平原河網地區船閘水工結構維護檢測技術分析

劉步景 徐亮 李鵬飛 張潤

摘 要：船閘的正常運行關系到下游的工農業生產及人民群眾的生命和財產安全，同時其作為航道工程的節點，還關系到通航船舶的過閘效率。因此為及時發現隱患，避免事故的發生以及提高航道的通航效率，必須切實掌握船閘工程的日常運行狀況。本文對平原河網地區船閘水工結構的典型病害進行歸納整理，在此基礎上提出了相關檢測技術及內容，對船閘在后續運行管理工作具有一定的指導意義。

關鍵詞：船閘工程;病害分析;維護檢測

中圖分類號：TV92? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）09-0145-03

近年來，隨著我國國民經濟的快速發展，內河航運作為綜合交通運輸體系的組成部分，對降低運輸成本和促進我國地區經濟發展有著重要作用。船閘作為內河水運體系重要的通航建筑物，如何保證船閘的平穩運營，對于航運事業的發展有著重要的意義。

隨著水運事業的大力發展，船閘在運行過程中，由于內外部環境的共同作用，混凝土結構出現了不同程度的病害，進而影響了船閘工程的安全使用。混凝土結構的病害形成原因復雜，需進一步對混凝土結構病害進行綜合分析，提出相應病害的檢測方法，為船閘的運營管理提供指導性意見。

1船閘工程典型病害表現特征

通航船閘作為水運的咽喉，容易受到船只撞擊、環境腐蝕等作用，其狀態和工作情況始終在不斷地變化。通過對平原河網地區船閘水工結構健康狀況進行調查，了解船閘水工結構存在的主要問題，其表現特征主要有以下幾個方面。

1.1混凝土裂縫

表現特征主要有：①閘首輸水廊道拐彎段、廊道與外側墻體的連接處出現裂縫;②輸水廊道內部廊道頂部出現橫向裂縫;③裂縫在閘室倒角以一定距離豎向分布，裂縫出現的規律為上寬下窄;④閥門井處等斷面薄弱部位出現豎向裂縫;⑤人字門門庫角為弧形段以及輸水廊道與門庫連接段出現裂縫;⑥三角門門庫拐角以及側墻出現裂縫。

1.2滲漏水

表現特征主要有：①伸縮（沉降）縫止水損壞后滲漏水;②閘室墻體施工縫、二次后澆帶、模板拉桿孔的滲水。

1.3淤積

表現特征主要有：船閘門庫淤積、閘首底部消能格柵淤積以及下游口門區及連接段航道泥沙淤積，淤積主要由回流淤積和異重流淤積兩部分組成。

1.4系船環、浮式系船柱等附屬設施缺損

表現特征主要有：系船環掉落、開裂;浮式系船柱缺失、破損。

1.5閘首閘室主體混凝土劣化

表現特征主要有：部分混凝土存在剝落、剝離、蜂窩、撞損以及磨損等混凝土劣化現象。

2船閘工程典型病害原因分析

針對上述存在的病害，從原材料、施工工藝、外部環境及運營管理等相關方面開展分析工作，具體原因分析如下。

2.1混凝土裂縫

產生原因主要有：①混凝土水化反應造成內部溫度與外部溫度的溫度差，在熱脹冷縮過程中產生裂縫;②在輸水廊道以及其他孔洞周圍容易產生裂縫，由于其周圍鋼筋布置較少，保護層厚度普遍高于其他部位，且由于其不規則形狀造成局部應力集中，容易產生裂縫;③閘首、門庫等位置混凝土結構形狀復雜，在不同截面交界處容易造成受力不均勻，導致應力集中產生裂縫;④在門庫倒角處由于底部的約束和倒角處的干縮造成了倒角處的裂縫產生。

2.2滲漏水

產生原因主要有：①設計時伸縮（沉降）縫止水位置偏前，此處墻體受損造成止水的損壞;②施工時止水定位不牢，振搗跑偏、翻轉，橡膠止水質量差，自身老化，紫銅片止水焊接質量差，澆筑混凝土等施工過程中對止水造成一定損壞;③伸縮（沉降）縫內雜物未能清理干凈或瀝青燕尾槽砌筑過高，鋪入瀝青冷卻較快，形成空隙;④墻體水平施工縫處理不到位，模板拉桿孔封堵不嚴，形成滲漏通道;⑤底板寬縫澆筑時鑿毛不徹底，墻后降水沒有達到設計要求，形成寬縫處滲水。

2.3淤積

在河港開挖、船閘引航道和各種工農業引水渠道在船閘關閉時具有口門開啟、內端封閉的特點，形成所謂盲腸河段。雖然這類盲腸通道仍然是靜水，但由于港口通道口處水流的分離和紊流擴散交換，以及河流和港口通道之間含沙量的差異，主流中的泥沙進入河口，并在港口框架中淤積。盲腸通道的沉積一般可分為兩部分：入口附近有縱軸回流，導致回流沉積;在整個回流通道內，存在水平軸環流密度流，導致密度流沉淀。主流泥沙進入進口閘門后，首先通過回流沉積，然后以密度流的形式潛入港池。回流淤積范圍集中，港渠內分布著不同密度的水流淤積，回流淤積厚度遠大于密度流淤積厚度，在進口閘門附近形成屏障，阻礙通航和引水，危害嚴重。

2.4系船環、浮式系船柱等附屬設施缺損

產生原因主要有：在船閘長期使用過程中，船只在過閘和停泊時，需要借助纜繩和系船環、浮式系船柱等設施，長期以往受到船閘沖擊力的作用以及河（海）水腐蝕作用，系船設施不可避免的損壞。

2.5閘首閘室主體混凝土劣化

產生原因主要有：船閘長期運行過程中，混凝土結構受到河（海）水腐蝕作用，內部結構發生變化，導致骨料顆粒松散，力學性能下降以及長期以往的船閘撞擊作用，導致了混凝土的脫落和磨損。

3檢測內容研究

本文在研究船閘水工結構常見病害的基礎上，提出相關的維護檢測內容和方法。

3.1 外觀檢查

船閘水工建筑物的外觀調查分水上部分與水下部分兩方面。

（1）水上部分混凝土結構段有導航墻、閘首、閘室等。檢測中須詳細檢查混凝土結構的破損狀況，如裂縫，鋼筋銹蝕，混凝土的剝落、剝離、蜂窩、撞損、白華以及磨損等混凝土劣化現象，在工作中需要在圖紙中標記劣化位置，注明病害類型，裂縫走向等基本信息，對結構段間變形縫也要予以詳細調查，為后續科學評價提供可靠檢測數據。

（2）船閘結構水下部分的檢測采取探摸攝像、水下聲納等方法進行，主要對上下游閘首、消能格柵、伸縮縫、閘室淤積、門庫等部位進行檢測，確定是否存在淤積、礙航雜物或結構的破損。船閘結構的外觀調查檢測還應結合船閘歷年檢修情況、修復效果以及監測結果進行綜合評價。

3.2 裂縫檢測

由于溫度收縮，材料干縮，不均勻沉降，荷載過大，設計不當或運行荷載不當等原因，船閘水工結構表面和內部容易產生裂縫，裂縫會增加水的滲透作用，削弱結構物的整體性，從而影響建筑物的安全。根據裂縫的特征，查閱相關資料，綜合分析裂縫形成原因及危害性，為下一步制定相應措施提供依據。混凝土結構發現裂縫后需及時標記具體位置、裂縫走向、深度、寬度、長度等基本參數，以及判斷是否為貫穿縫，并詳細記錄，繪制裂縫平面位置圖、形狀圖，并進行拍照。

裂縫檢查內容包括：

（1）裂縫具體位置、形狀、長度、寬度、走向等信息;

（2）判斷裂縫是否滲水，如滲水需在圖紙進行標記，做好定量觀測，判斷裂縫發展情況;

（3）記錄裂縫最大開度出現時間，以及其溫度和水位的變化關系。

裂縫應在運行期常態化檢測，范圍一般為結構主要受力部位和有防滲要求的部位。當船閘水工結構發生裂縫，需及時掌握其發展情況，有必要進行定期測量觀測，結合裂縫特點，分析產生的原因和對結構危害，以便采取相應處理措施。

3.3 混凝土缺陷檢測

因施工原因或后期滲透壓力等因素的影響，船閘結構混凝土也會存在空洞、蜂窩，振搗不密實、墻后回填土流失等肉眼難顯見的劣化，這方面的檢測方法有超聲波法、探地雷達法和取芯法等，在混凝土檢測領域正得到越來越廣泛的應用，在混凝土內部缺陷、多層鋼筋分布情況、保護層厚度等方面均有應用。

3.4 滲漏檢查

船閘工程中，因設計不合理、選用材料不當、施工質量不好、地基下沉等，常會出現不同程度的滲漏水現象。日常的滲漏檢查，主要通過觀察水的透明度及含泥沙情況檢查，滲漏通常發生在施工縫、裂縫、蜂窩麻面、變形縫、穿墻管孔、預埋件等部位。工程出現滲漏后，會影響正常運行和建筑物的壽命，必要時可以采用高密度電阻率法、地質雷達、瑞雷面波等物探方法進行相關檢測工作。

4結語

本文在充分調研平原河網地區船閘工程水工結構健康狀況的基礎上，歸納分析了船閘水工結構典型病害及產生病害的原因，并提出相關檢測內容和方法，為使用部門在船閘后期維護管理方面提供了技術參考。

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