外高桥泵闸安全现状分析及除险加固措施探究

唐建强

上海市浦东新区水闸管理署，上海 浦东 201299

1 泵闸工程概况

外高桥泵闸位于浦东新区高桥镇北，外环运河北端入长江口，距长江约300m，入口外侧为码头港区。外高桥泵闸工程于1994 年3 月22 日开工建设，1995 年9 月28 日完工，至今已运行20 余年。外高桥泵闸由节制闸和泵站组成，采用“闸+泵”闸站布置型式。节制闸为钢筋混凝土坞式结构，1 孔，闸孔净宽12m，闸门为直升式平面钢闸门，采用QPQ2×25T 绳鼓式双吊点启闭机，节制闸引、排水量80m3/s。泵站采用卧式双向轴流泵，共布置4 台泵，单机流量7.5m3/s。

2 泵闸工程存在的问题

2.1 水工部分

泵闸主体结构、内外河翼墙结构等防洪高程不满足现行规范要求；节制闸、泵站、内外河翼墙等抗滑稳定不满足现行规范要求；节制闸启闭机房与泵站主厂房不均匀沉降明显［1］。

2.2 水机部分

水泵叶轮室、叶轮有明显锈蚀；导水锥明显锈蚀，呈蜂窝状；轮毂表面明显锈蚀、汽蚀，水机工作效率降低明显。

2.3 金结部分

节制闸闸门主梁应力不满足规范要求；闸门有明显倾斜现象，侧向止水老化，闸门右侧有漏水现象，封水性能差［2］。

2.4 上下游河床部分

泵闸进、出水池，内、外河河床均存在大量淤泥淤积现象。

3 泵闸安全问题的原因分析

3.1 设计标准偏低

由于该水闸建设年代为90 年代，防洪标准、结构强度、主要建筑物的稳定性、闸门结构应力等设计标准均达不到现行规范要求。

3.2 设备自然老化

因设备已经运行20 多年，加上水机设备无法经常拆开保养，水机设备自然老化锈蚀严重。

3.3 周边环境影响

泵闸建在长江口，该段泥沙较多，引水时带入，致使泵闸外侧附近沉淀大量泥沙；另由于外河侧建有码头，致使外河侧引排水截面变窄，导致外河侧常年淤积。

4 工程除险加固措施

4.1 加高加固处理

水工结构的除险加固内容为站身加固改造、闸室加固改造、内外河翼墙加高加固改造。站身加固改造为加高泵站墩墙、泵房外河侧侧墙至防洪高程。闸室加固改造为：加高节制闸外河侧墩墙顶、节制闸外河侧胸墙顶高程至防洪高程，拆除重建节制闸启闭机房及启闭平台梁板结构；对节制闸门槽埋件凿除重建，并进行调直处理［3］；闸室内外侧重建止水结构。内外河翼墙结构分为三种结构，分别为扶壁式挡墙结构、悬臂式挡墙结构及U 型墩墙结构。针对扶壁式挡墙结构和悬臂式挡墙结构段其加高加固方式为凿除原结构，保留主筋及其下部结构，采用悬臂式挡墙高桩承台结构，恢复并加高挡墙顶高程至防洪高程，桩基采用钢筋砼灌注桩；U 型墩墙结构加高加固方式为采用在原临土侧墩墙上加高的方式。泵闸防洪加高加固部位施工均采用植筋工艺及浇筑混凝土的方式进行施工［4］。

4.2 水机设备除险

泵站土建结构不拆除重建，仅进行加固，主要对主机组设备进行更换，尽量利用原混凝土进、出水流道，仍选用卧式轴流泵。考虑到泵站出水侧的长江口水体中含氯浓度较高，尽管出水侧有闸门阻挡，但无法确保出水侧水体不会渗漏到水泵内，所以水泵需要具有一定的防止含氯浓度较高海水腐蚀的能力。卧式轴流泵的叶轮和泵轴采用不锈钢材质，其他部件选用球墨铸铁或碳钢，连接螺栓和螺母等也采用不锈钢。非不锈钢材质表面则采用可防海水腐蚀的涂料处理［5］。

4.3 金结设备除险

节制闸由于原设计标准低，各零部件均不同程度出现老化、锈蚀，闸门主梁结构已不能满足规范要求，需对闸门门叶进行更换，更换的闸门采用原闸门门型，为潜孔式平面直升门。同时更换相应配套闸门启闭设备卷扬式启闭机。根据两侧闸墙倾斜现状，对门槽进行拆除调整。闸门须作防腐处理，采用热喷金属加防护涂料的方式，先表面喷砂处理，再喷锌处理，最后用涂料予以封闭。

4.4 河床清淤处理

对泵闸上下游河床进行清淤处理。为了避免损坏底板，内外河泵房闸室、消力池、进出水池等部位清淤，采用水力冲挖机组；泵闸水下结构以外疏浚建议采用液压反铲挖泥船。疏浚工艺流程可定如下：施工准备→挖泥→装驳外运→底泥处置。疏浚时，应根据水位、水流流向、流速的变化情况，及时调整疏浚参数。疏浚时应注意保护两侧护岸的安全，避免船只，机械直接撞击护岸。液压铲斗或抓斗将挖出的底泥直接卸装在泥驳上运至正规卸泥点。

5 结语

综上所述，外高桥泵闸目前的安全状况给工程管理造成很大困难，制约了工程的控制运行，需尽快采取工程性措施，消除泵闸存在的安全隐患，继续发挥好泵闸在防洪、排涝、引清调度等方面的功能，在浦东新区的二次创业过程中，继续发挥好社会、经济和环境生态综合效益。