病险水闸除险加固技术分析

病险水闸除险加固技术分析

梁兆辉

梁兆辉

开平市立新水库广东开平529300

摘要：水闸建设工作关乎国计民生，但其在经过常年的运作后，极易出现混凝土炭化、剥蚀及渗漏的现象，进而被人们称为“病险水闸”。当面对病险水闸时，若不能进行及时的加固与除险，不仅会给人们的生产生活造成巨大的影响，还会阻碍水闸的发展。对此，本文就某一工程实例，对病险水闸的加固内容及除险加固技术进行研究和分析，仅供参考。

关键词：病险水闸；加固；除险；防渗；技术

水闸是指修建在河道和渠道上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物。通过调节闸门，能够起到不同的作用。关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水等需要；开启闸门，可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水，也可对下游河道或渠道供水。在水利工程中，水闸作为挡水、泄水或取水的建筑物，因此具有广泛的应用。

一、某水闸工程基本状况

某水闸工程，共有3孔排水闸，孔的宽度为4m。设计最大排涝流量为103m3/s，闸室段总长17.0m，总宽12.0m，闸底槛高程-2.0m，底板厚0.6m，中墩厚1.2m，边墩厚1.0m，水闸总宽16.4m。胸墙底高程为2.0m，顶高程11.50m，工作闸门采用预应力钢筋混凝土闸门，工作门孔口尺寸4.0×4.0m（宽×高）[1]。检修平台、交通桥、启闭机室等结构型式以及围区、外海侧建筑物布置型式都与黄礁纳排闸相类同。闸室近堤侧道路路面高程7.70m，与大港湾海堤堤顶高程一致；近山侧C20混凝土挡墙顶高程为8.30m，闸室胸墙、楼梯间外墙与两侧连接道路、挡墙形成封闭的挡浪结构。闸室基础位于微风化新鲜基岩上，基岩开挖后进行固结灌浆便能满足结构设计要求。固结灌浆孔间距2.5m，孔深5m。围区、外海侧建筑均置于弱微风化基岩上，无需进行基础处理[2]。

二、水闸病险原因

（一）工程自身质量较差

就目前情况来看，我国大多数的水闸工程均是修建于上个世纪的六七十年代，在当时技术水平及经济条件等方面的限制下，水闸工程的设计标准普遍较低，工程质量也难以保障。更有甚者，在水闸工程建设过程中根本没有进行设计，使用的施工材料与施工设备也十分短缺，大多采用一些替代的材料，给日后的使用买下来巨大的安全隐患。

（二）管理工作不到位

水闸工程在投入运行后，还需制定完善的管理体系来进行管理。但在机制灵活性差、体制不完善且管理人员综合素质较低等问题的影响下，致使管理水平难以提升。再加上资金投入不足，在面对应急处理或是加固的过程中，不能做到彻底解决，久而久之，就会出现严重的病险问题。还有部分水闸管理部门未配置相应的观测设施，不能做到险情的及时发现与处理，也会造成并一系列病险问题。还有部分部件经过长时间的使用后，已经达到了使用寿命，老化现象严重，导致水闸安全性能严重下降。

（三）安全标准不完善

在进行水闸的建设时，需要对当地的水文情况进行充分了解。但就目前来看，部分工作人员在调研水文情况时，发现水文系列偏短，并且在不断延长的情况下，会受到异常天气的影响，需要进行重新设计，但其设计标准只着眼于现在，无法对以后的洪水标准做到兼顾。并且在科学技术不断发展且国民经济高速发展的今天，人们对水闸的技术标准要求越来越高，而传统的水闸技术标准难以在短时间内进行修订与完善，进而无法实现对水闸建设的有效管理。

三、病险水闸的具体加固内容

（一）关于水闸设计问题

水闸在加固及除险过程中需要涉及多项内容，过流能力及结构的稳定运算是当中的主要内容。相关人员在设计的过程中，要将工作重心放在实际水流情况上，思考水闸的具体过流能力及原因，同时对产生的孔口断面形状与尺寸作全面分析与掌握，实现对水位动态的有效监控。对水流作用下消能防冲的实际变化情况作详细记录，通过对结果的分析，合理设计水闸[3]。

（二）关于工程设置问题

相关人员在开展水闸的加固工作时，首先要检查和鉴定水闸的安全性能是否达标。并且在实施过程中，坚持以工程规划要求为标准，对水闸的结构形态进行原样保持。就实际情况来看，水闸的常见问题包括混凝土的炭化、剥蚀、裂缝及渗漏，若问题不太严重，可采取结构补强的方式来处理，确保其自身的正常运行；在面对问题严重且修复难度大的水闸时，必要时可进行拆除和重建。

（三）关于等级划分问题

水闸的级别确定是设计环节的一项重要工作。就当前我国电闸的建设情况来看，其修建时间均较为久远，并且不同时期修建的水闸工程的评定标准也是不同的，因此需要在划分等级的基础上，对所加固水闸的级别进行确定，充分了解不同水闸工程的差异性，做到针对性处理。

（四）关于闸室结构检验问题

闸室结构的布置与检验同样也是水闸除险加固工作的关键环节，在布置完成闸室结构后，需判断和验证原设计的科学性，若发现存在问题，便需要其进行改进。

四、病险水闸的除险加固技术

针对病险水闸问题的处理，重点在于施工技术、施工材料的引进与施工人员专业能力的培养上。对此，笔者结合自身经验与相关资料，针对不同类型的水闸问题提出了相应的措施，望对以后相关内容的研究提供参考，具体如下：

在面对主体结构完整，但设计流量不合理且防洪标准较低的水闸时，需要保留原闸室的主体结构，对闸孔进行加高或是增扩，达到提升流量的作用，并且还要做到同其他附属设备的融合。

在面对水文稳定性差，地基承载力弱的情况时，要明确地基的实际属性，并以此为基础行振冲加密，有效提升地基的承载力[4]。

而对于水闸不均匀沉降的情况，可应用压密灌浆的办法，利用高压浓浆来抬动土体，确保闸门正常运行与闸底高程的稳定性。

还有因消功能减弱而引发的溯源冲刷问题，会使闸基处于脱空状态，进而影响了整个水闸结构的稳定性，对此，要立即采取防渗墙结合回填砂砾料围堵，再灌浆的处理方法，恢复闸基的原貌。

针对两岸同闸基渗流稳定性差的问题，相关施工人员应适当延长闸基的水平长度，并做好垂直方向的防渗设置工作，同时通过反滤的方式，实现对闸基的修复。另外应注意延长闸基水平长度的工作应在上游的防渗铺盖上实施，并起到修复裂缝和止水的作用。而垂直方向的防渗工作则需要在高压喷射防渗墙、塑性防渗墙、搅拌桩防渗墙这三类墙上来开展。

针对结构损害严重的情况时，需拆除、重建结构部件安全性能较低的水闸，施工图纸可参考图1。

图1某水闸拆除重建施工图纸

还有当出现钢筋保护层脱落、疏松或是局部炭化的情况时，要对锈蚀严重的钢筋作除锈处理，并及时除去碳化层，必要时还需根据实际情况进行钢筋的加补与高强砂浆修复，确保钢筋能够发挥良好的作用。其中还存在部分碳化程度较低的保护层，要利用涂料将其封闭。此外关于裂缝的处理，则需要在其表面凿槽，用材料填补。

另外关于闸下效能防冲设备损坏的问题，要求工作人员应具体情况具体分析，明确其中的原因，并加以分析，及时购置与恢复相应的效能设备。就实际情况来看，闸下效能防冲设备损坏的主要原因便是单宽的流量太大。

河道淤泥多是水闸除险加固当中的常见问题，主要依靠工作人员的工作经验和工程的实际需求来对水闸做模拟实验，在全面配置相关设施的情况下，进行“引水冲沙”。

水闸在经过长时间的使用后，闸门会出现不同程度的锈蚀，电气设备也逐渐变得老旧，要求根据相关标准及闸门技术的检测规程，对其进行改造或是报废。

水闸在设计是从多个角度来进行，其中抗震便是一个需要全面考虑的问题。可在液化地基处设置防渗强围，确保地基的可靠性与稳定性。若是出现了软土震陷，需要实施灌浆与桩基础融合处理的方式。

除上述工作外，水闸的安全监测同样是一项重要工作，需要借助先进的信息技术来建立相应的监控平台（见下图2），实现对水闸运行情况与设备的实时监测与管理，保障电闸稳定运行。

图2某水闸监控平台

五、结束语

综上所述，由于我国大多数的水闸工程已经运行多年，因此不可避免的会出现一些病险，需要相关单位及工作人员要重视这一问题，做到具体情况具体分析，在实际除险加固过程中，明确病险的存在问题与种类，科学评价水闸的安全度，同时于施工工艺、设计、技术及材料等方面入手，制定针对性的措施，形成一套完善的技术体系，并借助先进的信息技术来建立相应的监控平台，实现对水闸运行情况与设备的实时监测与管理，做到从根本上解决水闸病险，促进我国水利事业的发展。

参考文献：

[1]祖海坤.病险水闸除险加固技术探析[J].城市建设理论研究（电子版），2017（21）：214-215.

[2]赵妮.青河县布罕布拉克水闸除险加固方案研究[J].水利规划与设计，2017（11）：58-60.

[3]袁静，卢发周，张颖，等.南京市江宁区病险水闸现状及除险加固对策[J].水利技术监督，2018（1）：146-148.

[4]王少伟，苏怀智，付启民.病险水闸除险加固效果评价指标体系研究[J].水利经济，2018，36（2）：7-9.