淺談水閘除險加固設計

周將

（九江市水利電力規劃設計院）

淺談水閘除險加固設計

周將

（九江市水利電力規劃設計院）

隨著國內經濟的快速發展，各項資源的濫砍濫伐現象較為嚴重，特別是在北方地區，經常出現洪災、旱災等自然災害，嚴重影響灌溉和交通的正常運行，因此，如何加固水閘除險加固設計、控制水情成為國內相關部門以及社會科研學者探討的話題之一。而水閘底板部位是水閘除險加固的重要環節，長期以來國內相關科研學者一直被此類問題所困擾，百思不得其解，不能找到實用的解決辦法，不但影響水閘工程工作順利進行，在一定程度上影響國家建筑形勢和經濟發展。

水閘；除險加固設計；措施及策略

隨著濫砍濫伐的現象日益加重，洪災、旱災等自然災害無法得到有效地控制，更無法在險情發生時提供有力的技術支持，因此，國家對水閘除險加固設計進行有效的改革是符合國情和國家走可持續發展道路的重要措施之一。在設計方面嚴格要求根據地域的地貌特征、地質條件和水文、施工、管理等因素進行衡量，以此設計出更加完善、有效的設計方案，認真研究、合理布置。

1 水閘的結構設計

1.1 結構設計

水閘設計一般分為：結構設計、消能防沖設計、防滲排水設計。結構設計一般在水閘工程結構布置的過程中，中心線要與河道中心線保持同一水平位置上，在保證建筑建設期間既美觀、合理的同時，更要保證一定的成本效益和經濟效益。閘孔和寬度要形成統一形式，保持美觀的外形，使水閘在運行的過程中充分發揮積極的除險、控制水情的作用。

在水閘的結構設計形式上，一般都是對閘定進行高程設計，不僅可以起到擋水的作用，還可以保證泄水工作的順利進行，而在擋水的過程中，水位不能低于正常蓄水水位。泄水時不能低于水閘在洪水警戒線上的設計標準，若水情處在枯水期，不僅影響河道流量，還會對水閘底板設計造成影響，一般的水閘流態通常分為兩種：①泄流期間水流由于不受阻力的影響，形成堰流現象；②泄流時由于閘門的阻擋現象，極為容易出現孔流現象，因此，在對水閘進行除險加固設計的過程中，一定要根據地域的地理環境、地貌、地質的不同要求進行合理、妥善的設計[1]。

1.2 消能防沖設計

相比于水閘的機構設計來講，消能防沖設計較為復雜，影響因素較多，所以在控制消力池的過程中，要根據相關數據進行有效、準確的分析上游和下游之間的水位差、過閘流量寬度、下游水深以及空疏、寬度等因素，不僅能夠增加調度過程中的操作靈活，還能保證一定程度的安全性。

1.3 防滲排水設計

為了加強對防滲排水的設計符合設計標準，在設計的過程中，要在離閘室上游存在鋼筋混內景圖加固防滲墻，再在墻體兩側以及混凝土擋土墻下設計高壓旋噴防滲墻，以此保證防滲排水工作的穩定性和堅固性。根據排水流量進行科學化、精準化的計算并收集相關數據信息，從而保證滲透過程中的穩定效果。

2 國內水閘除險加固設計方案

2.1 溢流壩除險設計

國內對水閘出現加固設計方案一般分為三種，分別是溢流壩除險設計、沖砂閘除險設計和進水閘除險設計方案。由于混凝土不具備抗凍還會產生一定的碳化深度的特性，因此在溢流壩進行除險設計工程中，施工單位要及時鑿除一部分混凝土，確保工程施工的順利進行，合理、有效地利用低流消能方式，強化溢流壩下游防沖措施。在洪災發生巨量洪水的期間，要對原溢流壩進行調整，因為消能方式與洪水之間會相互要影響，從而產生許多變化，因此，設計單位和施工單位要利用計算機的先進技術手段，將壩體基礎下流水方向的長度進行加長冰準確計算，從而滿足國內設計和施工的標準。在延長溢流壩前緣長度后，價款下游堤壩基礎建設，保證上游壩面的垂直角度，從而實現各個區域對灌溉的需求[2]。

2.2 沖砂閘除險設計

在國內眾多水利工程設計和施工單位中，很少設計并應用于實際工程中，由于沖砂閘設計較小，所以，在面臨汛期高峰時，不僅不能滿足排砂需求，還會出現嚴重的淤積現象以及河床抬高現象，不能實現消能防沖的作用，不符合國內相關水閘設計的標準。比如，沖砂閘的垂直水流方向和角度為13m，為了實施除險加固，那么就必須對沖砂閘底板的水流方向長度設計為5m，因此，沖砂閘除險設計無法在國內水利工程中廣泛應用。一般情況下，沖砂閘底板的高程與原沖砂閘底板高程保持在同一位置和高度上，由于沖砂閘孔數一直不變，在保證符合國家設計標準的情況下，就要慎重選擇溢流壩在河道中發生水斷的面積，不僅浪費國家財力、物力，更不利于實現人行通道。

2.3 進水閘除險設計

進水閘除險設計一般由金屬結構構成，如果面臨汛期高峰時，原進水閘就不能持續運行狀態，必須對進水閘增高。由于對進水閘反復利用，再機上長期運行，致使其表面的混凝土和其它粗骨料嚴重滑落，導致出現混凝土裂縫等現象。因此在進行進水閘除險設計的過程中，根據相關數據信息，及時拆除進水閘的啟閉機以及閘墩。為了使水閘基地應力可以滿足一定條件和符合國家水閘設計標準，首先將水閘底板進行合理鑿除，然后按比例增加和減少混凝土的高程變化，形成新的水閘底板錢，保證石底板與基巖之間的基礎形式，上層為開關設備平臺，下層為人員檢修平臺[3]。

3 加強水利工程施工質量的措施

3.1 加強對水閘施工質量的控制和設計標準

作為工程施工階段最為關鍵環節的施工質量，施工單位應根據現場的地質、地貌等環境因素進行實際情況分析，從而制定合理、有效的施工方案和應急預備方案，并且嚴格控制工程的施工質量。建立專業的施工檢測部門，對邊坡水平位置、沉降、應力等進行實時監測，并收集監測數據，避免監測資料由于設計不足或缺陷造成的數據失準性，以此確保工程安全。建立健全的施工質量管理制度，使施工技術人員可以相互監督，以此進一步確保工程的施工安全，提高水閘的有效利用率，擴大工程的投資效益、環境效益和經濟效益[4]。

3.2 建立有效、健全的管理制度

由于水閘在運行的過程中，消耗的能源量較為龐大，因此必須建立有效、健全、完整的運行管理制度，以此保證下游水在消力池范圍內不使水流失控擴散，進而避免發生水流偏流，所以在除險水閘設計加固的過程中，更要提高水閘運行管理制度，充分發揮水閘消能的功效和設施的安全。一般建設水閘的過程中，需要進行爆破作業較多，很容易造成爆破失控的現象，因此施工現場應加強對爆破材料的監控和管理，施工單位應根據各項施工制定具體施工細節，確立安全責任范圍，避免混亂作業，加強對高空墜物的管理，做好排水和截水等輔助措施的安排，強化施工期間安全施工的效率，減少水對邊坡穩定等破壞性的影響。

4 結束語

隨著國內經濟的快速發展，加強水閘除險加固設計理念，強化水閘除險加固工程質量是國內水利工程可以健康、良好發展的重要技術基礎，是國家迎合世界主流形式，推展國家經濟增長的主要表現途徑之一。因此，實施并加強除險加固設計不僅保障工程的安全性，還能為國家創造更大的經濟效益。所以，國內設計部門必須根據相關數據深入研究，從而找到解決問題的最佳方案。

[1]何鮮峰.水閘系統可靠性評價理論及其應用[D].鄭州大學，2005.

[2]卡米力江·亞森.淺談水庫除險加固工程壩基防滲方案的設計[J].內蒙古水利，2014（05）：20～21.

[3]李凱.淺談水閘工程安全評價的必要性及理論研究[J].綏化學院學報，2015，09：155～156.

[4]李永強.水利講壇第二十四講：病險水閘除險加固設計要點[J].中國水利，2010（14）：68～70.

TV698.22

A

1004-7344（2016）15-0122-02

2016-5-12

周將（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事水利水電設計工作。