水利工程水闸除险加固设计初探

水利工程水闸除险加固设计初探

潘晓燕1，华智敏2，徐向辉3

呼和浩特市水务事业发展中心、  内蒙古自治区水利事业发展中心、  呼和浩特市水资源与河湖保护中心

摘要：水利工程中的水闸是一种重要的水利设施，用于控制水流、调节水位和防洪排涝等功能。然而，长时间的使用和自然环境的侵蚀，使得部分水闸存在安全隐患。为了确保水闸的安全运行和防止事故的发生，水闸除险加固设计成为必要的工作。基于此，文章综合探究当前水闸面临的问题及具体除险加固设计要点。

关键词：水利工程；水闸；除险加固设计

引言

水利工程水闸除险加固设计的必要性体现在保障水闸结构的安全性和稳定性、修复和预防冲刷侵蚀问题、改善基础稳定性等方面。通过科学合理地进行除险加固设计，可以保障水闸的正常运行，确保水利工程的安全和稳定运行。

一、当前水闸存在的问题分析

（一）防洪标准相对较低

防洪标准是指水闸设计和建设时所考虑的洪水流量和水位的控制要求。在水利工程规划和设计过程中，防洪标准的设定应该充分考虑流域洪水特点、降雨情况、河道水位等多重因素，以确保水闸能够有效应对各种洪水情况，保障周边地区的安全。然而，目前一些水闸的防洪标准相对较低，存在一定的问题。首先，可能存在防洪标准设定不准确的情况。在防洪标准设定时，如果没有充分考虑到流域内可能发生的极端降雨事件或河道水位上涨的情况，可能会导致防洪能力不足，无法有效应对洪水威胁。同时，如果防洪标准设计过于保守，可能会导致资源浪费和不必要的工程成本。其次，随着水闸使用时间的增长，一些老旧水闸可能会出现设备老化、机械故障或结构损坏等问题，导致防洪能力下降。同时，一些水闸可能由于长期缺乏维护和保养，功能性能逐渐失效，无法满足当前的防洪需求。此外，随着时间的推移，河道内的泥沙和沉积物会逐渐堆积，导致河道断面变窄，流量减小，影响水闸的泄洪能力。同时，淤积物的堆积也会加剧水闸的冲刷侵蚀风险，进一步减弱防洪能力。

（二）闸室的稳定性有待加强

在水利工程运行过程中，由于多种因素的影响，闸体可能出现区域性沉降的问题，从而导致闸室的稳定性下降。首先，水利工程所处的地质条件是导致闸室沉降的主要因素之一。地质条件的不均匀性、土壤类型和地层结构的差异等，都会对闸室的稳定性产生影响。例如，某些地区的土壤可能存在较大的沉降性，或者地下水位变化较大，这些都会导致闸室的沉降问题。其次，水闸长时间运行和频繁开闭操作也会对闸室的稳定性产生影响。水闸在运行过程中承受着水压和水流的冲击，长时间的运行和频繁的开闭操作会导致闸室结构的疲劳和变形，从而影响其稳定性。特别是在水闸开启和关闭的瞬间，水流的冲击力更是巨大，容易导致闸室的振动和变形。此外，自然灾害也是影响闸室稳定性的重要因素。如地震、洪水等自然灾害的发生，会对水利工程产生巨大的影响，可能导致闸室结构的破坏和沉降。

（三）隐患问题较多

水闸作为水利工程的重要组成部分，其施工环境相对复杂且施工影响因素众多，包括但不限于地质条件、水文水力、气候条件、施工材料等。在水闸的施工建设期间，容易受到这些因素的扰动影响，从而引发各种质量隐患问题。首先，一些地区具有复杂的地质构造和地层条件，如软土地区、地下水位高的地区或岩溶地区，这些地质条件会给水闸的施工带来较大的困难。例如，在软土地区，如果施工不慎，可能会发生地基沉降、土体液化等问题，导致水闸的稳定性受到威胁。其次，水流的速度、流量以及水位的变化都会对水闸的施工造成一定的影响。如果没有准确评估水文水力条件，可能会导致水闸的设计不合理，无法满足实际需求，或者施工过程中出现漏水、渗水等问题。此外，气候条件的变化，如降雨量的增加、温度的变化等，会对水闸的施工进度和质量产生一定的影响。例如，在降雨较多的季节，施工现场可能会出现积水、泥浆流失等问题，增加施工难度。最后，施工材料的选用和质量控制也是水闸施工中的一个重要环节，如果施工材料的质量不达标，或者施工过程中的质量控制不到位，可能会导致水闸的强度不够、密封性差等问题，进而影响水闸的正常使用。

二、水利工程水闸除险加固设计

（一）护岸墙体垮塌除险加固设计

对于护岸墙体垮塌的除险加固设计，结合以往的设计经验，采取护岸先护脚的原则是一个较为有效的加固处理方法。首先，护岸先护脚的原则意味着在进行护岸墙体的加固之前，需要首先对护岸的基础部分进行加固处理。护岸的基础是支撑整个护岸结构的关键，如果基础不稳定或存在缺陷，将会对护岸墙体的稳定性产生重大影响。因此，对护岸的基础进行加固处理是保证整个护岸结构稳定的第一步。其次，护岸墙体的加固设计需要考虑墙体的稳定性和抗冲击能力。在加固设计中，可以采用加固材料（如钢筋、钢板等）对护岸墙体进行加固，以提高其抗冲击能力。此外，还可以考虑采用加固结构（如悬臂梁、桩墙等）来增加护岸墙体的稳定性。加固设计需要结合具体的地质条件和护岸墙体的情况进行合理选择，以确保加固效果。最后，加固后的护岸结构需要定期进行巡检和维护，及时处理可能存在的问题。同时，还需要安装监测设备，对护岸墙体的变形和位移进行实时监测，以便及时发现和处理潜在的安全隐患。

（二）冲砂闸除险加固设计

冲砂闸在长期使用过程中，由于泥沙的冲刷和水流的冲击，可能会出现破损、变形、甚至垮塌等安全隐患。首先，在冲砂闸门的结构设计中，需要明确地基的承载力和应力比的设计要求。地基是支撑闸门的基础，其承载力必须能够满足冲砂闸门的重量和作用力。同时，应力比的设计要求是为了保证地基的稳定性，避免因地基应力过大而导致地基沉降或破坏。其次，在冲砂闸门的闸门设计中，一般采用平板钢这种材料来进行闸门的制作。平板钢具有较高的强度和刚性，能够承受水流的冲击力和水压力。同时，平板钢也具有耐腐蚀性和耐磨损性，能够适应不同水质和水流条件的要求。施工过程中要合理安排施工进度和施工方法，保证施工的安全性和效率性。最后，在冲砂闸门的操作设计中，一般采用手摇的方法进行开关操作。手摇操作简单方便，不需要依赖电力或其他动力设备，同时，手摇操作也能够实现快速开关，以应对突发的水流冲击和水位变化。

（三）进水闸除险加固设计

首先，需要对进水闸的底板进行加固。底板是承受水压和水流冲击力的主要承载结构，因此需要确保其足够坚固和耐久，加固底板可以采用增加混凝土层的方法，以增加其厚度和强度，或者采用其他加固材料，如钢板等来提升其承载能力。其次，进水闸的闸门也需要进行加固设计。闸门是控制水流进入的关键部件，承受着水压和水流的力量。在加固设计中，可以采用增加闸门的厚度、加装钢板或其他加固材料的方式，以提升其抗冲击和抗压能力。同时，闸门的密封性也需要得到保证，以确保其正常运行和防止水漏。此外，设计中需要考虑到进水闸的稳定性和耐久性，如在闸门周围增设防护墙体或加固支撑结构，以提高进水闸的整体稳定性。同时，为了方便后续的检修和维护工作，可以在进水闸的顶部采用两层平台的设计，这样，工作人员可以站在平台上进行检修和维护工作，有效提高了进水闸的操作和维护便利性。还可以在平台上放置相应的设备，如泵站或监测设备，以实现对进水闸的自动化控制和监测。

三、结束语

水利工程中的水闸除险加固设计是确保水闸安全运行的重要工作。除险加固设计可以通过加固基础、改变基础形式、进行地基处理等方式，提升水闸的基础稳定性，保证其正常运行和安全性。进而保障水利工程的正常运行，防止事故的发生，为社会经济发展提供有力的保障。

参考文献：

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[2]林建程. 水利工程中水闸除险加固工程施工组织设计研究[J]. 中州建设,2022(6):65-67.

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