淺談灌區水工建筑物整治與管理

【摘要】灌區渡槽、隧洞、倒虹吸、水閘等水工建筑物，由于出現裂縫、沉陷、沖刷與磨蝕等原因，致使水工建筑物結構破壞、倒塌、滲漏等現象時有發生，嚴重影響了灌區水工建筑物的工程效益發揮。為解決灌區水工建筑物存在的病害，有必要找出原因，加以研究，提出解決病害的技術措施，以利在灌區建筑物整治、改造及管理過程中有所啟迪。

【關鍵詞】灌區；水工建筑物；整治與管理

1、灌區水工建筑物存在的問題

1.1 裂縫問題。裂縫是灌區水工建筑物最為常見的一種現象，也是該類建筑物整治過程中需主要解決的問題。裂縫的存在影響了建筑物的正常運行及使用安全：將使水工建筑物產生滲漏，而滲漏的結果將使裂縫逐步擴寬和發展；使空氣中的二氧化碳滲透到混凝土內部與水泥的某些水化產物相互作用形成碳酸鈣，加速混凝土的碳化；將降低混凝土抵抗各種侵蝕性介質的耐腐蝕性能力；裂縫將減小構件的有效尺寸，直接影響混凝土結構物的結構強度和整體穩定性，嚴重貫穿性裂縫則可能導致結構物的完全破壞。其分類按特點和產生原因有：沉陷縫、干縮縫、溫度縫和應力縫；按裂縫的方向、形狀劃分有：水平裂縫、垂直裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、放射狀裂縫等；按裂縫深度劃分有：貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三種。

1.2 沖刷與磨蝕問題。水閘、跌水等建筑物的下游消能防沖設施，出現沖刷與磨蝕現象是較為普遍，嚴重者可致消能防沖設施的破壞，加大下游地基的沖刷，危及水閘、跌水等建筑物的安全使用。渡槽、隧洞、倒虹吸等建筑物的進出口也存在一定程度的沖刷。隧洞底板的沖刷與磨蝕問題也較為嚴重，由于沖刷與磨蝕使隧洞的底板出現凸凹不平，露出基巖，糙率增加，使過流能力降低。

1.3 不均勻沉陷問題。在渡槽、隧道、倒虹吸及水閘等水工建筑物中，由于渡槽進出口段的不均勻沉陷，將使渠道與渡槽內水流連接不順，不均勻沉陷過大，將使連接段與槽身段的止水斷裂，產生集中滲漏，沖刷連接段地基，危害連接段及槽身的穩定性。渡槽進出口段不均勻沉陷，將使渠道與渡槽內水流連接不順，不均勻沉陷過大，將使連接段與槽身段的止水斷裂，產生集中滲漏，沖刷連接段地基，危害連接段及槽身的安全性穩定性；渠下涵、倒虹吸中不均勻沉陷將引起該類結構的開裂；水閘閘基的不均勻沉陷將引起閘底板、閘墩等結構歪斜及開裂，從而影響水閘的正常運行。

1.4 建筑物配套不足問題。由于資金的短缺，建筑物配套不足的問題是很普遍的。尤其是控制進入田間水流的建筑物，數量明顯不足，給管理運行帶來很大不便。此外在一些重要的建筑物前缺少用以控制流量及水位的節制閘和渲瀉渠道多余洪水的泄水閘，以致洪水到來涌入渡槽，迫使槽中水位超過設計水位，對渡槽安全運用造成不利影響。隨著灌區工農業生產的持續發展，灌區需水量逐漸提高，現有渠道及建筑物本身的設計過流能力將不能滿足工農業生產發展的需要。

2、原因分析

2.1 裂縫產生的原因。裂縫產生原因與設計、施工、運用管理都有關系。常見有以下一些情況：

2.1.1 設計時結構強度不夠、分縫分塊不當、塊長或分縫間距過大，在荷載作用下使混凝土受拉應力作用，而混凝土抗拉強度低，很容易出現裂縫。

2.1.2 大體積混凝土施工時，混凝土內部產生的大量水化熱沒有采取有效措施，得不到散發，溫度高；而表面散熱好，溫度較低，這種內外過大溫差導致混凝土內外的不均勻變形，內壓外拉，當表面混凝土的拉應力超過混凝土凝結初期的抗拉強度時，即出現溫度裂縫。

2.1.3 混凝土澆筑后硬化過程中體積收縮，受到約束作用，當收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，就會出現收縮裂縫，常見的有收縮裂縫、自身收縮裂縫、干燥收縮裂縫等。

2.1.4 在施工過程中，如果遇到高溫和大風等惡劣的氣候條件，混凝土表面失水很多，由于收縮應力，會產生塑性收縮裂縫。

2.1.5 由于設計或施工的原因，造成基礎出現不均勻沉陷，產生沉陷裂縫，隨著沉陷的發展，裂縫也會不斷擴大。

2.2 沖刷與磨蝕的原因。對于水閘、跌水等建筑物下游消能防沖設施所遭受的破壞，主要是由于消能防沖設施設計不當，從而引起對消力池及消力池下游的沖刷與磨蝕。渡槽、倒虹吸等建筑物進出口段的沖刷主要是由于漸變段設計不合理，長度不夠或底部高程不合理，不能適應水流的平順連接。

2.3 不均勻沉陷產生的原因。主要由于對地基地質情況了解不深入，對一些地質條件較差的地基未作必要的加固處理，或基礎及上部結構形式、布置不合理，使各部分結構荷載懸殊，從而產生較大的不均勻沉陷。對與填方段的結構如渡槽進出口段則主要是填土的密實性得不到保證，施工過程中未充分考慮土料的可壓縮性。

3、維修與養護管理

總的原則是針對癥狀進行原因分析，找出需要解決的問題，采用科學的設計計算理論，選用合理的結構形式，嚴格控制施工質量，加強工程建設及科學管理。根據現有建筑物的損壞程度，可采用修補、改造、更換、重建等措施；在日常建筑物管理上要注意定期進行變形觀測及滲漏觀測，及時排除隱患。

裂縫處理的措施與裂縫產生原因、裂縫類型、裂縫部位及開裂程度有關。沉陷裂縫、應力裂縫，一般應在裂縫已經穩定的情況下再進行處理；溫度裂縫應在低溫季節進行處理；影響結構強度的裂縫，應與結構加固補強措施結合考慮；處理沉陷裂縫，應先加固地基。建筑物裂縫的處理常采用水泥灌漿的方法，施工裂縫的處理應嚴格把好施工質量關，就是要做到“內實外光”。

對不均勻沉陷所造成的病害，通過對地基進行局部加固，擴大基礎尺寸，并使基礎復位加以解決，也可通過地基應力的釋放方法來使基礎及支墩復位。

對水閘、跌水下游消力池及海漫段的沖刷問題，由于大多數沖刷是因為消力池設計不滿足規范要求。建議采取重建措施處理，并對海漫采取相應處理措施，對已引起地基淘刷的情況，必須先進行地基的加固處理。

4、建議

嚴格、科學的管理體系是進行建筑物維護、防止人為破壞的有效保證，實現“責、權、利”的高度統一，即真正實現“誰投資、誰管理、誰受益”的原則，調動用水群眾參與工程管理的積極性和自覺性，是維持工程處于良好工作狀態的有效措施。在建筑物施工中，從配料、拌和、運輸、澆筑、振搗、平倉壓面和養護等工序必須按照操作規程進行；在日常運行管理工作中應加強灌區基礎設施建設，安排專項管理經費，建立專職管理隊伍，加大堤壩巡查和治理力度，在重點堤段設立水政執法點和報警點，把干渠治理納入規范化、正規化、長期化，加強宣傳，提高全社會對水利工程管理工作的認識。