河南省周口市中型病險水閘存在問題及除險加固設計要點

河南省周口市水利勘測設計院 河南 周口 466000

正文：

1 概況

河南省周口市位于豫東平原的東北部，屬淮河流域，地勢起伏不大，區內水系發達，河網密集，現有流域面積100km2以上的河流60多條，30～100km2的河道100多條。分屬沙穎河、渦惠河、茨淮新河、洪妝河四大水系。其中沙潁河水系最大，流域面積7084km2，占全市土地面積的61%。建國以來，全市在骨干河道上建成大、中型水閘67座，其中大型水閘10座，中型水閘57座，數量眾多，堪稱河南省的“水閘之鄉”。

2 主要病險水閘現狀及存在問題

周口市大多數水閘修建于20世紀50～70年代。水閘結構形式大多數為磚墩混凝土和砌體結構，因為建設過程中制定的標準較為低下，并且在水閘實際運行的過程中沒有定期開展維護工作，從而也就難以對水閘的運行安全性及穩定性做出保證。

2.1 防洪標準偏低

由于歷史原因，加上受當時技術、經濟等條件的限制，不少水閘存在工程防洪標準偏低，洪水設計標準多數是老二十年。經安全復核，原設計流量達不到二十年一遇設計標準。水閘過流能力不足或閘室頂高程不足，過規劃要求洪水時，閘前壅水高，過閘水頭差大。這種水閘占中型病險水閘的80%，這將嚴重影響水閘效益的發揮，對上下游堤防安全造成較大的威脅。

2.2 上下游連接段問題

上下游翼墻采用漿砌青磚結構，兩側翼墻有裂縫，滲水現象；兩岸護坡采用漿砌磚，護坡厚度不足，部分損壞，淘空現象突出，水閘上下游連接段不能滿足安全泄洪；上游鋪蓋為粘土結構及漿砌青磚，已有部分沖坑，結構防滲效果不好，砌石損壞。

2.3 閘室段問題

①閘墩風化、剝落，閘墩外部水位變化段碳化脫落嚴重，閘門槽部分損壞；②混凝土閘門縱橫梁開裂，鋼筋碳化嚴重，閘門鐵件銹蝕嚴重，止水橡皮損壞脫落，閘門漏水，啟閉設施和電氣設施老化。③啟閉機型號老化落后，設備陳舊，維護困難，滑輪組部分銹蝕不滑動，鋼絲繩起筆斷絲嚴重。啟閉機房簡陋，備用發電機組已損壞。部分啟閉機運行時振動嚴重，缺少負荷控制器和高度指示器，金屬閘門和金屬結構銹蝕，啟閉設施和電氣設施老化、失靈或超過安全使用年限，無法正常使用。④交通橋板混凝土開裂脫落，護欄損壞，已無法通行。閘頂上（下）游側交通橋結構受力不滿足要求，下部老閘拱形結構在流量較大時存在一定程度的阻水現象。⑤建筑物結構老化嚴重。如：橋頭堡、啟閉機房和工程管理用房均已破敗不堪，混凝土結構設計強度等級低，碳化、開裂嚴重，漿砌石砂漿標號低，風化嚴重，致使建筑物結構老化破損。⑥無通訊及觀測設施。

閘室段漿砌磚石和混凝土結構老化嚴重，主要結構安全性不夠，存在整體穩定問題，閘室的防滲長度、抗滑、抗傾、抗浮安全系數以及基底應力不均勻系數不滿足規范要求，地基沉降、不均勻沉陷超標，導致承載力不足、基礎破壞，影響整體穩定。

2.4 下游消能防沖段問題

閘下消能防沖設施損壞。閘下消能防沖設施損壞嚴重，消力池部分被沖毀，海漫段沖有深坑，閘下未設消能防沖設施，危及主體工程安全。

3.病險水閘除險加固設計要點

除險加固的目的是提高工程的安全度，滿足防洪要求，根據我國現行規范要求，結合河南省近年來水閘加固工程的經驗，病險水閘加固應依據安全鑒定成果，根據病險水閘的鑒定類別和主要存在問題，采取有針對性、經濟、合理的加固方案。目前河南省周口市大多數中型病險水閘，根據河南省水利廳文件（豫水管[2013]1號）關于印發黃莊等45座中型病險水閘安全鑒定成果的通知，周口市中型病險水閘安全鑒定綜合評價為三類閘和四類閘，其中四類閘占到95%以上。四類病險水閘險情較嚴重，建議按照本地區防洪、流域規劃計算流量后，確定新閘規模標準，進行拆除重建，原閘閘址設計不合理的考慮移址新建。

4 病險水閘除險加固設計要點

4.1 工程規模的復核

對除險加固的水閘工程，復核主要是建立在原設計的基礎上，根據現有流域治理近期規劃指標對工程現狀進行復核。

根據《水閘安全鑒定規程》和有關檢測報告并結合現場調查情況，經過對病險水閘過流能力、消能防沖、抗滲穩定、閘室穩定等進行復核計算，周口市病險水閘大多數可以得到如下結論和建議：

a、水閘過流能力不滿足過流要求。

b、老閘消力池深度滿足計算要求，但消力池長度、底板厚度及海漫長度均不滿足計算要求，同時應設防沖槽。

c、水閘閘室防滲長度及側滲不滿足要求，抗滲穩定性滿足《水閘設計規范》要求。

d、大部分水閘閘基閘室抗滑穩定性、基底應力及基底應力不均勻系數不滿足要求，閘底板強度及結構不滿足要求；閘墩和交通橋高程不滿足要求。

綜上所述，鑒于大部分水閘經復核運用指標達不到設計標準，工程存在嚴重安全問題，根據《水閘安全鑒定規定》（SL214-98）有關規定評定為四類水閘，工程降低標準運用或拆除重建。

4.2 設計前期資料的分析整理

水閘安全鑒定成果，水閘安全鑒定成果中包含的是現狀分析調查、工程負荷以及現場安全檢測等內容。所以水閘安全鑒定可以當成是除險加固設計環節中的重要參考資料。安全鑒定中更為重視的是現場觀測及檢測結果，水閘安全鑒定成果不可以完全將設計人員的復核及驗算替代，設計人員實際工作的過程中，可以充分的和安全鑒定人員之間進行交流溝通，取得現場安全檢測原始性資料，為后續水閘出現加固設計工作的順利開展，奠定堅實的基礎。

4.3 液化地基

假如水閘本身的抗震性能難以滿足我國現行規定中提出的要去，可以在液化地基當中增設防滲墻或者水泥粉噴樁基，切實提升地基的整體穩定性，以免地基發生失穩問題。軟土振動沉陷可以使用樁基礎和水泥灌漿措施相互結合來解決。在涉及到建筑物結構安全問題的情況下，改造閘室及上方結構形式，以便于可以滿足我國現行水閘抗震規定中提出的要求，促使水閘的運行安全性及穩定性得到大幅度提升，在實際運行的過程中創造更多社會效益及經濟效益，最終也就可以在我國構建可持續發展型社會的過程中，做出一定貢獻。

5 除險加固是地區經濟發展和社會穩定的要求

周口市病險水閘除險加固除防洪排澇外，水閘還具有多種興利用途，如灌溉、蓄水及補充兩岸地下水源，以利于農業高產穩定，是保障國民經濟持續發展的重要基礎設施。病險水閘加固實施后可有效的利用和調配區域水資源，減少本地區地表水的流失與地下水開采量，有利于當地水環境的改善，并且可以回補地下水，改善水資源與環境狀況，緩解地下水資源危機，遏止地下水位持續下降的趨勢。

6 結語

該文根據河南省周口市水閘安全鑒定及安全狀況普查結果，對周口市中型病險水閘的病險狀況進行了詳細闡述。周口市中型水閘大部分已接近或超過使用年限，存在諸多問題及安全隱患，嚴重影響著水閘功能的正常運用，給防汛、排澇安全造成很大的不利因素，隨時可能造成突發事故，給國家和人民財產帶來不可估量的損失。解決中型水閘除險加固的間題，必須加快更新改造步伐。但周口市水閘眾多，除險加固任務繁重，投資較大。