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        橋閘閘門破損原因分析及維修養(yǎng)護(hù)探討

        2013-04-09 12:29:08許鳳華
        海河水利 2013年3期
        關(guān)鍵詞:弓形漏水碳化

        許鳳華

        (泊頭市水務(wù)局,河北 泊頭 062150)

        1 引言

        2 工程概況

        某橋閘位于河流的下游部位,閘址以上控制流域面積達(dá)到3 960 km2,是大型二類水利工程。橋閘于1967年開始興修,1970年修建完畢并投入使用,全長1 km,由攔河閘和土堤孔橋組成,共有99個孔,在橋閘閘室上面是一條鋼筋混凝土公路橋,凈寬為6.5 m。該水利工程的功能主要包括防洪、排澇、蓄水、交通等方面,總灌溉面積達(dá)1.2萬hm2,惠及的人口約30萬。橋閘的閘門共包括83孔攔河閘,閘門面板厚度100 mm,采用的是直升式鋼筋混凝土閘門。其中,1~17孔寬度為4 m,其余寬度為5 m。

        3 閘門破損情況調(diào)查

        該橋閘自投入使用直至今天,帶來了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益,不僅有力地促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展,還在促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中發(fā)揮著巨大的作用。然而,隨著運行年限越來越長,橋閘閘門相繼出現(xiàn)不同程度的破損情況,如混凝土碳化、裂縫、漏水,橫梁、底拉梁、底弓形梁等出現(xiàn)破損,這些問題的存在影響橋閘正常功能的發(fā)揮和水利工程綜合效益的提高。盡管相關(guān)部門十分重視對橋閘的維修工作,也進(jìn)行了好幾次的維修,但是橋閘的安全隱患仍然存在。經(jīng)過對閘門破損情況進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)查,目前橋閘閘門存在著以下問題。

        (1)底弓形梁、底拉梁破損。經(jīng)仔細(xì)調(diào)查,共有11扇閘門出現(xiàn)這種情況,包括13、31、33、36、43、48、54、70、72、79、80號。其中,43、54、70、79、80號5扇閘門破損已經(jīng)較為嚴(yán)重,并出現(xiàn)了漏水情況;43、54號孔的底梁破損嚴(yán)重,甚至幾乎斷裂。

        (2)部分閘門漏水。主要是由于弓形閘門閘板兩側(cè)微裂破損引起的,出現(xiàn)這種情況的共有19扇閘門。如,47號孔閘門左側(cè)開裂,裂縫上出現(xiàn)3處漏水,右側(cè)也有2處漏水;79號孔閘門左側(cè)有2處漏水,右側(cè)有1處漏水。

        (3)抗拉強(qiáng)度不足。主要存在于部分閘門斜拉梁中,出現(xiàn)混凝土拉裂、碳化和露筋、銹蝕現(xiàn)象。如,31號孔閘門中部有1處豎向裂縫,長2 m,寬2 mm,底弓形梁出現(xiàn)2處破損,鋼筋銹蝕約200 mm;80號孔閘門底弓形梁中部出現(xiàn)漏水情況,底板也出現(xiàn)破損現(xiàn)象。

        (4)一些閘門破損嚴(yán)重。54、57、58、82號孔閘門破損嚴(yán)重,不能正常發(fā)揮功能。如,54號孔閘門底拉梁幾乎完全斷裂,58號孔閘門底部橫梁已經(jīng)斷裂,不能進(jìn)行正常的調(diào)水。

        4 閘門破損的特征

        通過仔細(xì)的調(diào)查和分析,可以得知橋閘閘門破損具有以下幾個方面的特點。

        隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,促進(jìn)了文化的需求發(fā)展,文化創(chuàng)意已經(jīng)是構(gòu)成國民經(jīng)濟(jì)的其中一個部分。在文化創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的背景下,文化建設(shè)的眾多潮流之一就是文化創(chuàng)新,城市要想取得更好的發(fā)展和文化產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,必定能夠要加強(qiáng)文化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,而博物館內(nèi)具有豐富的珍藏品,其是城市文化的重要組成部分之一,在教育、收藏、研究與傳播、傳承文化具有重要的作用,因此發(fā)展文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開博物館教育。博物館教育是文化產(chǎn)業(yè)形成和發(fā)展的基礎(chǔ)與重要組成,只有將博物館內(nèi)的文物資源進(jìn)行充分展示與宣傳,才能使文化產(chǎn)業(yè)取得更高的價值,才能促進(jìn)文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

        (1)閘門鋼筋混凝土出現(xiàn)碳化、破損、露筋、銹蝕現(xiàn)象,已經(jīng)影響到了閘門的正常使用。

        (2)閘門的有些橫梁出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,閘門的底拉梁、底弓形梁也出現(xiàn)破損、露筋、銹蝕現(xiàn)象,不能發(fā)揮正常的功能。

        (3)閘門左側(cè)或者右側(cè)的混凝土也出現(xiàn)問題,存在不同程度的裂縫、剝落、露筋、銹蝕、漏水現(xiàn)象,使混凝土的功能不能正常發(fā)揮,對整個閘門產(chǎn)生不利影響。

        (4)細(xì)微的裂縫、漏水現(xiàn)象是閘門存在的比較普遍的問題,這些現(xiàn)象的存在大大影響了閘門正常功能的發(fā)揮。

        5 閘門破損的原因

        導(dǎo)致閘門破損的原因不是單一的,而是多種因素共同作用的結(jié)果。總的來說,包括以下幾個方面的原因。

        5.1 閘門構(gòu)筑材料

        該橋閘共有83孔,都是200號鋼筋混凝土預(yù)制橋閘,盡管修筑時對橋閘進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆栏幚恚鸬搅艘欢ǖ姆乐蛊茡p的效果。但是,閘門已經(jīng)運行了幾十年,各部分必然出現(xiàn)不同程度的碳化現(xiàn)象,尤其是混凝土的碳化現(xiàn)象更加嚴(yán)重,其受到侵蝕之后往往還會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

        5.2 閘門所處工作環(huán)境

        (1)漲潮的影響。由于該橋閘位于河流下游的入??诤佣?,晝夜就有兩次漲潮現(xiàn)象,對橋閘帶來很大的不利影響。加之當(dāng)?shù)氐南募練鉁乇容^炎熱,混凝土閘面板的厚度僅為100 mm,并且長期處在高溫、高熱、高濕的環(huán)境中,各種有害的、有腐蝕性的介質(zhì)對閘門不停地進(jìn)行沖刷,如果混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象,鋼筋的銹蝕將會更加嚴(yán)重。

        (2)淤泥頂托損壞。調(diào)查顯示,上游來水含沙量為0.02~0.50 kg/m3,這就使得閘底聚集了較多的淤泥。關(guān)閘時,往往不能一次關(guān)到底,堆積的淤泥對閘門底部產(chǎn)生頂托現(xiàn)象,在上部壓力和下部頂力的作用下,底拉梁、底弓形梁會出現(xiàn)受彎、變形損壞。并且,其產(chǎn)生的動水壓力、沖擊力會更大更強(qiáng),時間長了閘門的底梁、拉梁會遭到更加嚴(yán)重的損壞。

        5.3 閘門設(shè)計、施工水平

        (1)閘槽設(shè)計不合理,存在著隱患。由于該水利工程是在20世紀(jì)60年代修建的,受到當(dāng)時設(shè)計水平、施工水平的制約,閘槽粗糙不平、間隙過大,閘門與閘槽配合不良。同時,閘墩上下部厚度也不一樣,導(dǎo)致閘槽深度上下不一致。因此,閘門中心點往往會出現(xiàn)位移現(xiàn)象,閘門啟閉時邊梁頂部常常會被通行孔卡阻,或者出現(xiàn)偏向一邊的情況,產(chǎn)生摩擦、振動或者跑出石門槽外的情況。這些情況的產(chǎn)生不僅會使閘門的正常運行受到影響,還會導(dǎo)致閘門邊梁兩側(cè)的混凝土保護(hù)層被剝落碰壞,甚至拉壞閘門的斜梁或者橫梁。在實際工作中發(fā)生多次閘門被卡死的情況,采取了緊急處理措施才排除險情。

        (2)應(yīng)力較大,閘板較薄。經(jīng)過仔細(xì)的觀察得知,在橫拉梁、斜拉梁與弓形閘板交接附近的地方,混凝土往往更容易發(fā)生破損,并且大多數(shù)集中在后啟孔。導(dǎo)致這種情況發(fā)生的原因是:弓形閘門邊梁內(nèi)側(cè)閘板的受力情況比較復(fù)雜,水壓力、閘板自重都會傳遞給邊梁,從而導(dǎo)致此處的內(nèi)力集中,應(yīng)力較大,但是閘板比較薄、抗拉強(qiáng)度不夠,這樣就很容易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

        5.4 閘門啟閉方式

        自2006年以后,52孔后啟孔不再采用以前的啟閉方式,而是運用4臺20 t的移動式卷揚機(jī)啟閉,在啟閉的過程中卷揚機(jī)放下的鋼絲繩吊鉤與門體吊耳難以掛鉤。所以,每次開關(guān)閘門時,都要工人站在排架下拿1根4~5 m長的竹桿鉤子幫助鉤對。有時出現(xiàn)鉤對不上的情況,浪費了大量的時間。即使鉤對上了,由于卷揚機(jī)的中心垂線與門體重心存在著較大的偏差,在運行的過程中往往出現(xiàn)閘門跑偏的情況,與石槽產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦,甚至發(fā)生碰撞現(xiàn)象,由此引發(fā)了較大的振動力。加上該工程已經(jīng)運行了幾十年,閘門的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如從前,出現(xiàn)了明顯的減弱。所以,對閘門兩側(cè)而言,在重力和摩擦作用的影響下,很容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

        5.5 閘門有效保護(hù)層不足

        該水利工程所配置的閘門采用的都是200號鋼筋混凝土弓形閘門,面板厚度100 mm。經(jīng)過幾十年的運行,碳化的影響使閘門的強(qiáng)度大大下降。水流又對閘門的表層水泥砂漿進(jìn)行長時間的沖刷,導(dǎo)致表層出現(xiàn)嚴(yán)重的剝蝕現(xiàn)象,所有的閘門表層砂漿都受到嚴(yán)重的剝蝕,有些還出現(xiàn)微裂、穿孔、漏水現(xiàn)象,有效保護(hù)層嚴(yán)重不足。調(diào)查統(tǒng)計顯示,在所有的閘門中,存在著裂縫、破損、露筋的閘門有43扇,占閘門總數(shù)的51%。

        6 橋閘閘門維修養(yǎng)護(hù)策略

        導(dǎo)致橋閘閘門破損的原因是多方面的,并且這些原因往往不是突發(fā)性的,而是經(jīng)過一定時間的積累,有一個量變到質(zhì)變的過程。因此,在日常工作中,要加強(qiáng)巡視和檢查,做好維修和養(yǎng)護(hù)工作,防治橋閘閘門破損,使水利工程發(fā)揮更好的效益。

        6.1 涂刷防腐材料

        該方法具有一定的局限性,主要適用于狀態(tài)較好或者是損壞輕微的閘門。比較常用的防腐材料是環(huán)氧砂漿或者其他種類的防腐材料,通過這樣的處理可以防止混凝土進(jìn)一步發(fā)生碳化現(xiàn)象,防止裂縫出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

        6.2 修補(bǔ)裂縫

        該方法主要適用于具有一定程度的破損、裂縫、漏水的閘門,對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)之后能夠使閘門的功能得以恢復(fù)。如,對于閘門的表面裂縫,在處理的過程中,一般應(yīng)該結(jié)合結(jié)構(gòu)的耐久性和抗?jié)B性能,在其表面涂刷保護(hù)涂料。如果是深層的裂縫,則有必要鑿槽嵌補(bǔ),可以先用紅墨水滲入到裂縫,然后沿縫開鑿V形槽,深度以見不到紅墨跡為止。如果裂縫已經(jīng)貫穿,那就需要兩面鑿?fù)?,并?00號以上的膨脹水泥砂漿嵌補(bǔ)。

        6.3 修補(bǔ)局部破壞

        閘門往往出現(xiàn)局部破損嚴(yán)重的情況,這就需要根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施。如,如果閘門鋼筋網(wǎng)出現(xiàn)銹蝕情況或者存在孔洞現(xiàn)象,修補(bǔ)時首先應(yīng)該將損壞處周邊的砂漿鑿去,鑿除的范圍要比原來孔洞的范圍要大一些,最好讓開口成一斜面,這樣就能夠使新老砂漿的接觸面大一些,效果會更好。對于銹蝕嚴(yán)重的鋼筋網(wǎng),有必要將其割掉,注意需要留一小段以便搭接新鋼筋網(wǎng),還應(yīng)該根據(jù)實際情況適當(dāng)?shù)丶用茕摻罹W(wǎng)。填補(bǔ)前,要對舊砂漿面噴水濕潤,然后使用1∶1砂漿進(jìn)行填補(bǔ)。砂漿初凝后,要壓平抹光,使新老砂漿更好地結(jié)合在一起。同時,做好養(yǎng)護(hù)工作,防止新老砂漿結(jié)合處出現(xiàn)裂縫。

        6.4 修補(bǔ)閘門橫梁、斜梁、底拉梁破損

        這些梁都是閘門的重要構(gòu)件,如果出現(xiàn)問題,往往會影響整個閘門的功能。修補(bǔ)時,對于破損、松動、開裂的混凝土要鑿除,將破損部位清理干凈。對于原來的混凝土表面污塵也要清理干凈,使得新舊混凝土能夠更好的結(jié)合。對于變形的鋼筋要及時矯正,對于銹蝕的鋼筋要除去銹跡,如果是銹蝕嚴(yán)重的鋼筋要割除并及時更換,這樣能夠提高鋼筋的承載力。需要注意的是,更換的鋼筋型號與原來的鋼筋型號要一致,不能偏大或者偏小。進(jìn)行新老鋼筋焊接時,要按照焊接規(guī)范進(jìn)行。當(dāng)準(zhǔn)備工作完成后,要及時澆筑混凝土,防止鋼筋出現(xiàn)再次生銹的情況。在施工過程中,要搗拌密實,防止結(jié)合部位出現(xiàn)干縮裂縫現(xiàn)象,并做好養(yǎng)護(hù)工作,提高質(zhì)量。修補(bǔ)應(yīng)該在開閘期間進(jìn)行,這樣能夠避免潮水、水流對閘門產(chǎn)生振動現(xiàn)象,有利于提高工程質(zhì)量。

        6.5 防碳化處理

        該方法主要適用于碳化深度超過混凝土保護(hù)層、鋼筋已經(jīng)產(chǎn)生銹脹的部位。首先要對表面進(jìn)行清理,然后使用水泥砂漿或者混凝土進(jìn)行修補(bǔ),注意要使用黏結(jié)性好、密實度高的砂漿或者混凝土。修補(bǔ)后,整個結(jié)構(gòu)物的外形得以恢復(fù),再使用防碳化柔性涂料對整個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的封閉,從而達(dá)到對整體進(jìn)行防護(hù)的效果。對于閘門存在的碳化問題,可以使用丙乳砂漿抹面防腐,然后在碳化混凝土表面噴漆C-M混凝土耐久防水劑一層。此外,也可以采用SK柔性防碳化涂料。

        6.6 更換問題嚴(yán)重的閘門

        該方法主要適用于破損嚴(yán)重的閘門,采用其他方法難以修復(fù)或者修復(fù)后不能完全恢復(fù)正常使用功能。對于這種情況必須進(jìn)行更換,如果條件允許,還可以配置備用閘門,以確保閘門的安全、提高整座橋閘的安全性。

        7 結(jié)語

        總而言之,橋閘閘門在水利工程中的巨大作用是不言而喻的。橋閘閘門修筑完畢之后,由于受到多方面因素的影響,往往會出現(xiàn)破損情況,大大影響了橋閘閘門質(zhì)量和整個水利工程綜合效益的發(fā)揮。今后,在實際工作中,一方面,橋閘閘門修筑時要重視采取各種策略,提高橋閘閘門的質(zhì)量;另一方面,橋閘閘門出現(xiàn)破損時需要根據(jù)具體情況采取行之有效的維修和養(yǎng)護(hù)策略,提高橋閘閘門質(zhì)量,保證橋閘閘門各項功能的正常發(fā)揮,使整個水利工程發(fā)揮最大的效益。

        [1]梁金亮.金安橋水電站右泄洪底孔弧形閘門安裝[J].云南水力發(fā)電,2012,(4).

        [2]朱文君.淺談氣壓沉柜施工技術(shù)在水閘維修工程中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪,2010,(2).

        [3]嚴(yán)宗杰.西溪橋閘閘門破損原因分析與維修養(yǎng)護(hù)探討[J].水利建設(shè)與管理,2010,(8).

        [4]馮永軍.宿州市埇橋區(qū)水閘現(xiàn)狀調(diào)查分析與建議[J].中國水運,2012,(4).

        [5]劉可,唐勁松.水閘工程維修養(yǎng)護(hù)定額標(biāo)準(zhǔn)的修訂[J].人民黃河,2010,(12).

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