病险水闸的成因及除险加固措施研究

病险水闸的成因及除险加固措施研究

谭振家

衡东县江东水库管理所湖南衡东421400

摘要：近年来，国家对水利工程的建设十分重视，水闸作为水利工程的一部分，其在防洪排涝以及农业生产中都具有重要的意义，但是随着水闸的长期使用，也出现了很多的病险水闸情况。而导致水闸出现病险的原因也有很多，为了保证水闸能够正常长期的使用，势必要做好水闸的除险加固，下面，本文就主要针对病险水闸的成因进行分析，并提出除险加固的措施，希望对水闸病险的综合治理提供帮助。

关键词：病险水闸；病险成因；除险加固

前言

在水闸使用的过程中，存在诸多类型的病险情况，其对水闸的使用功能造成了很大的影响。由于受到诸多因素的影响，病险水闸在目前也是频繁出现，而病险水闸的除险加固工作就显得十分重要。想要实现对病险水闸的有效治理，就需要全面了解其病险成因，并积极采取有效的措施进行除险加固，这也是我国水利工程建设中需要一直重视的内容。

1.病险水闸常见类型

1.1闸室破坏

闸室是水闸重要的区域，其一旦遭到破坏，对水闸的正常使用就会造成很大的影响。闸室的破坏一般有整体位移以及局部变形等情况，还常见结构位移的超标、出现结构缝的增加和混凝土的结构开裂等现象。在水闸正常使用中，若闸室的结构存在超载、长期受到不均匀性的荷载、地基的设计存在不规范、地基的承载力欠缺等，就会导致闸室出现变形。而对于混凝土的结构开裂以及结构缝的增加情况，常是由于整体的位移过大、温度的开裂、干缩的开裂以及锈蚀的开裂等情况所导致[1]。

1.2消能和防冲的设施存在损坏

对于消能防冲的设施来说，其对水闸具有保护的作用，而其出现损坏势必会导致水闸病险的加剧。由于消能和防冲的设施存在损坏，往往就会导致其实际情况不能够对设计的过闸流量需要进行适应，一旦其不能够为水闸起到防护作用，就会对主体工程的安全性造成影响。

1.3地基和混凝土结构遭到破坏

在水闸使用中，其渗流的方式主要包括闸下的渗流以及侧向的渗流等，而由于渗流的情况往往会导致造成水闸地基结构出现变形和破坏。此种破坏形式主要表现为管涌、流土和接触式的破坏等现象。另外，水闸建筑物的结构还存在老化损害情况，由于混凝土的结构强度存在不足，以及受到周围环境的腐蚀，往往就会导致其出现开裂、碳化、风化和脱落等情况，影响其环境的安全性。

1.4闸门和启闭的系统存在损坏

在水闸的使用中，闸门和启闭的系统存在损坏对其正常的使用会造成直接影响，由于闸门面板与梁存在变形或者剥落、止水橡胶存在老化以及闸门内部的构件存在锈蚀等都会对其使用产生影响。往往造成闸门出现损坏是由于存在过水情况，特别在遇到较大水力的情况中，其闸门往往会发生过大的振动而导致失稳。在闸门的启闭中，若是螺杆类型启闭机，常见在闭门中因为闸门存在受阻以及强行顶压的情况，而导致启闭螺杆遭受压弯，而系统的启闭力就会很低，进而大幅度的增加其闸门的阻力，造成铜螺母牙受到磨损。若是卷扬类型启闭机，其启闭机的两侧存在较大松紧程度的差距，会使其两侧拉力存在不相等情况，进而在开启中易出现卡阻的现象[2]。

2.病险水闸的成因

2.1自然的原因

在水闸的使用中，自然方面的原因对其造成的破坏是很严重的，往往自然因素存在不可拉力的情况，主要有水的侵蚀、洪水的超标、地震以及泥沙的淤积等，同时人的行为也可能对周围的环境造成影响，进而间接对水闸造成损害，比如对水体的污染等，都会导致水闸结构的加速老化，对其结构造成破坏。

2.2历史的原因

在我国的水闸早期建设中，距今已经有很长的时间了，经过长时间的使用势必会导致水闸出现损坏情况，同时早期水闸的建设还存在技术水平的有限，很多水闸都是通过边勘察、边设计和边施工进行的，往往一些水闸没有通过专业的验收则投入使用，另外，之前的水闸建设还存在材料的性能差和施工的设备较为落后等情况，这都对后期的水闸正常使用造成了影响。

2.3技术的原因

在进行水闸的建设中，首先要对河流全面水文的资料以及数据进行收集，并对洪水洪峰的流量以及可能会存在的变化进行精确的计算，进而进行水闸设计的标准确定，但是在实际的水闸建设中，还存在技术方面的原因，很多水文以及气象的资料都比较有限，资料的系列也比较短，这都对其设计造成了局限，往往在早期水闸建设中存在设计的标准较低以及防洪的标准不满足要求等情况，这对其使用功能性就造成了影响。另外，随着水闸的长期使用，其河流周边流域防洪的规划也可能发生了变化，很多河道实施扩挖或者深挖等情况，而水闸并没有实施改建或者扩建处理，这就导致其设计的标准不能够满足实际的需求[3]。

2.4管理的原因

在水闸的管理中，一直都是通过计划经济传统管理的体制进行的，往往对建设十分重视，而对管理则较为忽视，管理中往往有责权不清和机制不活等现象，这就导致水闸管理得不到有效的落实。同时，在水闸的管理中还存在经费的不足，对水闸运行进行观察和测量等设施较为简陋，这对水闸的日常管理也造成了较大的困难，诸多水闸管理的单位在生存和发展中往往存在问题，更别提水闸的安全鉴定。尽管国家为了促进水利工程的管理而颁发了相应的实施意见，水闸管理的单位也对管理的体制逐渐进行了理顺和掌握，并采取一系列措施加强管理，但仍然还对病险的水闸存在安全鉴定的不足和除险加固的费用缺乏等情况，这对病险水闸的安全运行相关问题是不能全面去除的。

3.病险水闸的除险加固措施

3.1技术设计问题的处理

若水闸工程的等级、设计的流量以及防洪的标准等不满足实际的要求，而水闸主体的结构则基本保持完好的化，就要尽可能的对原闸室进行保留，按照规划和批复中工程的规模和设计的水位要求，加高或者进行闸孔的增扩来对过流的能力进行提高，同时还要对其余的附属设施实施加固处理。若水闸的抗震性能不满足设计规范的要求，对液化的地基可以通过进行防渗墙的同封以及桩基设置，来避免地基出现失稳情况，而对于软土的震陷则可通过桩基础和灌浆相结合的方式进行处理，若涉及到建筑的结构安全性，要对闸室和上部的结构型式进行改造，来提高其抗震的性能。

3.2闸室问题的处理

若闸室的整体稳定性不能够满足设计规范的要求，以及地基的承载性能存在不足等情况，就可以按照地基土实际性质通过灌浆和振冲加密的措施对地基的承载性能进行提升。若闸室已经出现了不均匀性的沉降，对闸门的运行造成影响，就可以通过压密灌浆的方式，通过高压的浓浆来抬动土体和闸基，对闸底的高程进行恢复。若存在消能工的失效以及溯源冲刷等情况，导致闸基发生淘空现象，就要进行砂砾料的回填，通过对防渗墙进行同封和灌浆，还可以对局部淘空的部位进行去除后，再实施回填处理完成闸室的恢复[4]。

3.3地基问题的处理

若因为闸基以及两岸的渗流情况而导致水闸不稳定，就可以对地基的水平与垂直的防渗长度计进行增加，或者修复和增设一些出逸段来进行排水与反滤。通过水平防渗的长度进行增加，主要是对上游防渗的铺盖以及修补防渗的铺盖裂缝与止水进行加长；通过进行垂直防渗增设，设置有高压喷射、搅拌桩以及塑性等类型防渗墙；若地基存在脱空现象，可以通过灌浆的措施来促进地基同底板良好接触，从而防止接触性的渗流遭到破坏，特别是淤泥类型地基，要对其桩基的基础进行定期的监测，避免脱空现象，若存在要及时进行补灌。若地基两岸绕渗存在渗流的破坏，要对其上下游的翼墙进行改造，或者在岸墙的背后进行刺墙的增设。

3.4对消能和防冲设施问题的处理

若闸下的消能和防冲设施存在不完善或者严重损毁，就需要对损毁的原因进行分析，进而针对性的进行设置的恢复。面对设计的单宽流量存在过大情况而导致消能防冲的设施发生损毁，就需要对单宽流量进行合理设计，可以进行海漫的扩散角、宽度、长度增加以及进行柴排的加设等，来提高防冲的要求。另外，还可以通过消力墩布置来进行消能，对水跃进行稳定，如下图所示。

消力墩的布置

3.5对结构老化问题的处理

若水闸存在结构的严重老化损害，具体表现出碳化的深度过大以及钢筋的锈蚀明显等，就需要对其进行拆除和重建，若局部的碳化深度超过钢筋的保护层相应厚度，要对碳化层进行凿除，并对严重锈蚀钢筋实施除锈，还要按照锈蚀的情况进行钢筋的加补。若碳化的深度低于钢筋的保护层相应厚度，要通过优质的涂料进行封闭处理，若表面存在裂缝，则可在表面进行凿槽，通过预缩的水泥砂浆和丙乳砂浆等实施修复。

3.6对闸门启闭设施问题的处理

若闸门存在锈蚀以及启闭机与电气的设施老化和落后等情况，要按照相应的技术规程以及报废标准来对其实施检测并进行相应的报废和更新处理，还要按照水闸运行的管理情况，做好对安全监测以及管理房等设施的完善。

4.结语

综上所述，由于受到诸多因素的影响，水闸也是频繁出现各种类型的病险情况，为了保证水闸能够良好的运行，就需要全面了解病险水库情况，并针对性的实施相应的除险加固措施，从而实现水闸的可持续性使用和发展。

参考文献：

[1]窦艳飞.小型水库病险成因及除险加固措施研究[J].四川建材，2017，43（9）：118-119.

[2]邵杰，孙承坪，周路宝.大中型病险水闸的成因及除险加固措施分析[J].水利规划与设计，2019，184（02）：115-118.

[3]张杨.病险水闸成因及其对应加固方式研究[J].河南水利与南水北调，2017（1）：55-56.

[4]邵莹.对小型水库除险病害及加固措施的分析[J].城市建筑，2015（20）：261-261.