济南市引黄涵闸安全隐患分析及建议

宋志法，李耀辉，宋唤汶

（1.山东省水利工程局，山东济南 250014；2.济南天桥黄河河务局，山东济南 250000；3.济南历城黄河河务局，山东济南 250000）

济南市引黄涵闸安全隐患分析及建议

宋志法1，李耀辉2，宋唤汶3

（1.山东省水利工程局，山东济南 250014；2.济南天桥黄河河务局，山东济南 250000；3.济南历城黄河河务局，山东济南 250000）

通过分析济南市引黄涵闸出现的问题及其主要原因，结合除险加固过程中的主要做法,提出了可行的建议措施。

引黄涵闸；安全问题；措施建议

黄河下游济南河段自1966年在章丘市土城子险工建成第一座引黄闸以来，到现在济南市已建引黄涵闸11座，设计引水225 m3/s，年均引用黄河水近5亿m3左右，累计引黄河水117亿m3，为济南市经济和社会发展提供了有力的支撑。据统计，这些涵闸工程均为穿堤涵洞式结构。一般洞身深埋黄河防洪大堤以下14.74～13.32 m，黄河防洪大堤堤基为淤积性沙土，闸基础沉降比较严重、工程设备自然锈蚀等，致使工程存在比较多的安全问题：洞身由于沉降气蚀等作用止水损坏较为严重，有的工程洞身断裂；闸门进口部位的金属构件锈蚀，影响闸门的启闭运行，工程的安全性、适用性和耐久性下降，功能得不到正常发挥，甚至产生安全隐患。

1 主要问题及成因分析

1.1 工程建设标准偏低

统计资料显示，由于引黄涵闸建设年代久远，工程建设时设计标准低，工程结构特殊要求部位的材料性能、建造技术都没有达到工程运用年限和环境要求的耐久性和强度要求。如进水口等特殊部位的混凝土防冻融，工程建设时设计没有要求，新的设计规范对混凝土的防冻要求较高。工程建设时钢筋的保护层厚度不低于3 cm，新的规范要求不低于4 cm等。这造成了没有经过特殊处理或者已经经过处理但达不到耐久性要求，构成了先天不足。

1.2 涵闸个别部位破坏严重

济南市涵闸工程建成应用已有30年以上的6座，涵洞穿过黄河大堤的部位比较长，而黄河大堤是梯形结构，大堤临、背河坡度均为1∶3，坡度偏陡，洞身承受的土压力中间大两边小，压差较大，致使洞身沉陷不均匀。尤其是在两节洞身的连接处，不均匀沉陷值更大，以致于将洞身连接处的止水拉断。渗水在此处洇入大堤内部，构成险点，常此以往，就会直接破坏防洪大堤。还有的涵闸，涵洞分节长，洞身的两端和中间部位的沉陷差过大，折裂洞身，危险性更大。如改建以前的济南市原邢家渡引黄闸工程，在1992-06-06涵洞清淤后检查时发现，闸门边柱和底部墩墙与地板相连的裂缝3条，缝宽0.5～1 mm，并有清水和游离钙质在缝内渗出、止水脱落，致涵闸洞身断裂。为了防汛安全，采用了将断裂部位重新做止水，灌注高性能混凝土加固的临时除险加固措施，防汛时期按照严防死守的要求制订了预案，预筹各种确保安全度汛的措施，确保了防汛安全。2000年，在没有达到设计使用年限的情况下，不得已进行了改建。据统计和改建以前的邢家渡闸建设年代相同的涵闸还有2座，尤其需要特别关注。

1.3 涵闸工程金属构件耐久性不足

黄河引黄涵闸工程金属构件比较多，且大都处于关键部位，对保证涵闸工程安全运用至关重要。经过检查统计分析发现，金属构件存在三方面的问题，危及涵闸运行安全：一是受工程建造时技术条件限制，防腐措施不力，构件锈蚀十分严重。比如闸门的导轮，止水槽钢，工程建设时虽然进行了防腐处理，但当时防锈漆阻锈期达不到涵闸使用年限，除此以外没有采取其他的防锈蚀的措施。有的涵闸闸门导轮锈蚀已经起不到导向作用，止水效果下降，涵闸漏水。一旦遭遇黄河大水，必然构成不安全因素。历史上因涵闸漏水和不能正常启闭造成涵闸失事的险情并不鲜见。

2 处理措施和建议

2.1 加强工程检查和观测

黄河引黄涵闸工程主体深埋堤下，启闭应用频率高，具有隐蔽性。针对这一特点，建议在观测检查方面，每年汛前都要对闸进行清淤后检查，检查时要自闸首开始，沿涵洞工程全部过程进行录像记录。发现异常进行重点的分析，必要时进行无伤探测观测或超声波探测，验证工程结构的安全性。把这些问题按照工程部位、问题类别分类统计分析，查找发生的原因。对工程的沉降，除按照现行的规定每年观测一次外，一般年份要增加汛后观测，遇到发生洪水时，洪水过后需要观测一次。将历次的观测值绘制曲线图对比分析，甄别沉降量变化是否异常和发生的部位。为了保证工程观测检查的有效性，实行检查责任制，每次都要有责任人，每项观测记录等资料都要有观测人和责任人签字后存档备查。检查分析完成后，撰写观测情况报告，向管理单位和防汛责任单位报告。报告中对发现的问题要提出处理意见，建立涵闸工程检查数据库，适时更新。

2.2 应用新技术进行除险加固

针对闸门进口水头作用力大，冻融循环次数多的特点，建议将损坏部位凿除，用高强度混凝土进行修补，修补混凝土拌和时按照防冻要求，添加引气剂，使混凝土表面的含气量达到设计规范要求。闸门导论等构件采用高强度耐锈蚀的合金材料替代普通金属材料达到安全使用,耐久性达到要求，为了增加洞身和进水口的耐久性，建议这些部位采用统一的金属材料，以减小电位差。

2.3 对金属构件进行防腐处理

对于涵洞部位的金属构件，由于长期处于水下环境，正在使用的构件可以在清淤检查以后，除锈涂刷环氧沥青和聚氨酯防腐剂等防腐层；需要更换的部件，除选择耐腐蚀的构件材料外，尽可能的用电化学的阴极（牺牲阳极）防护，费用低、效果好。

2.4 严格控制钢筋保护层厚度

钢筋混凝土工程的破坏，多由钢筋保护层破坏诱发钢筋锈蚀从而使构件强度降低。涵闸工程原来的设计钢筋保护层一般较小，而且表层混凝土没有特殊处理，一旦该部位出现细微裂缝，在高水头的压力下，水很容易渗入钢筋周围，钢筋锈蚀在所难免。为此，每年应不少于2次检查钢筋混凝土表面，发现裂缝，即可凿除表面（深度不少于50 mm），裸露的钢筋外涂富锌环氧等防腐层。混凝土修补时用高强混凝土，掺加阻锈剂，修补完成后，湿润养护不少于21 d。

2.5 对特殊涵闸制定安全措施

统计表显示北店子、老徐庄引黄闸已经达到设计使用年限；杨庄、胡家岸、土城子、葛家店引黄涵闸已经接近设计使用年限。这些工程不同程度的存在安全隐患。尤其是涵闸工程常年处于水下，工作状态变化在没有特殊方法的时候，很难发现。工程位居黄河防洪堤防险工段的最前沿，一旦遭遇大洪水，造成的危害是无法估量的。为此，建议对这些涵闸根据各自的特殊情况制定安全度汛措施方案，按照一定的程序进行专家审定，批复后施行。方案中对洪水时防汛队伍的设防，在目前一个防汛班的基础上，增加机动力量。防汛料物储备，也要增加适于涵闸抢险的物料。比如，堵漏的土工布、潜水设备等。

3 结语

引黄涵闸工程安全事关国计民生的大计，在工程建造早，安全性能存在问题与不足的前提下，加强工程观测和检查频率、实行检查责任制是确保险点隐患早发现、早处理的关键；用更强的措施防护是确保安全的必要条件，对于特殊部位采用防冻、防腐、补强处理是至关重要的有效方法。除此以外，对于有“一处涵闸、一个险点”说法的引黄涵闸工程，制定专门安全度汛措施方案，汛期进行重点防守也是不可或缺的保障措施。

（责任编辑 赵其芬）

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1009-6159（2014）-11-0028-02

宋志法（1987—），男，助理工程师