阜寧腰閘病險工程成因及處置措施分析

嚴凱，高民望，陳劍，項德銀

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200）

水閘在我國生產生活中起著舉足輕重的作用，不僅為城市和工農業生產供應著無窮無盡的水資源，而且在防洪、排澇中扮演著重要角色。隨著社會發展水平的逐步提高，工程的安全和穩定運行成為必需。由于國內大多數的水閘都是在20世紀中期才建成的，在技術和經費等諸多因素的制約下，容易出現許多水閘質量或者管理上的問題，這些問題不僅會對工程的日常運行管理造成一定的負面作用，還會對工程安全造成很大的隱患。

阜寧腰閘位于阜寧縣境內陳集鎮閘東村與蘆蒲鎮范蕩村交界的蘇北灌溉總渠上，是總渠上繼洪澤高良澗閘、淮安運東閘之后的第三級水工節制閘，2級建筑物，設計抗震烈度為6度。該閘始建于1956年12月，建成于1957年5月。因原閘址處為粉質黏土地基，土質較松軟，建閘時換用沙土地基。

閘身為輕型框架矩形箱式涵洞結構，兩側各設三節空箱岸墻，靠近閘身的兩側第一節空箱岸墻內各設2臺容量為125kW的立式水輪發電機組。閘身分7塊底板，底板長18.0m，三孔一聯，共21孔，每孔凈寬米，設計流量為800m3/s。閘門為平面直升鋼質門式，分上下扉門，其中下扉門用于控制涵洞過流，上扉門兼作胸墻，在行特大洪水時開啟使用，用于控制洞頂過流。下扉門配21臺QP-1×160kN卷揚式啟閉機，上扉門啟閉較少，采用5t電動葫蘆起吊。

阜寧腰閘已建成使用65年，工程質量變差、沉降量大、老化嚴重，雖經多次加固，仍存在較大安全隱患。根據《水閘安全評價導則》（SL214-2015）5.0.3條規定，評定防洪標準為A，工程質量、滲流安全、結構安全、金屬結構和電氣設備等均為C，綜合評定阜寧腰閘工程安全類別為4類閘。

1 病險水閘的成因分析

（1）歷史原因。由于工程建設時施工技術和施工水平有限、施工技術水平較低、施工技術人員對水患的了解不夠、施工水閘用的原材料質量不達標、施工方法落后等多種因素造成了許多水閘的“三邊”施工，既要勘測又要設計，又要進行施工，造成了施工水平較低、防洪水平較低、無法適應現場需要。

（2）自然原因。由于淤積、地震、洪水、海嘯等自然條件，會對水閘的結構產生不同的損傷，從而導致水閘的表層出現裂縫，除此之外，人為的非理性活動對水體環境的破壞，也會對水閘的構造產生負面的作用，加速水閘的老化。

（3）技術原因。因為建造年代太過久遠，建筑的強度、抗沖擊能力、防洪標準以及總體的穩定程度都無法滿足目前的需要。在建造水閘前，必須進行大規模的測量，采集大量的水文數據，精確地進行洪水的預測，以決定水閘的設計標準。但由于當時的技術和經濟狀況，沒有做好充分的前期工作，導致水閘的總體設計水平較差，遠遠沒有達到防洪要求。

（4）管理原因。水閘管理人員專業技能不足，管理制度不完善、管理經費短缺、維護費用投入不足，導致部分大中型病險水閘的安全性和耐久性下降，少數水閘處于失修狀態。設備配置的問題的處理。目前，在許多水閘工程中，因維修保養不到位，造成了一些設備不能正常工作，致使水閘的功能不能完全的被利用。

（5）水閘防洪標準偏低。由于項目建設初期沒有搜集到足夠的水文資料，技術標準不統一，致使閘門高程不夠，泄洪能力不強，致使洪水標準較差。其次，建筑結構設計的地震等級較低。在河流、海灘、沙灘上、以及在內陸的砂巖地層中，都極有可能發生地震液化，這意味著由于地震造成了缺乏穩定的巖石或疏松的沙子，從而引發了一系列的液化問題，從而使基礎漸漸變得柔軟，工程沉降較大。

（6）水閘的構造有問題。其原因有：工程整體穩定性差，在水閘工程中，因未做好相關的設計，造成水閘和翼墻體的抗滑性不足，產生不均衡的沉陷，最后不能承受較大的壓力，嚴重時會對水閘的整體穩定性產生不利的影響，造成各類安全事件。水閘結構的陳舊問題。在水閘施工中，因施工工藝的限制，選用的原材料質量和數量都不夠，致使工程出現碳化、開裂等問題，影響工程安全。

2 主要存在問題及控制運用方案

2.1 主要存在問題

（1）水閘地基土質差，建閘時采用換砂基礎，目前閘室及岸墻底板沉降量過大，底板沉降量整體呈兩側大中間小，上游大下游小的拱形態勢，不均勻沉降量大。

（2）工程砼結構裂縫、破損、露筋、碳化等情況嚴重；洞身頂出現數條裂縫；閘墩填料缺失、有漏水現象；閘墩聯系梁部分損壞，排架鋼筋有銹脹現象，下扉門橫撐大面積破損露筋；水下檢查消力池破損嚴重；上下游砼護坡裂縫較多，局部破損。檢測砼抗壓強度、保護層厚度大部分不滿足規范要求。

（3）閘門在上游水位較高時，下扉門大多關不到底，普遍存在漏水現象。

（4）啟閉機機架表面油漆剝落，有漏油現象。電氣設備性能較差，不能滿足安全運行的要求。

（5）上游護坦防滲結構單薄、局部破損，存在較大安全隱患；閘底板最上配筋率不滿足現行規范要求。

2.2 控制運用要求

（1）腰閘上游最高洪水位不超過7.8m。

（2）任何水位組合下，流量均應控制不超過800m3/s。

（3）下游水位達4.5m時，方可開足下扉門；下游水位達5.5m時，才可開啟上扉門。

（4）當下游水位在5.0～5.3m，閘門開高 1.5～3.0m時，泄水涵洞會發生水擊現象，造成閘身振動，應適當調節閘門開度。

（5）閘門應采用對稱開啟方式，初次開啟高度不超過0.5m；初始泄洪過程中應加強對閘下沖刷的監測。

表1 阜寧腰閘設計水位組合（流量）表

3 應急處置措施

3.1 應急措施

在工程開展加固改造前，管理單位制定應急預案，對工程存在問題采取針對性的措施，保證工程安全運行。一旦工程有突發情況時，可以緊急正確應對。管理單位應成立以主要負責人為組長的應急領導小組，并在每年汛前修訂工程防汛預案、反事故預案，落實防汛、應急搶險隊伍和物資。

嚴格執行管理處調度指令，嚴肅值班紀律，實行24h值班制度和汛期領導帶班制度。同時，加強工程巡視檢查。每天巡視1次，腰閘大流量泄洪時每天巡視2次；每周檢查1次，隨時掌握工程狀態。

3.2 存在問題對策

（1）為及時掌握工程沉降變化情況，垂直位移觀測由原來的每年1次增加到每季度1次。對于工程結構破損、露筋，砼護坡局部破損現象，利用年度養護經費進行修補，并定期進行檢查，一經發現，立即修補。

（2）對于水下檢查發現消力池破損嚴重現象，破損主要為2004年加固時丙乳砂漿層脫落，管理所將每年1次的水下檢查調整為每年2次，大流量泄洪后及時進行水下檢查，確保及時發現消力池破損情況有無增加。若有增加，將及時上報維修計劃。對于砼結構存在其他問題，管理單位加強巡視檢查，發生變化及時向管理處匯報。

（3）上游水位較高時，下扉門關不到底的現象依然存在，管理所已制作了頂壓工具，遇到此種情況時，管理所領導、技術人員將在現場帶班進行閘門頂壓作業，處理可能出現的情況，保證閘門關閉到位。

（4）對于啟閉機機架表面油漆剝落，漏油現象，管理單位每年汛前應對啟閉機械進行保養。對于電氣設備性能較差，不能滿足安全運行的要求的現象，應每年對機電設備進行預防性試驗，管理所將根據試驗情況，及時更換不合格的電氣儀表設備。

（5）上游護坦防滲結構單薄、局部破損，存在較大安全隱患。在2013年水下檢查時發現護坦壓蓋剝落流失，2014年實施了維修，使用管理處筒型鋼圍堰進行了水下無水修補，局部及沿邊處由潛水工進行水下砼修補。經歷年水下檢查，修補處尚完好，表面比較粗糙，其他可檢查部位未發現新的壓蓋剝落流失現象。管理所每年2次的水下檢查都會認真檢查護坦壓蓋現狀，發生問題及時上報，立項維修。同時，腰閘測壓管一直在觀測中，數據一旦發生突變，將及時進行分析匯報。

4 結語

阜寧腰閘自建成投運以來，充分發揮了其綜合效益。它解決了運東閘至六垛閘間的用水矛盾，調節總渠水位，灌溉農田120萬畝，排泄洪水，配合渠北地區分級排澇800多平方公里。另外，它還起著協調航運、服務水力發電等功能，關系著沿線群眾的生活。通過工程病險原因分析、控制運用方案制定、應急處置措施實施確保了病險工程的安全運行提供了保障，為工程進一步的加固改造提供了技術支持。