液壓啟閉式水閘病險問題與除險加固措施探討

韓 飛

（臨沂市水利工程保障中心，山東 臨沂 276000）

十九屆五中全會提出了要加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升水資源優(yōu)化配置和水旱災(zāi)害防御能力的方針。我國修建的液壓啟閉式水閘工程為當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用，在防洪、抗旱等工作中也發(fā)揮了不可替代的作用,但也出現(xiàn)了部分病險水閘，影響其功能的發(fā)揮，本文以臨沂市引祊入涑節(jié)制閘工程為例，對液壓啟閉式水閘病險問題進(jìn)行調(diào)查分析并提出了除險加固建議，為后續(xù)提升工程運(yùn)行管理水平做了有益探索。

1 工程概況

臨沂市引祊入涑節(jié)制閘工程屬于液壓啟閉式水閘，工程位于涑河和引祊入涑水道交接處，工程于2007 年11 月建成運(yùn)行，是一座以防洪為主，兼顧生態(tài)等綜合功能的節(jié)制閘。節(jié)制閘為中型水閘，閘門為5 孔6×4.5 m 倒掛式平板鋼閘門；工程由上游連接段、閘室段、下游連接段、橋頭堡等組成。

工程具有雙重作用、雙向過水。非汛期引祊河水入涑河，開啟節(jié)制閘使涑河、陷泥河、青龍河等城市內(nèi)河得到水源補(bǔ)充，常年流水、流清水，涑河也將從單一的城市防洪河道向具有旅游、文化、商貿(mào)、景觀、生態(tài)綜合功能轉(zhuǎn)變，形成新的濱河景觀，充分體現(xiàn)水鄉(xiāng)風(fēng)情；汛期遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水，關(guān)閉節(jié)制閘，通過引祊入涑水道分涑河洪水入祊河，徹底解除涑河的洪水威脅，大大增強(qiáng)臨沂城的防洪能力,于此同時工程還為下游灌區(qū)提供了農(nóng)業(yè)灌溉用水，促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物增產(chǎn)增收。

2 水閘安全現(xiàn)狀

引祊入涑節(jié)制閘工程自建成運(yùn)行以來，嚴(yán)格按照調(diào)度運(yùn)用方案，使其達(dá)到防洪、提供生態(tài)用水和灌溉的社會效益，引祊入涑節(jié)制閘工程對于臨沂市整體水系的綜合治理開發(fā)和水生態(tài)文明城市建設(shè)起到了關(guān)鍵性推動作用。但該工程已運(yùn)行14 余年，一些問題也逐漸暴露出來，成為一座病險水閘。

3 液壓啟閉式水閘病險問題及分析

3.1 液壓啟閉系統(tǒng)不能正常工作

液壓啟閉系統(tǒng)出現(xiàn)的問題常表現(xiàn)為油缸漏油 ,運(yùn)行中不正常響動以及液壓缸和活塞桿受損。液壓啟閉機(jī)油缸漏油影響工作壓力、運(yùn)動速度以及工作平衡性，泄漏不僅會污染環(huán)境，還容易導(dǎo)致火災(zāi)，泄漏最容易發(fā)生在活塞與缸筒內(nèi)孔、活塞桿與缸蓋密封處，油缸漏油大都是由密封特性不好引起的，液壓系統(tǒng)長時間運(yùn)行導(dǎo)致溝槽拉斷和螺栓剪切破壞、焊接部位破漏、甚至螺栓斷裂等問題，從而引起液壓回路發(fā)生漏油。液壓啟閉系統(tǒng)不正常響聲主要是由于金屬面的潤滑油面破壞或者接觸壓力過高產(chǎn)生的摩擦聲。液壓缸損壞則是由于塞桿與缸蓋反復(fù)摩擦生熱，重載或高速的活塞運(yùn)動中突然停止、緩沖作用過度或不起作用導(dǎo)致缸筒內(nèi)孔壁拉傷、缸筒脹大和活塞桿縱向彎曲[1]。

液壓啟閉系統(tǒng)出現(xiàn)的問題還表現(xiàn)為動作不靈和糾偏系統(tǒng)失靈。液壓啟閉機(jī)動作不靈是指動作指令發(fā)出后液壓啟閉機(jī)不能立即動作，經(jīng)短暫延時后才能動作，或時動時不動，且很不規(guī)則。對于不能動作和速度達(dá)不到規(guī)定值的問題源于液壓缸泄漏過大或液壓回路存在故障。節(jié)制閘液壓糾偏系統(tǒng)失靈則是由于編碼器損壞，鋼絲繩出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、打折和銹蝕現(xiàn)象，造成左右開度超差，PLC 參數(shù)設(shè)置不合理時導(dǎo)致糾集元件頻繁工作，糾集元件過早損壞，造成糾偏系統(tǒng)失靈。

3.2 閘門漏水與局部銹蝕

引祊入涑節(jié)制閘周邊工業(yè)、人口密集，水閘運(yùn)行環(huán)境不利，受水質(zhì)污染及水流沖擊的影響，兩處閘門防腐層脫落，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)腐蝕現(xiàn)象；止水埋件長時間處于水或潮濕環(huán)境中，止水壓板螺栓、螺母銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致埋件粗糙不平，兩側(cè)的P 型止水與閘槽上邊緣刮切，造成止水橡皮出現(xiàn)磨損和老化；在泄水和漏水情況下，水中漂浮物、砂粒和石塊也極易卡在止水帶與軌道之間，使得漏水現(xiàn)象愈加嚴(yán)重；水中雜物在閘前淤積，門體無法下沉到位，造成閘底板漏水。

3.3 液壓啟閉機(jī)房分縫處漏水

引祊入涑節(jié)制閘啟閉機(jī)房建成已有十余年時間，屬于混凝土結(jié)構(gòu)建筑物，啟閉機(jī)房構(gòu)造柱和框架梁開裂，分縫處發(fā)現(xiàn)漏水，液壓啟閉機(jī)房裂縫產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，經(jīng)過查看工程初步設(shè)計和翻閱有關(guān)資料，我們分析是由于在混凝土硬化時產(chǎn)生收縮，梁的上、下端配有較多縱筋，縱筋承擔(dān)著較大的收縮拉力，而梁的中部縱向腰筋較少，沒有足夠的強(qiáng)度以抵抗這種拉應(yīng)力，從而使混凝土受拉大于其最大抗拉強(qiáng)度，所以混凝土框架梁發(fā)生開裂[2]，閘門液壓啟閉系統(tǒng)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的劇烈震動破壞了啟閉機(jī)房混凝土結(jié)構(gòu)，建筑物不均勻沉降加速了裂縫的擴(kuò)大。

3.4 水閘兩岸漿砌石鋪蓋松動、破損、勾縫脫落，混凝土鋪蓋出現(xiàn)局部裂縫、破損和侵蝕

水閘兩岸鋪蓋常年受水流沖刷、沉降、泥沙磨損、溫度應(yīng)力、凍融剝蝕、混凝土碳化等因素影響，各塊鋪蓋都存在或多或少的不密實區(qū),下游鋪蓋水面以下砌石脫落，部分漿砌石護(hù)坡雜草滋生，勾縫砂漿開裂和剝蝕，沉陷裂縫明顯。

3.5 閘室滲漏和碳化嚴(yán)重

引祊入涑節(jié)制閘閘墩、胸墻為混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度不強(qiáng)，適應(yīng)地基變形能力差，受地基不均勻沉降、流水侵蝕、碳化、風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重等因素的影響，裂縫過大，閘墩和岸墻的防滲性能大大降低，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。工作橋鋼筋外漏，鋼筋銹蝕嚴(yán)重，工作橋面碳化嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重束縛了該節(jié)制閘的安全平穩(wěn)運(yùn)行[3]。

3.6 觀測設(shè)施缺失

安全監(jiān)測是發(fā)現(xiàn)工程隱患的重要手段，引祊入涑節(jié)制閘工程由于建成年代久遠(yuǎn)，初步設(shè)計中無設(shè)置位移觀測點，僅設(shè)置了水尺，無水位自動監(jiān)測設(shè)施，無法進(jìn)行水閘水平和沉降監(jiān)測。

4 液壓啟閉式水閘除險加固措施

4.1 修復(fù)液壓回路及泄漏點，更換閘門糾偏系統(tǒng)

液壓回路發(fā)生泄漏時要及時更換密封件和受損螺栓，對焊接漏點重新進(jìn)行焊接，清除液壓缸內(nèi)雜質(zhì)。液壓缸損壞時可重新鍍鉻，如果傷痕嚴(yán)重?zé)o法去除，只能選擇更換缸筒及活塞桿。

對于液壓啟閉機(jī)不能動作的現(xiàn)象，要查看執(zhí)行運(yùn)動部件的阻力是否過大，是否有卡死或頂住其他部件的情況，油液是否能進(jìn)入液壓啟閉機(jī)，清理油路接頭，工作油壓是否達(dá)到了規(guī)定值；檢修滑動部件的配合是否過緊、密封摩擦力是否過大，液壓啟閉機(jī)出現(xiàn)動作不靈敏時應(yīng)及時排除缸內(nèi)空氣，觀察液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)有無不規(guī)則現(xiàn)象，活塞桿是否變形卡死[4]。加強(qiáng)對閘門糾偏系統(tǒng)維護(hù)，更換有問題的編碼器，及時清理鋼絲繩上的雜物，涂抹高質(zhì)量潤滑油，液壓啟閉機(jī)糾偏系統(tǒng)的左右差值設(shè)置要合理，未經(jīng)允許不得輕易更改設(shè)備參數(shù)值。

4.2 做好閘門漏水和閘門銹蝕的處理

引祊入涑節(jié)制閘原橡皮止水已無法滿足止水要求，需立即更換，對于門體和軌道的銹蝕現(xiàn)象，首先對軌道進(jìn)行研磨,更換所有止水壓條，清除止水帶與軌道間的砂粒和石塊，實施閘前清淤工程，對閘門底板徹底清理，使得門體下沉到位。5 孔閘門全部進(jìn)行研磨除銹噴鋅，防止閘門進(jìn)一步生銹。

4.3 做好液壓啟閉機(jī)房的維修改造

啟閉機(jī)房構(gòu)造柱和框架梁的裂縫較寬，可采用充填法處理，沿裂縫砼表面鑿成V 形或U 形槽，使用樹脂砂漿材料填充，也可以使用水泥砂漿或瀝青等材料。施工時，先將槽內(nèi)碎片清除，必要時涂底層結(jié)合料，填充后待填充料充分硬化，再用砂輪或拋光機(jī)將表面磨光，啟閉機(jī)房頂漏水處需重新做防水處理。

4.4 及時修復(fù)水閘兩岸受損鋪蓋

漿砌石鋪蓋出現(xiàn)松動破損時首先剔凈縫隙，用水沖洗干凈，用相同強(qiáng)度等級的水泥砂漿重新勾縫并灑水養(yǎng)護(hù)；混凝土鋪蓋出現(xiàn)破損和侵蝕時采用回填混凝土的方法處理，必要時增加鋼筋混凝土上防護(hù)層，拆除重建下游部分漿砌石護(hù)坡，護(hù)坡厚40 cm，材料采用花崗巖石料及水泥。對混凝土鋪蓋出現(xiàn)大于3 mm 的裂縫時采用水泥灌漿處理，小于3 mm 的裂縫宜選用化學(xué)灌漿處理，根據(jù)裂縫的性質(zhì)、寬度和干燥情況選用甲凝、環(huán)氧樹脂丙凝等材料，勾縫前石塊縫隙間略微灑水濕潤，采用平縫，并壓實、抹平，然后覆蓋草墊，灑水養(yǎng)護(hù)。

4.5 做好閘室的除險加固

對閘墩地基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿，提高地基承載能力，閘墩各部位的混凝土進(jìn)行鑿毛并清洗干凈，表面風(fēng)化或干裂的要鑿除并采用快速止水沙漿摸面，灌漿處理，如果局部碳化深度大于鋼筋保護(hù)層厚度或局部碳化層疏松剝落，應(yīng)鑿除碳化層，對銹蝕嚴(yán)重的鋼筋進(jìn)行除銹處理，并根據(jù)銹蝕情況和結(jié)構(gòu)需要加補(bǔ)鋼筋，再采用高強(qiáng)砂漿或混凝土修補(bǔ);如果碳化深度小于鋼筋保護(hù)層厚度，可用優(yōu)質(zhì)涂料封閉，為增加鋼筋的保護(hù)層厚度，加固后閘墩表面除門槽外均高于原混凝土表面1 cm[5]；岸墻出現(xiàn)破損面時可采用回填抗?jié)B等級混凝土的方法，損害面積較大時采用噴射混凝土的方法[6]，岸墻出現(xiàn)滲漏時采用快速止水砂漿堵漏，然后進(jìn)行水泥或者化學(xué)灌漿[7]。

4.6 完善工程監(jiān)測設(shè)施，及時發(fā)現(xiàn)工程安全隱患

設(shè)立工程水平、垂直位移沉降點，配備水準(zhǔn)儀、全站儀和自動水位計等觀測儀器，做好觀測點和儀器的保養(yǎng)與維修，發(fā)現(xiàn)損壞或監(jiān)測不準(zhǔn)確時及時校正、修復(fù)或更換新件，監(jiān)測資料年度整編分析合理準(zhǔn)確。

5 結(jié)語

本文分析了液壓啟閉式水閘所面臨的病險問題,并提出了工程除險加固措施。在實際工作中要嚴(yán)格執(zhí)行工程管理制度，積極開展水閘病險問題排查，采取切實可行的應(yīng)對措施，不斷積累經(jīng)驗，保持水閘工程安全運(yùn)行，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展那提供可靠的水利保障。