淺談灌區(qū)水工建筑物整治與管理

【摘要】灌區(qū)渡槽、隧洞、倒虹吸、水閘等水工建筑物，由于出現(xiàn)裂縫、沉陷、沖刷與磨蝕等原因，致使水工建筑物結(jié)構(gòu)破壞、倒塌、滲漏等現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響了灌區(qū)水工建筑物的工程效益發(fā)揮。為解決灌區(qū)水工建筑物存在的病害，有必要找出原因，加以研究，提出解決病害的技術(shù)措施，以利在灌區(qū)建筑物整治、改造及管理過程中有所啟迪。

【關(guān)鍵詞】灌區(qū)；水工建筑物；整治與管理

1、灌區(qū)水工建筑物存在的問題

1.1 裂縫問題。裂縫是灌區(qū)水工建筑物最為常見的一種現(xiàn)象，也是該類建筑物整治過程中需主要解決的問題。裂縫的存在影響了建筑物的正常運行及使用安全：將使水工建筑物產(chǎn)生滲漏，而滲漏的結(jié)果將使裂縫逐步擴寬和發(fā)展；使空氣中的二氧化碳滲透到混凝土內(nèi)部與水泥的某些水化產(chǎn)物相互作用形成碳酸鈣，加速混凝土的碳化；將降低混凝土抵抗各種侵蝕性介質(zhì)的耐腐蝕性能力；裂縫將減小構(gòu)件的有效尺寸，直接影響混凝土結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)強度和整體穩(wěn)定性，嚴重貫穿性裂縫則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的完全破壞。其分類按特點和產(chǎn)生原因有：沉陷縫、干縮縫、溫度縫和應(yīng)力縫；按裂縫的方向、形狀劃分有：水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、放射狀裂縫等；按裂縫深度劃分有：貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。

1.2 沖刷與磨蝕問題。水閘、跌水等建筑物的下游消能防沖設(shè)施，出現(xiàn)沖刷與磨蝕現(xiàn)象是較為普遍，嚴重者可致消能防沖設(shè)施的破壞，加大下游地基的沖刷，危及水閘、跌水等建筑物的安全使用。渡槽、隧洞、倒虹吸等建筑物的進出口也存在一定程度的沖刷。隧洞底板的沖刷與磨蝕問題也較為嚴重，由于沖刷與磨蝕使隧洞的底板出現(xiàn)凸凹不平，露出基巖，糙率增加，使過流能力降低。

1.3 不均勻沉陷問題。在渡槽、隧道、倒虹吸及水閘等水工建筑物中，由于渡槽進出口段的不均勻沉陷，將使渠道與渡槽內(nèi)水流連接不順，不均勻沉陷過大，將使連接段與槽身段的止水?dāng)嗔眩a(chǎn)生集中滲漏，沖刷連接段地基，危害連接段及槽身的穩(wěn)定性。渡槽進出口段不均勻沉陷，將使渠道與渡槽內(nèi)水流連接不順，不均勻沉陷過大，將使連接段與槽身段的止水?dāng)嗔眩a(chǎn)生集中滲漏，沖刷連接段地基，危害連接段及槽身的安全性穩(wěn)定性；渠下涵、倒虹吸中不均勻沉陷將引起該類結(jié)構(gòu)的開裂；水閘閘基的不均勻沉陷將引起閘底板、閘墩等結(jié)構(gòu)歪斜及開裂，從而影響水閘的正常運行。

1.4 建筑物配套不足問題。由于資金的短缺，建筑物配套不足的問題是很普遍的。尤其是控制進入田間水流的建筑物，數(shù)量明顯不足，給管理運行帶來很大不便。此外在一些重要的建筑物前缺少用以控制流量及水位的節(jié)制閘和渲瀉渠道多余洪水的泄水閘，以致洪水到來涌入渡槽，迫使槽中水位超過設(shè)計水位，對渡槽安全運用造成不利影響。隨著灌區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，灌區(qū)需水量逐漸提高，現(xiàn)有渠道及建筑物本身的設(shè)計過流能力將不能滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。

2、原因分析

2.1 裂縫產(chǎn)生的原因。裂縫產(chǎn)生原因與設(shè)計、施工、運用管理都有關(guān)系。常見有以下一些情況：

2.1.1 設(shè)計時結(jié)構(gòu)強度不夠、分縫分塊不當(dāng)、塊長或分縫間距過大，在荷載作用下使混凝土受拉應(yīng)力作用，而混凝土抗拉強度低，很容易出現(xiàn)裂縫。

2.1.2 大體積混凝土施工時，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的大量水化熱沒有采取有效措施，得不到散發(fā)，溫度高；而表面散熱好，溫度較低，這種內(nèi)外過大溫差導(dǎo)致混凝土內(nèi)外的不均勻變形，內(nèi)壓外拉，當(dāng)表面混凝土的拉應(yīng)力超過混凝土凝結(jié)初期的抗拉強度時，即出現(xiàn)溫度裂縫。

2.1.3 混凝土澆筑后硬化過程中體積收縮，受到約束作用，當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度時，就會出現(xiàn)收縮裂縫，常見的有收縮裂縫、自身收縮裂縫、干燥收縮裂縫等。

2.1.4 在施工過程中，如果遇到高溫和大風(fēng)等惡劣的氣候條件，混凝土表面失水很多，由于收縮應(yīng)力，會產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

2.1.5 由于設(shè)計或施工的原因，造成基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷，產(chǎn)生沉陷裂縫，隨著沉陷的發(fā)展，裂縫也會不斷擴大。

2.2 沖刷與磨蝕的原因。對于水閘、跌水等建筑物下游消能防沖設(shè)施所遭受的破壞，主要是由于消能防沖設(shè)施設(shè)計不當(dāng)，從而引起對消力池及消力池下游的沖刷與磨蝕。渡槽、倒虹吸等建筑物進出口段的沖刷主要是由于漸變段設(shè)計不合理，長度不夠或底部高程不合理，不能適應(yīng)水流的平順連接。

2.3 不均勻沉陷產(chǎn)生的原因。主要由于對地基地質(zhì)情況了解不深入，對一些地質(zhì)條件較差的地基未作必要的加固處理，或基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)形式、布置不合理，使各部分結(jié)構(gòu)荷載懸殊，從而產(chǎn)生較大的不均勻沉陷。對與填方段的結(jié)構(gòu)如渡槽進出口段則主要是填土的密實性得不到保證，施工過程中未充分考慮土料的可壓縮性。

3、維修與養(yǎng)護管理

總的原則是針對癥狀進行原因分析，找出需要解決的問題，采用科學(xué)的設(shè)計計算理論，選用合理的結(jié)構(gòu)形式，嚴格控制施工質(zhì)量，加強工程建設(shè)及科學(xué)管理。根據(jù)現(xiàn)有建筑物的損壞程度，可采用修補、改造、更換、重建等措施；在日常建筑物管理上要注意定期進行變形觀測及滲漏觀測，及時排除隱患。

裂縫處理的措施與裂縫產(chǎn)生原因、裂縫類型、裂縫部位及開裂程度有關(guān)。沉陷裂縫、應(yīng)力裂縫，一般應(yīng)在裂縫已經(jīng)穩(wěn)定的情況下再進行處理；溫度裂縫應(yīng)在低溫季節(jié)進行處理；影響結(jié)構(gòu)強度的裂縫，應(yīng)與結(jié)構(gòu)加固補強措施結(jié)合考慮；處理沉陷裂縫，應(yīng)先加固地基。建筑物裂縫的處理常采用水泥灌漿的方法，施工裂縫的處理應(yīng)嚴格把好施工質(zhì)量關(guān)，就是要做到“內(nèi)實外光”。

對不均勻沉陷所造成的病害，通過對地基進行局部加固，擴大基礎(chǔ)尺寸，并使基礎(chǔ)復(fù)位加以解決，也可通過地基應(yīng)力的釋放方法來使基礎(chǔ)及支墩復(fù)位。

對水閘、跌水下游消力池及海漫段的沖刷問題，由于大多數(shù)沖刷是因為消力池設(shè)計不滿足規(guī)范要求。建議采取重建措施處理，并對海漫采取相應(yīng)處理措施，對已引起地基淘刷的情況，必須先進行地基的加固處理。

4、建議

嚴格、科學(xué)的管理體系是進行建筑物維護、防止人為破壞的有效保證，實現(xiàn)“責(zé)、權(quán)、利”的高度統(tǒng)一，即真正實現(xiàn)“誰投資、誰管理、誰受益”的原則，調(diào)動用水群眾參與工程管理的積極性和自覺性，是維持工程處于良好工作狀態(tài)的有效措施。在建筑物施工中，從配料、拌和、運輸、澆筑、振搗、平倉壓面和養(yǎng)護等工序必須按照操作規(guī)程進行；在日常運行管理工作中應(yīng)加強灌區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，安排專項管理經(jīng)費，建立專職管理隊伍，加大堤壩巡查和治理力度，在重點堤段設(shè)立水政執(zhí)法點和報警點，把干渠治理納入規(guī)范化、正規(guī)化、長期化，加強宣傳，提高全社會對水利工程管理工作的認識。