中小型病险水闸的成因分析及处理对策

中小型病险水闸的成因分析及处理对策

邓惠洁

佛山市南海区北村水闸管理所528248

摘要：从水闸老化和病险现状出发，提出了对水闸进行安全检测鉴定的必要性，介绍了中小型水闸的检测内容及依据，并在现有建筑物评估方法的基础上，结合实际检测结果及专家意见，提出了更加符合工程实际的多层次模糊综合评判法。该方法充分利用实测资料，对水闸老化状态进行较全面的综合评价，为管理部门提供决策的依据，并以工程实例说明此方法简便易行，评估结果可靠。

关键词：中小型水闸；除险加固；设计探讨

目前我国许多工程建于20世纪七八十年代，工程设计标准偏低，施工质量欠佳，造成水工结构混凝土强度普遍不够，表面开裂及露筋现象较为常见，混凝土严重碳化，机电设备陈旧、老化现象严重，加上建成后管理制度不够完善，运行人员素质相对较低，工程运行维修养护经费投入不足，以及水闸新的运行功能要求、周边水环境变化等因素造成了大量病险水闸的出现，许多工程安全运行状况令人担忧，已严重影响水闸安全运行和工程社会效益的发挥，并对防汛安全构成威胁。因此，对水闸进行定期的安全检测和根据检测结果进行较系统、科学的评估分析，为主管部门提供决策依据，是十分必要和有益的。

1.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、配套设施不全等先天性问题。投入运行后，由于长期缺乏良性管理体制与机制，工程管理粗放，缺乏必要的维修养护，加之近年来全球气候变化，极端天气事件频发，水闸遭受地震、泥石流、洪水等超标准荷载，加剧了水闸病险程度。总的来说，造成我国病险水闸成因主要分为以下几个方面。

1.1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%。

1.2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。

1.3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，随着使用期限的增长，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.病险水闸的原因分析

2.1设计因素

（1）限于当时的历史条件，许多工程设计的前期工作做得不细，甚至边设计边施工，缺乏必要的地质勘探资料，往往是借用邻近区域的资料或凭经验定地质参数，对水闸地质情况缺乏全面的了解，导致地基基础承载力不足，沉降不均匀，沉降量过大，引起底板开裂或闸身倾斜，闸门启闭困难。（2）水闸上游未设铺盖或长度不足、过薄，闸底渗径不够，闸底渗漏淘空。另外在设计中侧向未设置防渗刺墙，在高水位差的时候，发生闸侧渗漏，引起水闸两侧出现塌坑。（3）下游消能设施不足，如水池深度、长度不够，海漫末端未设置防冲槽或防冲板桩，未能充分消杀水能，导致下游海漫及二岸护坡的严重冲毁。（4）柴油发电机配套容量太小，造成停电时高水位差的情况下利用自发电启闭困难；在卷扬式闸门设计中，闸门自身重量考虑不足，造成闭门困难。（5）未设置检修门槽，造成检修困难。对一些重要的水闸没有设置备用工作门槽及闸门，在台风大潮时万一闸门被杂物撞坏，无法应急关闭，引起海水倒灌。

2.2管理后天失调，老化失修严重

受水闸管理体制不顺、机制不活、管理人员素质低等因素的制约，部分地区的水闸管理投入长期不足，管理水平低。由于缺乏维修加固资金，管理单位难以完成必要的维修加固工作，或搞限额设计，应急处理，致使水闸的维修加固不及时或不彻底，久而久之，工程“积病成险”。除工程本身存在病险问题外，水闸的管理设施非常落后，部分水闸缺少必要的雨水情和工情观测设施。现有的水闸中，绝大多数运行已达20～30年，建筑物和金属结构等很多设施设备已接近或达到折旧年限，建筑物、设施设备等老化严重，严重影响水闸安全。

2.3施工因素

闸槽不垂直，表面不平整，单螺杆式启闭机的螺杆中心在安装时与闸门的门板吊耳轴中心有偏差、双吊点卷扬式启闭机由于二边松紧不一致，引起闸门在启闭时发生卡阻，启闭困难甚至损坏闸门及门槽。下游护坦，海漫干砌石体单块重量太小，防冲槽断面太小，达不到设计要求，造成护坦、海漫本身及下游两岸护坡的冲毁。护坦排水孔反滤层施工质量差或未设置反滤层，起不到反滤的作用，造成底部淘空沉陷。水闸二侧黄粘土刺墙及填土未严格分层夯实，回填土质量达不到要求，导致侧向渗径不够，引起侧向渗漏。

3.处理对策

3.1外移重建措施

对一些水闸底板断裂、闸身倾斜严重、漏水量大、无法启闭等闸身结构严重损坏，难以通过大修来除险加固的危闸以及虽然水闸本身病害程度不大但结合标准塘建设，通过外移可以节省资金或根据城市防洪规划必须外移的水闸，都采取外移重建的方案。

3.2渗漏处理

水闸的渗漏包括闸底及闸侧渗漏，其处理的原则都是增长渗径，使渗透比降达到安全的要求。①闸底渗漏。对于水闸上游铺盖破坏或闸身与铺盖之间水平止水破坏的可采取补做铺盖或重设水平止水的措施，施工一般在冬季枯水季节进行，水闸铺盖宜采用混凝土铺盖，对于浆砌块石铺盖不均匀沉陷会引起浆砌裂缝漏水。对于本身渗径长度不够的，可以在上游铺盖前打防渗板桩，其材料可选用木板或钢筋混凝土板，通过打板桩不仅可以增长渗径起到防渗的作用，还可以降低闸底板的扬压力，有利于水闸的抗滑稳定。②闸侧渗漏。引起水闸渗漏的原因一般是闸墙背后填土不密实或刺墙长度不够，因此当发生侧向渗漏时，一般可采取对闸背填土重新开挖或用冲抓锥造孔，回填黄土分层夯料，加深、接长刺墙的办法处理，如肖江水闸等，其施工办法按有关规范进行，这里不做详细介绍，另外如果渗水发生在闸墙下游与翼墙的连接处，则说明原垂直止水已破坏，需重新做垂直止水。

3.3防冲处理

水闸下游护坦、海漫及二岸护坡的冲刷是出江水闸最普遍的现象。对于由于消力池设计达不到要求，未能充分消杀过闸水流的能量引起的冲刷，可以采取设置二道消力坎的办法来处理，以更加充分地消能，降低流速，减小冲刷。对于由于海漫砌块石过小引起的局部冲刷，可采取抛大块石或混凝土四面体的办法来处理，也可以采用少筋混凝土或埋石混凝土重新修建海漫，并在海漫末端设置抛石防冲槽或打板桩进行防冲。对于下游二岸也同样可以采取块石护坡的办法进行处理，在施工的时候一定要注意做好反滤垫层，以防止被水流淘空块石下面土体产生塌陷破坏。

结论

总之，病险水闸的治理工作也要象病险水库除险加固工作一样，要引起各级政府和部门的重视，制定科学严密的方案，精心组织施工，确保工程投人，并加强水闸的规范管理，才能保质保量地完成水闸的除险加固工作，并减少病险水闸的出现，为促进当地国民经济的快速发展和保障人民群众生命财产的安全提供可靠的保证。

参考文献

[1]张志俊.钢筋混凝土闸门的老化及其可靠度分析.合肥：合肥工业大学，1996

[2]崔密德.水闸老化病害检测、评估及应用.合肥工业大学学报（自然科学版），1996（3）

[3]张志俊，崔德密，郑继.水闸老化的灰色评估法.水利水运科学研究，1998（3）

[4]张志俊，吴太平，闪黎.水闸老化的模糊集合论方法.水利水运科学研究，1998（3）