于樓節(jié)制閘安全隱患及除險加固措施分析

李青英 鄭風(fēng)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(jì)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(jié)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(xiāng)境內(nèi)，控制流域面積4030km2，肩負(fù)著流域內(nèi)防洪、除澇、灌溉等多種重要任務(wù)，是一座大(2)型II等節(jié)制閘。該閘建成于1972年，為砌石無底坎開敞式結(jié)構(gòu)，共 31孔，閘總長162.00m。原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為3年一遇除澇，10年一遇防洪，設(shè)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(shè)計灌溉面積0.67萬hm2，年供水量173.33萬hm2，保護(hù)下游耕地2.13萬hm2，人口47萬。水閘運(yùn)行多年來，發(fā)揮了巨大的工程效益，使流域內(nèi)抗旱、排澇、改堿、綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著，由于近幾十年來對水利工程投入不足，運(yùn)行經(jīng)費(fèi)匱乏，水閘得不到及時維護(hù)、保養(yǎng)，導(dǎo)致常年帶病運(yùn)行，防洪與灌溉作用大大降低。

2 于樓節(jié)制閘存在的安全隱患

該閘歷經(jīng)近40年的運(yùn)行，老化、損壞嚴(yán)重，已經(jīng)影響到水閘的安全運(yùn)行，工程不能滿足抗旱、防洪要求，工程效益大大降低，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查、檢測、水力復(fù)核計算，總結(jié)得出，主要存在以下安全隱患。

2.1 過流能力不足

于樓節(jié)制閘工程等級為大(2)型Ⅱ等工程，2級建筑物。該閘原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為3年一遇除澇，10年一遇防洪，經(jīng)對現(xiàn)狀過流能力復(fù)核計算，滿足3年一遇除澇標(biāo)準(zhǔn)，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(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—94)及《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252—2000)，于樓節(jié)制閘最新規(guī)劃設(shè)計除澇標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。依據(jù)規(guī)劃設(shè)計指標(biāo)，按照5年一遇除澇設(shè)計流量對水閘過流能力復(fù)核計算，不能滿足過流要求，機(jī)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(jié)構(gòu)遭受破壞

于樓節(jié)制閘上、下游護(hù)坡和翼墻部分砂漿強(qiáng)度較低，存在剝蝕、開裂或脫落現(xiàn)象。漿砌石閘墩腐蝕嚴(yán)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(hù)坡有繞滲現(xiàn)象，部分填土被淘刷。橋頭堡附近有繞滲發(fā)生，造成地基產(chǎn)生不均勻沉降，橋頭堡傾斜、墻皮開裂并出現(xiàn)多處貫穿性裂縫，裂縫最寬達(dá)20mm。閘室地基土為粉土，易發(fā)生流土和接觸沖刷破壞。消力池部分被沖毀。

2.3 混凝土結(jié)構(gòu)老化破損

閘門槽存在破損現(xiàn)象，開裂明顯?；炷撂炕瘒?yán)重，最大炭化深度為12.00mm。機(jī)架橋混凝土蜂窩嚴(yán)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(jī)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(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備毀壞嚴(yán)重，影響運(yùn)行

閘門為鋼筋混凝土格梁鋼絲網(wǎng)水泥平面閘門。閘門混凝土剝落、露筋、裂縫現(xiàn)象嚴(yán)重。構(gòu)件連接情況差，行走機(jī)構(gòu)老化，滑輪銹蝕無法轉(zhuǎn)動，加大了閘門的開啟難度。自2004年啟閉機(jī)進(jìn)行了更換，啟閉形式由升臥式啟閉方式改為直升式，啟閉機(jī)運(yùn)行情況有所改善。20kVA變壓器和30kW備用柴油發(fā)電機(jī)組已運(yùn)行多年，閘門控制柜陳舊，輸電線路老化、局部發(fā)生漏電現(xiàn)象，避雷線太低，不安全。

2.5 觀測設(shè)施落后

安全觀測設(shè)施落后，缺乏有效的觀測記錄。

2.6 其他

閘前淤積嚴(yán)重，降低了河道蓄水能力。交通橋原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，已經(jīng)不能滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)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(jié)制閘建成于1972年，已運(yùn)行將近40年，由于長期運(yùn)行，工程老化嚴(yán)重，其安全性及使用功能衰退。

b.受當(dāng)時經(jīng)濟(jì)環(huán)境、技術(shù)條件的限制，工程從開始建設(shè)實施時，缺乏完整的地質(zhì)資料和設(shè)計資料，工程一邊設(shè)計一邊施工。當(dāng)時建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，技術(shù)水平有限，施工設(shè)備落后，施工隊伍不專業(yè)，工程施工質(zhì)量差。再加上長期運(yùn)行過程中配套設(shè)施欠缺，啟閉設(shè)備落后，水閘管理和運(yùn)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(jié)制閘建設(shè)時間早，當(dāng)時設(shè)計沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時沒有充分考慮耐久性要求，更沒有考慮環(huán)境污染對工程的影響，地震設(shè)防烈度為6度，地震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低。水閘長期處于不良的運(yùn)行工況，并且缺少有效的保護(hù)性措施，使水閘提前進(jìn)入老化期。

d.由于管理單位的管理經(jīng)費(fèi)不足，運(yùn)行設(shè)備落后，觀測設(shè)施簡陋，對水閘缺乏有效的觀測記錄，給水閘日常運(yùn)行和管理工作帶來一定的困難。

e.隨著近幾年當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)迅速的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對河道帶來的污染日趨嚴(yán)重，水閘在這樣不良的運(yùn)行環(huán)境下，長期浸在水下的混凝土和漿砌石結(jié)構(gòu)受到不同程度的侵蝕，加快了水閘結(jié)構(gòu)老化程度，如果不及時采取保護(hù)措施，將危及閘體結(jié)構(gòu)安全。

4 于樓節(jié)制閘除險加固措施

針對節(jié)制閘的病險程度和原因，充分考慮當(dāng)今工程施工的先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)工藝和新材料的應(yīng)用，提出以下水閘工程除險加固的措施和建議。

4.1 提高節(jié)制閘過流能力的措施

于樓節(jié)制閘在防洪標(biāo)準(zhǔn)和過閘流量上雖然不能滿足要求，但主體結(jié)構(gòu)基本完好，閘室穩(wěn)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(guī)劃批復(fù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計流量和設(shè)計水位，通過擴(kuò)建閘孔和加高機(jī)架橋墩來提高過流能力，其余附屬設(shè)施相應(yīng)進(jìn)行加固改造。

4.2 土石結(jié)構(gòu)的除險加固措施

對破壞嚴(yán)重的護(hù)坡砌石建議進(jìn)行拆除翻新;對砂漿脫落、遭受腐蝕的翼墻、閘墩砌石等結(jié)構(gòu)，可用高強(qiáng)砂漿修補(bǔ)和勾縫;對存在繞滲現(xiàn)象的邊墩、翼墻和護(hù)坡，采用防滲墻圍封后再進(jìn)行灌漿，并在上、下游翼墻和岸墻背后增設(shè)刺墻;對發(fā)生不均勻沉降的局部位置，可采用靜壓灌漿技術(shù)，恢復(fù)其高程。對由于消力池、消力坎等消能設(shè)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(chǔ)底下的空隙。同時維修消力池、消力坎等消能設(shè)施，避免進(jìn)一步破壞。

4.3 混凝土結(jié)構(gòu)的除險加固措施

對破損的閘門、閘門槽等混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)，銹蝕嚴(yán)重的鋼筋進(jìn)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(yù)縮水泥砂漿、快凝砂漿或環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ);對混凝土結(jié)構(gòu)的貫穿性裂縫，可采用鑿槽封閉再鉆孔灌漿的方法進(jìn)行處理。

4.4 金屬結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)施等的除險加固措施

對閘門連結(jié)構(gòu)件、行走機(jī)構(gòu)和銹蝕的滑輪進(jìn)行更換;變壓器、發(fā)電機(jī)組等電氣設(shè)施進(jìn)行更新改造。

4.5 增設(shè)觀測設(shè)施

根據(jù)水閘運(yùn)行管理要求，恢復(fù)或完善安全監(jiān)測等必要的設(shè)備設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，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(jié)語

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