浅谈对水闸除险加固的必要性和综合方法措施

檀亚辉

摘要：本文首先阐述了水闸除险加固的必要性，然后分析了水闸产生病险的成因，最后探讨了水闸除险加固的综合方法及措施。

关键词：水闸除险加固；必要性；成因；综合方法措施

中图分类号：TV66文献标识码： A

水闸是为城市供水、工农业生产供水、防洪、防潮、排涝等方面服务的重要水利设施，在社会经济发展中发挥着举足轻重的作用。我国水闸大多建成于20世纪 50～70年代，由于年久失修，存在着各种安全隐患。据不完全统计，目前我国水闸的病险比例高达 66.67%，对水闸存在的病险问题进行归类并分析成因，可对病险水闸的除险加固工作提供有益参考。

1水闸除险加固的必要性

1.1 病险水闸是防洪抢险工作中的重大安全隐患，对防洪体系的有效运行构成威胁。水闸一旦运行失效，将给经济社会带来重大损失和不利影响。如1996年8月安徽省长江干堤上的杨墩站水闸发生整体沉陷315m的重大险情，虽经抢护，保住了干堤没有决口，但水闸本身全部报废，并造成114万hm2(21万亩)农田和16万人口受灾，直接经济损失达3 000万元以上。1998年洪水期间，仅长江、松花江、嫩江就有291座涵闸相继出现险情，给防汛调度带来很大困难。

由于病险水闸存在着防洪标准偏低、结构不稳定、防冲设施损坏、渗流破坏、结构受损、金属结构机电设备老化等病险问题，使防汛抢险不能正常运行和合理调度，汛期不能按防汛调度要求适时拦蓄或排泄洪涝水，从而延误时机，影响水闸防洪排涝效益的发挥，尤其是堤防上的病险水闸，构成堤防安全运行的薄弱环节，对防洪体系的安全构成严重威胁。

1.2 水闸病险问题的存在，已严重影响兴利效益的发挥

我国大多数水闸兼具防洪、排涝与灌溉、供水、发电、航运等多重功效，是保障国民经济持续发展的重要基础设施。我国是世界上严重缺水的国家之一，且水资源时空分布极不均衡。随着社会经济的快速发展，水资源需求增长与水资源严重短缺的矛盾日益突出，灌溉、供水与防洪、排涝显得同等重要，则水闸对水资源的调控作用也越来越重要。但病险问题的存在，严重影响了水闸功效的充分发挥。如病险水闸使城市生活用水供给不足，严重影响了人民正常生活；对农田灌溉会发生拦不住水或引不到水的现象；对水闸下游地区，不能保证防洪安全和正常的人畜饮水，极大地影响了人民群众生命财产安全和正常的生活秩序。水闸病险问题的存在，是社会经济健康发展的安全隐患，已严重影响了水闸兴利除害作用的发挥。

1.3 对病险水闸除险加固是水工建筑物结构安全的需要

病险水闸大部分建于20世纪60~70年代，现已运行几十年，加之缺乏正常养护维修，均不同程度地存在病害问题，主要表现为:工程标准低，闸身、闸墩或翼墙等结构稳定不满足规范要求；消能防冲设施不满足设计行洪要求；部分结构已遭损毁，进一步发展将影响闸室安全；混凝土强度偏低、闸门、启闭机及电气设备陈旧、老化严重；交通桥空心梁板承载力不满足设计要求；管理设施缺失或陈旧落后，无工程观测设施等。这些病险问题均严重威胁着水闸自身的安全，故对水闸进行除险加固也是水工建筑物结构安全的需要。

2水闸病险成因分析

我国水闸数量多、分布广、运行时间长。限于当时经济、技术条件，普遍存在建设标准低、工程质量差、配套设施不完善等先天性问题。投入运行后，由于长期处于粗放管理，缺乏必要的维修养护，加之近年来环境气候变化，极端天气事件频发，水闸遭受洪水、地震、泥石流等超标准荷载冲击，也加剧了水闸的病险程度。总体来说，造成我国水闸产生病险的成因主要分为以下 5个方面。

2.1大量水闸已接近或超过设计使用年限。

我国现有的水闸大部分运行已达30～50年，建筑物接近使用年限，金属结构和机电设备早已超过使用年限。经长期运行，工程老化严重，其安全性及使用功能日益衰退。据统计，全国大中型病险水闸中，建于20世纪50～70年代的占72%，建于80年代的占 17%，建于90年代及以后的占11%。

2.2工程建设先天不足。

我国大部分水闸建成于20世纪80年代以前，受当时社会经济环境的影响，一些水闸在缺少地质、水文泥沙等基础资料的条件下，采取边勘察、边设计、边施工的方式建设，成为所谓的“三边”工程，甚至有些水闸的建设根本就没有进行勘察设计。另外，当时技术水平低，施工设备简陋，多数施工队伍很不正规，技术人员的作用不能充分发挥，致使水闸建设质量先天不足，建设标准低，工程质量差。

2.3工程破损失修情况严重。

我国早期的水闸设计没有统一标准，缺少耐久性设计、防环境污染设计和抗震设计等内容，目前，多数工程已进入老化期，建筑物、设备、设施等老化破损非常严重。同时，在长期运用过程中，由于缺乏资金，管理单位难以完成必要的维修养护，或只能进行应急处理、限额加固，水闸安全隐患得不到及时、彻底的解决，随着使用年限的增长，水闸安全隐患逐年增多加重，久而久之，工程“积病成险”，一些本来属于病害层面的损伤转化为重大险情和隐患。

2.4工程管理手段落后。

长期以来，水闸基本上沿用计划经济的传统管理体制，重建设、轻管理，普遍存在权责不清、机制不活、投入不足等问题。许多水闸的管理经费不足，运行、观测设施简陋，管理手段落后，给水闸日常管理工作带来很大困难，一些水闸管理单位难以维持自身的生存与发展，水闸安全鉴定更是无从谈起。国务院《水利工程管理体制改革实施意见》颁布后，近年来水闸工程管理单位逐步理顺了管理体制，完成了分类定性、定编定岗，基本落实了人员基本支出经费和维修养护经费，水闸管理经费虽有所增加，但仍无力负担病险水闸安全鉴定及除险加固费用，无法根本解决病险水闸除险加固问题。

2.5环境污染严重。

由于水污染日趋严重以及部分水闸地处沿海地区，水闸运行环境极为不利，受污水腐蚀和海水锈蚀作用，闸门、止水、启闭设备运行困难，漏水严重，混凝土和浆砌石结构同样受到不同程度的侵蚀，出现严重的碳化、破损、钢筋锈蚀等现象。沿海地区水闸混凝土结构中很多钢筋的保护层由于钢筋锈蚀完全剥离。因此，水体污染加快了水闸结构的老化过程，危及闸体结构安全。

3水闸除险加固综合方法措施

针对病险水闸存在的问题和产生原因，充分考虑新材料、新工艺和新技术的应用，提出以下除险加固工程措施和建议。

3.1对于工程等级、防洪标准及设计流量不满足要求但主体结构基本完好的水闸，尽量考虑保留原闸室，按规划批复的工程规模及设计水位，通过加高或增扩闸孔来提高过流能力，其余附属设施相应进行加固改造。

3.2对于闸室整体稳定不满足规范要求、地基承载能力不足的水闸，可根据地基土的性质采用灌浆、振冲加密等措施提高地基承载力。对已发生不均匀沉降，影响闸门运行的，可采用压密灌浆，用高压浓浆抬动土体及闸基，恢复闸底高程。对由于消能工失效、产生溯源冲刷造成的闸基淘空，需回填砂砾料，采用防渗墙围封后进行灌浆，或拆除局部淘空部位结构，回填处理再予以恢复。

3.3对于闸基和两岸渗流稳定复核不满足要求的水闸，可通过增加水平和垂直防渗长度、修复或增设出逸段排水反滤等措施进行处理。增加水平防渗长度的方式主要为加长上游防渗铺盖和修补防渗铺盖的裂缝和止水，增设垂直防渗的方式主要为设置高压喷射防渗墙、搅拌桩防渗墙、塑性防渗墙等。对于地基脱空的情况，需采取灌浆措施保证地基与底板紧密接触，避免接触渗流进一步破坏，尤其对淤泥质地基的桩基基础应定期监测脱空情况，及时补灌。对于两岸绕渗的渗流破坏，应改造上下游翼墙或在岸墙背后增设刺墙。

3.4对于结构老化或受损严重的水闸，若是碳化深度过大、钢筋锈蚀严重且危及结构安全的构件，一般拆除重建；若是局部碳化深度大于钢筋保护层厚度或局部碳化层疏松剥落，应凿除碳化层，对锈蚀严重的钢筋进行除锈处理，并根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋，再采用高强砂浆或混凝土修补；如果碳化深度小于钢筋保护层厚度，可用优质涂料封闭；对于表面裂缝，可以表面凿槽，采用预缩水泥砂浆、丙乳砂浆、防水快凝砂浆或环氧砂浆进行修复；对于有防渗要求的结构或贯穿性裂缝，可采用凿槽封闭再钻孔灌浆的方法进行处理。

3.5对于闸下消能防冲设施不完善、损毁严重的水闸，要分析损毁原因，有针对性地改造或恢复消能设施。设计单宽流量过大是消能防冲设施损毁的主要原因之一，在合理设计单宽流量的条件下，可加大海漫长度、宽度、扩散角或加设柴排等设施，使其满足防冲要求。

3.6 对于河道淤积严重的水闸，应根据工程经验及水工模型试验，合理设置挡沙、冲沙等设施，制定引水冲沙方案，或通过清淤减轻河道淤积。

3.7对于闸门锈蚀、启闭机和电气设施落后老化的水闸，可根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》、《水利水电工程金属结构报废标准》进行检测后予以报废或更新改造。

4结语

水闸除险加固工程不同于新建工程，在工程施工过程中有时会发现新的工程隐患，不确定因素较多，作为工程设计人员要统筹兼顾，合理谋划，按照基本建设程序抓好工程建设质量。

参考文献:

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[2]马桥,.浅析病险水闸形成原因分析及除险加固建议[J].科技创新导报，2010

[3]李柳沆.广西病险水闸除险加固的必要性和紧迫性[J].企业科技与发展,2009