或是已經(jīng)過度碳化，通常這類型構(gòu)建需要完全拆除，徹底重建。若水閘只是局部炭化，可直接將碳化層鑿除并針對已經(jīng)被銹蝕的鋼筋進(jìn)行除銹操作，之后用混凝土或是高強(qiáng)砂漿將鑿除部分修補(bǔ)。若碳化情況不重，可使用優(yōu)質(zhì)涂料修補(bǔ)。

一些部件表面可能由于水流沖擊存在裂縫情況，處理上可將裂縫表面鑿出一條槽溝，使用環(huán)氧砂漿、防水快凝砂漿、丙乳砂漿或是預(yù)縮水泥砂漿來修復(fù)。若裂縫已經(jīng)出現(xiàn)了貫穿現(xiàn)象或是在防滲上有特別要求，則應(yīng)鑿槽封閉，再鉆孔灌漿處理。

3.2 滲流穩(wěn)定復(fù)核不合格的除險加固

對于這類型病險，處理上可以通過增設(shè)或修復(fù)出逸段排水反濾或是增加垂直與水平防滲長度來實現(xiàn)。垂直處理方面，主要在于設(shè)置塑性防滲墻、攪拌樁防滲墻以及高壓噴射防滲墻等；水平處理方面，主要在于在水流上游部位加強(qiáng)修補(bǔ)防滲鋪蓋的止水與裂縫。若水閘已經(jīng)出現(xiàn)地基脫空現(xiàn)象，應(yīng)注意灌漿操作，保障地基與地板之間接觸的緊密性。同時還應(yīng)加強(qiáng)對地基樁基的監(jiān)控，尤其是淤泥質(zhì)的地基，一旦發(fā)現(xiàn)脫空現(xiàn)象需及時補(bǔ)灌，避免接觸滲流產(chǎn)生更大程度破壞。

3.3 隱患病險的除險加固

除險加固除了要對現(xiàn)有問題實施修復(fù)外，還應(yīng)注意對潛在隱患的排查。在汛期階段，只能夠?qū)⑺唤档蛠磉\(yùn)行，此階段水閘調(diào)蓄能力相對較弱，一些存在潛在危險的部位會直接對整個水閘的使用效力產(chǎn)生影響。因此除險加固也應(yīng)注意對潛在病險的排查工作，同時注意修復(fù)使用材料的有效性，避免修復(fù)時仍使用劣質(zhì)材料，否則可能需反復(fù)修復(fù)，造成物力財力的無端浪費(fèi)。

3.4 閘室穩(wěn)定性的除險加固

由于部分水閘的閘室已經(jīng)不再滿足于現(xiàn)有防洪要求，因此應(yīng)針對地基承載能力不足以及整體穩(wěn)定性缺失的水閘注意振沖加密或灌漿操作。若閘室整體上已經(jīng)出現(xiàn)了不均勻沉降，沉降影響到閘門的正常開合，可采用高壓濃漿將閘基以及土體抬起，將閘底高程恢復(fù)。若水閘已經(jīng)存在閘基掏空(由溯源沖刷或消能工失效造成)情況，應(yīng)使用防滲墻圍封，之后灌漿處理；也可將局部掏空部分拆除之后再回填。

3.5 完善水閘除險加固后管理機(jī)制

存在病險的水閘加固工程周期長、投資大，因此應(yīng)實施分級管理，由政府撥款建立專項除險加固資金，保障水閘修復(fù)管理的有效性，避免由于資金不足影響到加固除險工程的進(jìn)展。相關(guān)人員應(yīng)盡快建立適合市場運(yùn)行的管理機(jī)制，讓水閘產(chǎn)權(quán)明晰化、投資多元化、服務(wù)優(yōu)質(zhì)化，逐步實現(xiàn)水閘管理的良性運(yùn)行。同時應(yīng)加強(qiáng)水閘管理人員的培訓(xùn)工作，在管理細(xì)則上明確規(guī)定，讓管理機(jī)制實現(xiàn)規(guī)范化與科學(xué)化。

[1]馬橋,李桂保.淺析病險水閘形成原因分析及除險加固建議[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010(26):103.

1007-7596(2014)10-0285-02

2014-04-29

鐘國鋒(1972-)，男，廣東五華人，工程師。

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