病險水閘形成原因分析及除險加固思路

文/林錦倫 中山市南朗鎮水利所 廣東中山 528451

從當前的社會發展狀況來看，水利工程是社會發展中必不可少的基礎設施，是直接與民生以及社會前進有著密切關系的基礎工程，各國對于水利工程的重視度越來越高，如何延長水利工程的使用壽命成為水利工程建設中十分重視的問題。每一個水利工程建設中，水閘均是十分重要的部分，其主要的工程就是通過將誰能轉化成電能，然后對閘門實施控制功能，以此來完成擋水、泄水的工作，達到灌溉農田、居民飲水以及水上運輸管理等水資源利用效果[1]。基于此，對病險水閘形成原因進行分析并探討除險加固思路對于水利工程的建設發展具有十分重要的意義。

1、病險水閘形成的成因

由于我國人口龐大，所以人均的水資源占有量并不豐富，且還具有分布不均的情況，這使得我國的水旱災害發生較多，水利工程是緩解水旱災害的重要方式。具《2013-2017年中國水利工程行業領先企業經營策略與優劣勢分析報告》表示，由于水旱造成的災害導致的經濟損失已經占了我國自然災害的60%，從1990年至今，我國年均洪澇損失在1100億左右，大約為同期GDP的2%，當出現流域性大洪水時，當年的比例可上升到3%～4%左右[2]。基于此，加強對水利工程的管理與維護顯得十分重要，而病險水閘成為威脅水利工程質量的重要因素，文章對病險水閘的形成原因作以下分析：

1.1 水閘的施工設計問題

目前，我國所使用的水閘大多數是修建年代很早的水閘工程，在水閘施工建設階段的設計技術以及施工技術均相對落后。另外，當時的經濟條件限制了水閘設計中對水文狀況、地質狀況以及泥沙狀況等的勘查不全面或深入，多數水閘施工采取的是邊設計邊施工的方式。還有部分水閘的施工沒有進行全面有效的勘查，采取依葫蘆畫瓢的方式，將其他水利工程中的水閘設計直接應用，或者將其中的數據等進行大概的調整。

1.2 水閘的使用年限問題

水閘的建設時期較早，建設時期的施工技術以及材料等均比現在要落后，所以水閘在較長時間的使用過后，受到了水流的沖擊，造成了或大或小的破壞。目前，我國部分水閘的使用時間已經超出了30年，其中的機電設備、金屬結構等早已經超出了正常使用壽命，且在長期的運作情況下，其運行的功率以及安全性均在降低，所以病險水閘也越來越多[3]。

1.3 水閘的管理與維護問題

水閘在建設完工投入使用后，還需要對其進行日常維護以及管理，為水閘的使用年限以及效力才能做出全面的保障。但是，我國在水閘的管理與維護方面，一直以來比較缺乏創新的管理觀念以及維護意識，只將水閘的建設作為保障水閘質量的重點，在投入使用階段沒有健全的管理制度以及措施，使得水閘的后期管理與維護不能合理落實，經常出現管理責任不明確。管理機制不靈活、投入資金不足等情況。我國近年來的水利工程管理的重視度有所提高，但是對于水閘等重要部分的管理仍然存在資金匱乏、病險檢測、安全鑒定等多方面問題。

1.4 防洪措施不擋問題

防洪措施不擋的問題主要表現在泄洪過程，是因為水閘的過流能力以及閘室的設計方面、下游河床土質的抗沖擊能力等不能充分滿足泄洪的需求。導致泄洪措施不擋從而損壞水閘的原因，在很大程度上是由于水閘設計不科學，水閘施工設計時沒有較高的統一標準，從而出現技術上的匱乏，而水文資料不充分，從而使得防洪的措施以及標準較低等情況。

1.5 混凝土工程惡化問題

經過長時間的水壓沖擊以及服飾，水閘工程中的混凝土工程惡化是十分常見的。其中，碳化以及鋼筋銹蝕是導致混凝土工程惡化的重要原因之一，碳化過程是CO2與堿性材料的反應過程，混凝土中的碳化反應會使得其中的堿度大大降低，從而損壞鋼筋表面的鈍化膜，導致鋼筋的銹蝕發生[4]。此外，在外界氯離子侵入的情況下，也會導致鋼筋鈍化膜的破壞，從而發生銹蝕。剝蝕損壞也是混凝土工程惡化的重要因素，這是由于混凝土工程的耐久性較差，從而出現剝蝕損壞，其外界原因主要有過流位沖磨、空氣腐蝕、水質侵蝕等。

圖1 病險水閘示意圖

2、病險水閘的除險加固思路分析

2.1 保守的加固思路

保守加固思路是基于水閘的主體結構較為完整，其防洪標準較低以及流量設計存在問題的水閘，可采取對原閘室的主體結構給予保留，采取加高閘孔、閘孔增寬增廣等方式來提升流量，并與其他附屬的設備加以融合。

2.2 閘基的加固思路

對于地基承載力較差導致的水閘穩定性不高的問題，可采取振沖加密的方式來處理地基建設，達到提升地基承載力的作用。而對于出現不均勻的地基下沉水閘，可通過壓密灌漿的方式處理，在施工過程中采取高壓濃漿抬動土體的施工操作方式，在確保閘門能正常運行的情況下，保持閘底的高程處于正常運行狀態。當出現溯源沖刷情況，使得閘基嚴重落空的，需要采取回填砂礫料結合防滲墻圍封的方式處理，然后通過灌漿施工加固，促進閘基恢復功能。如果閘基出現與兩岸的滲流穩定不符合標準的情況，加固施工單位可采取延長水平長度的辦法，加強垂直防滲裝置，修復排水反濾功能[5]。延長水平長度施工，應在上游防滲鋪蓋上進行，且加強對裂縫的修復以及止水工作。在進行垂直防滲施工時，主要是在塑性防滲墻、攪拌樁防滲墻、高壓噴射防滲墻等三種類型的墻上進行。

2.3 全面加固思路

該種加固方式是基于水閘的處理結構出現了嚴重的損壞，必須對結構件安全性較低的水閘進行拆除重建。如果混凝土工程中的局部碳化以及鋼筋保護層有嚴重的疏松與脫落的情況，需要將碳化層與銹蝕嚴重的鋼筋材料除去，然后根據實際狀況來修補鋼筋，使得鋼筋的效果得到最大發揮，還需對這部分鋼筋實施高強砂漿修復施工。如果碳化深部是太大的保護層，只需要采取涂料封閉處理的方式，在修補混凝土工程的表面裂縫時，應注意對表面實施鑿槽處理。

圖2 鋼筋混凝土表層加固

2.4 其他加固思路

針對閘下的防沖設備不健全的情況，應分析其具體的原因，再采取相應的處理措施。通常來說，造成閘下消能防沖設備損壞的原因是單寬流量較大，可適當減少單寬流量進行加固處理。對于河道中淤泥較多導致水閘運行不暢的，可根據處理經驗以及實際的施工需要，可采取模擬實驗等方式進行處理，采取合理的引水沖沙措施。對于銹蝕度比較高的閘門或者是電氣設備比較老舊的水閘，需要根據衣服那個的報廢標準和閘門技術檢測規程進行合理的改造和報廢；在進行抗震問題的水閘處理過程中，需要對其液化地基進行防滲墻圍的設置，保證地基的穩定性；對于其軟土震陷處理中，需要對其進行樁基礎和灌漿相融合的施工處理[6]。

[1]賈會民，劉蘇亞，孫締英.病險水閘運行管理的問題與對策[J].河南水利與南水北調 ，2017，(07):71-72.

[2]祖海坤.病險水閘除險加固技術探析[J].城市建設理論研究(電子版)，2017，(21):206-207.

[3]張楊.病險水閘成因及其對應加固方式研究[J].河南水利與南水北調，2017，(01):55-56.

[4]楊麗娜.淺談水閘除險加固工程等別劃分及洪水標準確定[J].水利規劃與設計 ，2016，(04):56-58.

[5]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.

[6]鐘國鋒.當前病險水閘形成原因分析及除險加固思路[J].黑龍江水利科技 ，2014，(10):285-286.