江蘇大中型病險水閘概況及主要加固措施探討

康立榮，徐文俊，吝江峰

(江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225127)

1 江蘇水閘概況

江蘇各類水閘數量多、分布廣、型式全。據統計，江蘇省境內現有大型水閘31座，其中大(1)型水閘3座、大(2)型水閘28座、中型水閘405座、小型水閘3504座。按流域劃分如下:?長江流域:大(2)型水閘2座、中型水閘80座、小型水閘129座;?淮河流域:大型水閘29座，其中大(1)型3座、大(2)型26座、中型水閘309座、小型水閘3375座;?太湖流域:中型水閘16座。

新中國成立以來，江蘇省持續不斷地進行大規模水利建設，主要經歷了三次治理高潮:20世紀50年代，掀起了以治理淮河為重點的第一次治水高潮;20世紀70年代以洪澇旱漬堿綜合治理為重點的第二次水利建設高潮;20世紀90年代以來，全省掀起了以流域治理為重點，帶動全面整治、持續發展的第三次水利建設高潮［1］。60多年來江蘇大中型水閘數量及建成年代見表1。

由表1可知，20世紀五六十年代以及90年代后期是江蘇省大型水閘建設的高峰期，期間建成的大型水閘數量分別占工程總量的58.1%及25.8%。中型水閘建設70年代相對較多，占工程總量的27.9%，其他時期相對比較均衡。

表1 江蘇大中型水閘數量及建成年代

2 水閘安全現狀及病險原因

工程建設水平在一定程度上是當時的經濟、技術水平的反映，我省各個時期建造的水閘在不同程度上刻上了一定的時代烙印。早期建設的一大批水閘工程，因受當時經濟和技術水平的限制，部分工程存在設計標準偏低、抗震穩定性不足等問題，現在大都進入老化更新改造時期。從主體工程的混凝土質量來看，20世紀50年代末、60年代初期建成的水閘由于受大躍進、三年自然災害的影響，混凝土質量較差。

根據安全鑒定成果，江蘇省除險加固的病險水閘共116座，其中大型水閘5座，中型水閘111座，按流域劃分如下:?長江流域:大型水閘2座，中型水閘12座;?太湖流域:中型水閘2座;?淮河流域:大型水閘3座，中型水閘97座。江蘇省病險水閘按流域分布、安全類別分類情況見表2。

表2 江蘇病險水閘按流域分布、安全類別分類情況單位:座

按年代劃分，116座大中型水閘中，50年代16座、60年代21座、70年代50座、80年代20座、90年代9座，70年代及以前87座，占總數的75%。

根據江蘇省水閘安全狀況普查、安全復核計算及安全鑒定情況分析，水閘出現病險情況及主要原因分為以下幾種。

a.防洪標準發生變化。隨著經濟水平的發展，防洪要求不斷提高，對部分水閘的標準及功能的要求發生了改變，導致原設計的過流能力、防洪標準偏低，建筑物在新的水位組合下不能滿足結構穩定、防滲穩定的要求。

b.建筑物抗震能力不能滿足規范要求。70年代以前興建的大多數水閘，設計時未進行抗震設防。特別是經濟較落后地區、Ⅶ～Ⅷ等高烈度地震區的眾多中型水閘，建設時較多采用漿砌石砌筑水閘主體結構，造成結構抗震能力差，不能滿足現行抗震規范要求。部分砂性地基上的水閘，建閘時基礎未進行抗震處理，導致建筑物地基存在地震液化的可能，危及建筑物安全。

c.建筑物混凝土結構出現老化、病害。大批20世紀六七十年代建設的水閘，建設時混凝土標號較低，經過40多年的運行，混凝土結構碳化較嚴重，部分碳化深度超過鋼筋保護層厚度，鋼筋混凝土保護層脫落，導致鋼筋銹蝕嚴重，從而導致結構強度降低，不能滿足現有規范要求。

d.消能設施不能滿足規范要求。受經費限制，部分20世紀六七十年代建設的水閘閘下消能設施采用簡陋的漿砌塊石結構，原有消力池長度、深度不滿足現有規范要求。

e.啟閉機及電氣設備老化、陳舊。大多數水閘的啟閉機及電氣設備多為興建時購置，部分至今已運行40多年，大多數啟閉機齒輪老化、漏油，螺桿彎曲、銹蝕，電動機及配電設備、輸電線路老化，啟閉機及電氣設備不能正常運行。

3 病險水閘加固的必要性和緊迫性

3.1 病險水閘加固是保證江蘇省防洪安全的主要任務之一

經過60多年的建設，江蘇省已經形成比較完整的流域防洪工程系統和區域排水工程系統，大型水閘作為防洪體系中的控制性建筑物，在洪水調度和確保防洪安全中起到了重要作用。由于種種歷史原因，加上老化失修，許多大型水閘已成為病險水閘，洪水調度和防洪安全能力大大削弱，嚴重影響防洪安全。江蘇省眾多的中型水閘作為地方防洪排澇工程體系的骨干工程，在歷年的防洪排澇工作中，同樣發揮了重要的作用。但大多數中型水閘建于20世紀六七十年代，水閘工程設計標準低，施工質量差，個別水閘在施工時就存在不少工程質量問題，且20世紀80年代以前修建的水閘大都沒有進行竣工驗收就投入了使用。經過幾十年運行，頻繁抵御洪澇侵襲，工程老化、年久失修、損壞嚴重，對防洪安全造成威脅。因此，對病險水閘進行除險加固是提高防洪安全能力、確保防洪安全的首要任務。

3.2 病險水閘加固是恢復工程排水、引水功能的必要措施

水閘的主要作用是防洪、排水、引水等。大中型水閘的建成，為區域經濟社會發展發揮了較好的作用，但由于病險的存在，影響了水閘的安全運行，影響其排水、引水功能的發揮。病險水閘帶病運行，排澇閘不能敞開排澇，節制閘不能保證相應設計水位，嚴重影響排澇、灌溉、供水、航運效益的發揮，制約了當地經濟社會發展。如:邳城閘是城河上重要的節制閘，主要作用是中運河高水時擋洪，保護超過300km2土地的防洪安全，中運河水位降落期或上升期，伺機搶排超過300km2的澇水，灌溉期引中運河水灌溉運西灌區超過6666.7hm2土地。經過檢測鑒定發現存在問題包括:?消能、防沖設施不滿足規范要求;?滲透穩定性不足;?閘身及上、下游翼墻地基不均勻系數不滿足規范要求;?工程處于8度地震區，上下游翼墻為漿砌塊石結構，不能滿足抗震要求;?混凝土閘門碳化、露筋損壞，漏水嚴重;?啟閉機老化損壞;?無啟閉機房及觀測設施等。由于其只能降低標準使用，每遇汛期，不能有效擋御中運河洪水，影響上游排澇，致使上游飽受澇災之苦，因此必須進行除險加固，才能正常發揮效益，促進邳州經濟社會的發展。

3.3 病險水閘加固是建筑物自身安全的需要

近年來隨著治淮、治太工程的進一步開展以及江海堤防達標工程的實施，江蘇省已經完成部分病險水閘除險加固任務，另有一部分已經上級主管部門批準，即將進行加固。

江蘇省需要加固的大中型病險水閘共116座，其中大型水閘5座、中型水閘111座。這些水閘大部分工程興建于20世紀六七十年代，運行多年，缺乏正常維修，均存在較嚴重病害，主要表現為:?工程標準低，閘身、閘墩、翼墻及消力池等結構穩定不滿足規范要求;?混凝土強度偏低、老化嚴重，交通橋空心梁板承載力不滿足設計要求;?閘門、啟閉機及電氣設備陳舊、老化嚴重，管理設施缺失或陳舊落后，無工程觀測設施等。這些病險問題嚴重威脅到水閘自身的安全，進行除險加固也是建筑物自身安全的需要。

3.4 病險水閘加固是社會經濟發展的要求

社會經濟的發展對防洪安全、水資源供給的保障要求越來越高，病險水閘的存在，不但危及防洪、排水和供水安全，而且制約國民經濟的持續發展，是關系民生的根本打算。

目前，部分水閘管理手段落后，管理設施老化簡陋。大部分水閘建設年代較早，設計建造時對于城區防洪工程的人文效益和環境效益也考慮不夠，綜合效益差，不能滿足城市居民日益增長的文化和人居環境需要。在城市防洪體系中，高標準的水閘應建設成為既具有功能效益又具有人文效益和環境效益的防洪工程，應堅持“以人為本”的原則，將水閘工程同優美的人居環境和現代氣息相融。

4 除險加固主要工程措施

針對江蘇省116座病險水閘工程現狀及存在的主要問題，需因地制宜，通過采取各種措施，消除病險，確保工程安全和正常使用，恢復和完善水閘應有的防洪減災和興利效益。

按照安全鑒定結果，對于安全類別為四類的病險水閘，在無法降低標準運行的情況下，按照現行區域規劃復核流量后，確定新閘規模標準，進行拆除重建。

安全類別為三類的病險水閘，主要采取以下措施進行加固:

a.針對區域防洪標準變化。根據變化后的區域防洪標準，水閘主體結構抗滑、防滲穩定、結構強度等復核計算均滿足規范要求時，采取增設擋浪板措施提高防洪標準，或通過增加閘孔數等措施提高水閘泄洪能力［2］。

b.建筑物抗震能力不能滿足規范要求。在不影響過流能力的情況下，鋼筋混凝土閘墩間增設支撐體系，提高抗震能力;對于高烈度地震區的漿砌塊石閘墩、翼墻，經復核地震期結構應力超過規范允許時，對其進行拆除重建;在條件允許的情況下，對粉土、粉砂等易地震液化的閘室基礎進行圍封，提高閘基抗地震液化能力。

c.建筑物混凝土結構老化、病害處理。根據具體情況進行混凝土表面缺陷修補，采用環氧、丙乳砂漿等化學材料進行混凝土表面防碳化處理［3］，并根據具體情況進行裂縫修補。

d.閘下消能設施處理。根據復核計算情況成果，修復閘下護坦、拆除或加固閘下消力池、修復或增設海漫。

e.閘上交通橋荷載等級偏低處理。經復核計算，閘上交通橋荷載等級低于公路等級時，對其進行拆除重建。

f.建筑物沉降不等問題處理。調查、分析、摸清建筑物之間不等沉降出現原因，采取適當措施阻止沉降差進一步擴大，并進行止水、伸縮縫修復。

g.閘門損壞、漏水問題處理。鋼筋混凝土結構閘門更換為鋼閘門;腐蝕、銹化嚴重的鋼閘門在分析清楚病害原因后進行更換。

h.啟閉設備老化。對于已經運行幾十年，工作不穩定、安全性差、已屬淘汰產品、無法改造的啟閉設計進行更換。

i.電氣設備老化。在確保工程用電安全的前提下，對電氣設備進行更新改造。

5 結語

大中型水閘工程除了防洪減災、供水灌溉等社會經濟效益、生態效益外，還具有通航、水資源利用、發電等其他綜合效益。本文分析了江蘇省大中型水閘的基本情況以及病險水閘的安全現狀。從保證江蘇省防洪安全，恢復工程排水、引水功能，建筑物自身安全及社會經濟發展的要求等方面提出了病險水閘加固的迫切性及必要性。針對江蘇省116座大中型病險水閘工程現狀及存在的主要問題，因地制宜，通過采取各種措施，消除病險，確保工程安全和正常使用。■

1 江蘇省水利廳.江蘇省大中型病險水閘除險加固專項規劃報告［R］.2009.

2 SL 265—2001水閘設計規范［S］.

3 付大平.丙乳砂漿在鋼筋混凝土防碳化中的應用及其效果［J］.黑龍江科技信息，2010(12).