河南省周口市中型病险水闸存在问题及除险加固设计要点

河南省周口市水利勘测设计院 河南 周口 466000

正文：

1 概况

河南省周口市位于豫东平原的东北部，属淮河流域，地势起伏不大，区内水系发达，河网密集，现有流域面积100km2以上的河流60多条，30～100km2的河道100多条。分属沙颖河、涡惠河、茨淮新河、洪妆河四大水系。其中沙颍河水系最大，流域面积7084km2，占全市土地面积的61%。建国以来，全市在骨干河道上建成大、中型水闸67座，其中大型水闸10座，中型水闸57座，数量众多，堪称河南省的“水闸之乡”。

2 主要病险水闸现状及存在问题

周口市大多数水闸修建于20世纪50～70年代。水闸结构形式大多数为砖墩混凝土和砌体结构，因为建设过程中制定的标准较为低下，并且在水闸实际运行的过程中没有定期开展维护工作，从而也就难以对水闸的运行安全性及稳定性做出保证。

2.1 防洪标准偏低

由于历史原因，加上受当时技术、经济等条件的限制，不少水闸存在工程防洪标准偏低，洪水设计标准多数是老二十年。经安全复核，原设计流量达不到二十年一遇设计标准。水闸过流能力不足或闸室顶高程不足，过规划要求洪水时，闸前壅水高，过闸水头差大。这种水闸占中型病险水闸的80%，这将严重影响水闸效益的发挥，对上下游堤防安全造成较大的威胁。

2.2 上下游连接段问题

上下游翼墙采用浆砌青砖结构，两侧翼墙有裂缝，渗水现象；两岸护坡采用浆砌砖，护坡厚度不足，部分损坏，淘空现象突出，水闸上下游连接段不能满足安全泄洪；上游铺盖为粘土结构及浆砌青砖，已有部分冲坑，结构防渗效果不好，砌石损坏。

2.3 闸室段问题

①闸墩风化、剥落，闸墩外部水位变化段碳化脱落严重，闸门槽部分损坏；②混凝土闸门纵横梁开裂，钢筋碳化严重，闸门铁件锈蚀严重，止水橡皮损坏脱落，闸门漏水，启闭设施和电气设施老化。③启闭机型号老化落后，设备陈旧，维护困难，滑轮组部分锈蚀不滑动，钢丝绳起笔断丝严重。启闭机房简陋，备用发电机组已损坏。部分启闭机运行时振动严重，缺少负荷控制器和高度指示器，金属闸门和金属结构锈蚀，启闭设施和电气设施老化、失灵或超过安全使用年限，无法正常使用。④交通桥板混凝土开裂脱落，护栏损坏，已无法通行。闸顶上（下）游侧交通桥结构受力不满足要求，下部老闸拱形结构在流量较大时存在一定程度的阻水现象。⑤建筑物结构老化严重。如：桥头堡、启闭机房和工程管理用房均已破败不堪，混凝土结构设计强度等级低，碳化、开裂严重，浆砌石砂浆标号低，风化严重，致使建筑物结构老化破损。⑥无通讯及观测设施。

闸室段浆砌砖石和混凝土结构老化严重，主要结构安全性不够，存在整体稳定问题，闸室的防渗长度、抗滑、抗倾、抗浮安全系数以及基底应力不均匀系数不满足规范要求，地基沉降、不均匀沉陷超标，导致承载力不足、基础破坏，影响整体稳定。

2.4 下游消能防冲段问题

闸下消能防冲设施损坏。闸下消能防冲设施损坏严重，消力池部分被冲毁，海漫段冲有深坑，闸下未设消能防冲设施，危及主体工程安全。

3.病险水闸除险加固设计要点

除险加固的目的是提高工程的安全度，满足防洪要求，根据我国现行规范要求，结合河南省近年来水闸加固工程的经验，病险水闸加固应依据安全鉴定成果，根据病险水闸的鉴定类别和主要存在问题，采取有针对性、经济、合理的加固方案。目前河南省周口市大多数中型病险水闸，根据河南省水利厅文件（豫水管[2013]1号）关于印发黄庄等45座中型病险水闸安全鉴定成果的通知，周口市中型病险水闸安全鉴定综合评价为三类闸和四类闸，其中四类闸占到95%以上。四类病险水闸险情较严重，建议按照本地区防洪、流域规划计算流量后，确定新闸规模标准，进行拆除重建，原闸闸址设计不合理的考虑移址新建。

4 病险水闸除险加固设计要点

4.1 工程规模的复核

对除险加固的水闸工程，复核主要是建立在原设计的基础上，根据现有流域治理近期规划指标对工程现状进行复核。

根据《水闸安全鉴定规程》和有关检测报告并结合现场调查情况，经过对病险水闸过流能力、消能防冲、抗渗稳定、闸室稳定等进行复核计算，周口市病险水闸大多数可以得到如下结论和建议：

a、水闸过流能力不满足过流要求。

b、老闸消力池深度满足计算要求，但消力池长度、底板厚度及海漫长度均不满足计算要求，同时应设防冲槽。

c、水闸闸室防渗长度及侧渗不满足要求，抗渗稳定性满足《水闸设计规范》要求。

d、大部分水闸闸基闸室抗滑稳定性、基底应力及基底应力不均匀系数不满足要求，闸底板强度及结构不满足要求；闸墩和交通桥高程不满足要求。

综上所述，鉴于大部分水闸经复核运用指标达不到设计标准，工程存在严重安全问题，根据《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）有关规定评定为四类水闸，工程降低标准运用或拆除重建。

4.2 设计前期资料的分析整理

水闸安全鉴定成果，水闸安全鉴定成果中包含的是现状分析调查、工程负荷以及现场安全检测等内容。所以水闸安全鉴定可以当成是除险加固设计环节中的重要参考资料。安全鉴定中更为重视的是现场观测及检测结果，水闸安全鉴定成果不可以完全将设计人员的复核及验算替代，设计人员实际工作的过程中，可以充分的和安全鉴定人员之间进行交流沟通，取得现场安全检测原始性资料，为后续水闸出现加固设计工作的顺利开展，奠定坚实的基础。

4.3 液化地基

假如水闸本身的抗震性能难以满足我国现行规定中提出的要去，可以在液化地基当中增设防渗墙或者水泥粉喷桩基，切实提升地基的整体稳定性，以免地基发生失稳问题。软土振动沉陷可以使用桩基础和水泥灌浆措施相互结合来解决。在涉及到建筑物结构安全问题的情况下，改造闸室及上方结构形式，以便于可以满足我国现行水闸抗震规定中提出的要求，促使水闸的运行安全性及稳定性得到大幅度提升，在实际运行的过程中创造更多社会效益及经济效益，最终也就可以在我国构建可持续发展型社会的过程中，做出一定贡献。

5 除险加固是地区经济发展和社会稳定的要求

周口市病险水闸除险加固除防洪排涝外，水闸还具有多种兴利用途，如灌溉、蓄水及补充两岸地下水源，以利于农业高产稳定，是保障国民经济持续发展的重要基础设施。病险水闸加固实施后可有效的利用和调配区域水资源，减少本地区地表水的流失与地下水开采量，有利于当地水环境的改善，并且可以回补地下水，改善水资源与环境状况，缓解地下水资源危机，遏止地下水位持续下降的趋势。

6 结语

该文根据河南省周口市水闸安全鉴定及安全状况普查结果，对周口市中型病险水闸的病险状况进行了详细阐述。周口市中型水闸大部分已接近或超过使用年限，存在诸多问题及安全隐患，严重影响着水闸功能的正常运用，给防汛、排涝安全造成很大的不利因素，随时可能造成突发事故，给国家和人民财产带来不可估量的损失。解决中型水闸除险加固的间题，必须加快更新改造步伐。但周口市水闸众多，除险加固任务繁重，投资较大。