王婷，馬新利

（濱州市海河管理局，山東濱州256616）

徒駭河廿里堡閘病險狀況與拆除重建必要性探析

王婷，馬新利

（濱州市海河管理局，山東濱州256616）

徒駭河廿里堡閘始建于1959年，擴(kuò)建于1967年，由于年久失修，經(jīng)長期帶病運(yùn)行，存在閘門老化破損、拱頂裂縫、交通橋碳化脫皮、閘基滲透破壞、機(jī)架橋排架柱傾斜等重大病險因素，嚴(yán)重威脅水閘的安全運(yùn)行。根據(jù)廿里堡閘的病險現(xiàn)狀，結(jié)合防洪排澇、蓄水興利的社會需求，提出拆除重建的建議。

廿里堡閘；病險；拆除重建

廿里堡閘位于徒駭河下游。徒駭河傳為禹疏九河之一，源于聊城市莘縣，在濱州市沾化縣入海，全長436 km，流經(jīng)14個縣（區(qū)），是山東省海河流域最大的防洪排澇河道。廿里堡閘是徒駭河最早興建的具有防洪排澇和蓄水興利等綜合功能的大型河道節(jié)制蓄水工程，位于濱州市濱城區(qū)三河湖鎮(zhèn)廿里堡村南。該閘始建于1959年，擴(kuò)建于1967年，總寬108m。運(yùn)行50余年來，在調(diào)節(jié)泄洪、蓄水興利諸方面發(fā)揮了巨大效益，年均啟閉50余次，開啟歷時1 400 h，調(diào)節(jié)泄水1.7億m3，年調(diào)節(jié)蓄水2 000萬m3，灌溉面積7 000 hm2，并為沿岸的沾化發(fā)電廠等企業(yè)供水，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障社會穩(wěn)定和人民生命財產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用。

但是，由于該閘建設(shè)年久、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在的病險問題多且重，2000年即被鑒定為病險水閘。又經(jīng)10余年帶病運(yùn)行，險情日益加重，僅靠維修管理已難以徹底消除病險狀況，因此亟需拆除重建。

1 工程概況

1.1 興建過程

徒駭河流域?yàn)辄S河沖積平原，地勢平坦，土地肥沃，氣候溫和，物產(chǎn)豐富，是魯北重要的糧棉產(chǎn)地，如遇洪澇，全恃該河排澇泄洪，然而在20世紀(jì)50年代，徒駭河河槽窄淺，堤防斷殘，支流淤塞，排水不暢，決溢泛濫不時出現(xiàn)，并無蓄水灌溉之利。1959年，為了調(diào)節(jié)泄洪、蓄水灌溉和方便交通，由山東省交通廳設(shè)計、惠民專署（今濱州市）交通局組織施工，興建了廿里堡閘的右端8孔。1961年遭遇特大暴雨洪水后，因閘短阻洪，將閘左端引道炸開泄洪，次年又在閘左端接建了3孔。1965年河道拓寬加深后，又于1967年在閘左端擴(kuò)建了13孔。

1.2 結(jié)構(gòu)型式

廿里堡閘結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土開敞式河道型平底水閘，共24孔，總寬108m。其中，老8孔每孔凈寬3.5m，閘門高4.5m，閘底板高程1.6m（1956年黃?；?，下同），結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土倒拱基礎(chǔ)，閘墩為鋼筋混凝土墩墻，閘門為鋼絲網(wǎng)混凝土平板閘門。后建的16孔，每孔凈寬3.7m，閘門高5.0m，閘底板高程1.1m，結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)、鋼筋混凝土底板，閘墩為變截面鋼筋混凝土及漿砌石墩墻，閘門為鋼筋混凝土平板閘門（上下兩扇分體結(jié)構(gòu)，中間夾條型橡膠止水，鋼構(gòu)件聯(lián)結(jié)），啟閉方式為固定卷揚(yáng)式雙節(jié)點(diǎn)啟閉，配備2×12.5 t卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，外接電源100 kVA；機(jī)架橋墩為鋼筋混凝土排架，橋面凈寬3.0m，橋面高程15.2m，橋面兩側(cè)為鋼筋混凝土欄桿，橋兩端設(shè)磚混結(jié)構(gòu)橋頭堡。老8孔交通橋?yàn)榇u拱結(jié)構(gòu)，新16孔交通橋墩為混凝土墩墻和雙井柱兩種型式，橋面采用鋼筋混凝土微彎板，橋面凈寬7.0m，兩側(cè)各設(shè)0.75m人行道，橋面高程10.15m。閘室上游鋪蓋分為兩段，一段為長20m、厚1.0m的黏土，一段為長15m、厚0.5m的140#碎磚混凝土和140#鋼筋混凝土阻滑板，下設(shè)長15m、厚1.0m的黏土保滲體；在兩段鋪蓋連接處加一道深2.5m的齒墻。閘室下游依次為消力池、海漫、防沖槽。消力池末端設(shè)消力坎，坎高0.5m，上下游兩端各設(shè)3排直徑5 cm、間距1m梅花狀排列的排水管，下設(shè)3級配反濾層。海漫為140#碎磚混凝土底板，厚0.3m，長20m。海漫后設(shè)深1.5m倒梯形亂石防沖槽，底寬1.0m，上口寬4.0m。閘室上下游翼墻均為80＃漿砌石護(hù)坡，上游砌石護(hù)坡長15m，下游長26m，再分別向上、向下20 m為1∶3灰土護(hù)坡。

1.3 功能

廿里堡閘的主要功能是調(diào)節(jié)泄洪、排澇和蓄水興利，閘上設(shè)計防洪水位8.6m，流量1 395m3/s；排澇水位7.04m，流量907m3/s。閘前設(shè)計蓄水位5.6m，原蓄水量1 250萬m3；最高蓄水位6.1 m，原蓄水量1 459萬m3，灌溉面積7 000 hm2，是沿岸農(nóng)業(yè)灌溉和人畜飲水的重要水源。

2 主要病險問題

2.1 閘基滲透破壞，形成滲漏通道

1997年檢查老8孔閘底部工程時發(fā)現(xiàn)，上游鋪蓋有3條較長裂縫，消力池上端的反濾設(shè)施已失效。另據(jù)調(diào)查得知，水閘運(yùn)行過程中也曾在新16孔閘上游鋪蓋處出現(xiàn)冒泡現(xiàn)象，伸縮縫多處漏水。在上游達(dá)不到設(shè)計蓄水位時，下游護(hù)砌砌石勾縫內(nèi)即有清水滲出現(xiàn)象。

2000年探查閘室兩岸及閘基滲透情況時，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)左岸存在較嚴(yán)重繞滲。

以上情況表明，上游鋪蓋和下游排水都有失效情況，由此產(chǎn)生滲透坡降偏大和下游護(hù)坡抗浮不足。閘室上游鋪蓋冒泡、伸縮縫破損漏水、閘底板裂縫、交通橋拱圈裂縫明顯發(fā)展、機(jī)架橋墩向下游方向傾斜等情況說明，閘基已產(chǎn)生滲透破壞，上下游已形成滲透通道，直接危害閘室安全。

2.2 閘墩混凝土嚴(yán)重剝蝕

廿里堡閘閘墩結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜，老8孔閘墩為鋼筋混凝土墩墻，新16孔閘墩為變截面鋼筋混凝土及漿砌石墩墻?，F(xiàn)閘門槽多處存在裂縫，形狀、長度各異，縫寬一般為0.2～0.6mm，個別部位出現(xiàn)松散現(xiàn)象；水位變化區(qū)混凝土剝蝕嚴(yán)重，鋼筋處于嚴(yán)重銹蝕狀態(tài)；漿砌石墩墻砂漿剝蝕深度達(dá)10mm，嚴(yán)重危及水閘安全。

2.3 閘門老化破損，露筋漏水

廿里堡閘建設(shè)年久，混凝土老化、碳化嚴(yán)重，多數(shù)閘門混凝土破損、斷裂，局部保護(hù)層脫落，鋼筋裸露、銹蝕嚴(yán)重。中部聯(lián)結(jié)構(gòu)件銹蝕嚴(yán)重，右側(cè)滾輪銹蝕和閘門支承行走機(jī)構(gòu)銹死，增加了軌道摩擦力，加大了啟閉機(jī)負(fù)荷，提閘時中部聯(lián)結(jié)構(gòu)件曾多次斷裂。該閘未設(shè)檢修閘門，正常檢修與事故檢修十分不便。

2.4 老8孔磚拱拱頂裂縫，新16孔交通橋縱梁碳化、脫皮、裂縫，鋼筋嚴(yán)重銹蝕

老8孔交通橋系磚混結(jié)構(gòu)，現(xiàn)磚砌體剝落深度大，整體強(qiáng)度差，破損嚴(yán)重，拱頂部位出現(xiàn)縱向貫通性裂縫。交通橋兩側(cè)磚砌擋土墻殘破不堪，最大風(fēng)化深度達(dá)10 cm，拱頂錨噴混凝土滲水，有整體下沉跡象。新16孔橋面板縱梁在支座處破碎，箱型梁普遍存在橫向及縱向裂縫；排架柱多處順筋裂縫，縫寬0.2～2.0mm，許多部位保護(hù)層碎裂脫落，鋼筋裸露，鋼筋截面損失率20%。交通橋橋面鋪裝層混凝土嚴(yán)重破損，已成為危橋，曾一度實(shí)行交通管制。

2.5 上下游護(hù)坡短、高度低，消力池排水管失效，護(hù)坦厚度不夠，海漫長度不足，防沖槽有沖坑

上下游護(hù)坡為80#漿砌石與1：3灰土。下游翼墻與護(hù)坡受凍融、沖蝕、淘刷作用，破壞已相當(dāng)嚴(yán)重，砌石縫中砂漿剝落，處于嚴(yán)重剝蝕狀態(tài)。下游護(hù)坡頂高程低于5.504m，護(hù)坡出現(xiàn)滲水明流，存在較嚴(yán)重坍塌現(xiàn)象，相對塌陷面積約20%，深度20 cm，高水位泄流時沖刷邊坡。

下游防沖槽內(nèi)的沖坑已存在多年，2010年汛后探查發(fā)現(xiàn)沖坑深度及范圍均有較大發(fā)展，碎磚混凝土海漫末端齒坎底部有空洞。

2.6 橋頭堡及機(jī)架橋排架柱傾斜

該閘設(shè)左、右岸兩座橋頭堡。左岸橋頭堡自1985年發(fā)現(xiàn)向左傾斜，1990年汛后傾斜速度加快，1995年對基礎(chǔ)進(jìn)行了灌漿處理，經(jīng)多年觀測仍有繼續(xù)傾斜跡象，左岸的繞滲、橋頭堡沉陷、左岸下游護(hù)坡塌陷及滲水均與此有關(guān)。機(jī)架橋25排排架柱均有不同程度的傾斜，且傾斜在不斷發(fā)展，最嚴(yán)重者傾斜5.3 cm，傾斜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.1%的規(guī)范要求。機(jī)架橋排架柱及機(jī)架橋面板混凝土碳化深度已接近或超過鋼筋保護(hù)層。機(jī)架橋縱梁底部不同程度存在裂紋現(xiàn)象，個別部位鋼筋混凝土銹蝕嚴(yán)重。

2.7 啟閉設(shè)施及電氣設(shè)備老化，超正常使用極限狀態(tài)

啟閉設(shè)備為20世紀(jì)60年代的淘汰產(chǎn)品，齒輪硬度值HB偏小，且配置不合理；減速器內(nèi)有異響；機(jī)架底座混凝土壓碎并剝落，個別支座被壓壞，機(jī)架底腳螺柱的安裝偏差超出規(guī)范要求。電磁制動裝置部分失靈，閘瓦退距和電磁行程調(diào)整不好，致使提落閘門斷電時不能及時制動。個別機(jī)電傳動軸與制動輪間螺栓脫落，鋼絲繩纏繞不暢，有的鋼絲繩不能按預(yù)定軌道卡入凹槽，兩側(cè)鋼絲繩不同步。另外，減速箱漏油、機(jī)架及電機(jī)軸承銹蝕，表明啟閉機(jī)及其主要配件使用狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價規(guī)范》（SL72-1994）規(guī)定的20年的折舊年限。

變壓器距水閘約400m，低壓配電線路嚴(yán)重老化，橫擔(dān)銹蝕嚴(yán)重，輸電電纜包皮多有裂縫，閘刀開關(guān)銹蝕且不封閉，已對大閘安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

3 拆除重建的必要性

3.1 建設(shè)質(zhì)量差，病險程度重，修修補(bǔ)補(bǔ)難以徹底消除險情

廿里堡閘始建于1959年的“大躍進(jìn)”后期，擴(kuò)建于1967年的“文革”時期，由于受當(dāng)時技術(shù)條件、管理水平、建筑材料質(zhì)量和社會因素的影響，工程質(zhì)量存在嚴(yán)重的“先天不足”。運(yùn)行50余年來，由于缺乏管理維修資金，除險加固滯后，老化損毀嚴(yán)重。這些“先天不足、后天失調(diào)”因素造成的病險情況多發(fā)生在基礎(chǔ)和關(guān)鍵部位，且險情在日益加重，自20世紀(jì)90年代即被定為病險水閘，隨時都有發(fā)生安全事故的可能。這些重大險情，僅靠修修補(bǔ)補(bǔ)、頭疼治頭、腳痛治腳是難以徹底排除的，目前的工程質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)行的規(guī)范要求。根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》結(jié)構(gòu)耐久性要求，二類環(huán)境混凝土最低強(qiáng)度等級應(yīng)為C25，原閘墩標(biāo)號只有140#，不能滿足耐久性要求；老閘墩的混凝土抗壓強(qiáng)度推定值為17.0～17.9MPa，亦不滿足現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。為了徹底消除質(zhì)量安全隱患和充分發(fā)揮其綜合效益，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)拆除重建。

3.2 防洪排澇的現(xiàn)實(shí)要求

徒駭河源遠(yuǎn)流長，閘上流域面積10 250 km2，承載的泄洪排澇任務(wù)艱巨。2010年汛期，廿里堡閘最高洪水位7.96m，最大洪峰流量1 180m3/s，自8月13日24時至27日12時超警戒水位（7.04m）運(yùn)行11 d，僅8月就調(diào)節(jié)下泄入海水量13.79億m3。就目前的大閘質(zhì)量而言，如此高水位、大流量泄洪，實(shí)則是破釜沉舟的無奈之舉，存在非常大的風(fēng)險。若再遇魯北“61年雨型”或“64年雨型”暴雨洪水，則現(xiàn)閘不能適應(yīng)防洪排澇的需要，因此拆除重建是防洪除澇的現(xiàn)實(shí)要求。

3.3 工業(yè)發(fā)展、用水增多的需要

隨著改革開放的逐步深入和地域經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，近幾年已有一大批工業(yè)企業(yè)在徒駭河流域“安家落戶”，石油、化工、發(fā)電、造紙、印染等企業(yè)密集于河道兩岸，需水量驟增?，F(xiàn)閘的蓄水量和調(diào)節(jié)蓄水能力大大降低，已不能滿足工業(yè)用水的需求，如沾化電廠是建于徒駭河畔的火力發(fā)電企業(yè)，其冷卻用水全部取自徒駭河，若廿里堡閘調(diào)節(jié)蓄水、供水的能力喪失，則沾化發(fā)電廠就會面臨著限產(chǎn)和停產(chǎn)的危機(jī)。為了保證沿岸工業(yè)企業(yè)的用水、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，廿里堡閘重建勢在必行。

3.4 高效農(nóng)業(yè)灌溉的需要

位于廿里堡閘上、下游的濱城區(qū)和沾化縣農(nóng)林果蔬物產(chǎn)豐富，土特產(chǎn)品獨(dú)具特色。近幾年，二縣（區(qū)）以打造區(qū)域特色經(jīng)濟(jì)為主要目標(biāo)，規(guī)劃建成1.4萬hm2冬棗、2.1萬hm2優(yōu)質(zhì)小麥和棉花、3 500 hm2無公害蔬菜和雞鴨兔禽養(yǎng)殖基地，高效農(nóng)業(yè)的用水量與日俱增，僅廿里堡閘目前的帶病蓄水是難以滿足農(nóng)林果蔬等用水需求的。高效農(nóng)業(yè)和農(nóng)村養(yǎng)殖各業(yè)發(fā)展迫切要求廿里堡閘擴(kuò)大蓄水量，以保證高效農(nóng)業(yè)灌溉所需。

3.5 人畜飲水的需要

廿里堡閘上、下游的濱城區(qū)和沾化縣是退海之地，淡水資源貧乏，自古就是人畜飲水困難的地區(qū)，徒駭河兩岸的人畜飲水基本是依賴廿里堡閘蓄水維持生計。近十余年來，由于廿里堡閘病險程度加重和閘前淤積，蓄水量逐年減少，給人畜飲水造成了一定的困難。為了促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量、壯大農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)，廿里堡閘也應(yīng)拆除重建，以增加蓄水量，滿足流域內(nèi)人畜飲水的需要。

3.6 生態(tài)環(huán)境效益的要求

廿里堡閘拆除重建后，將大大提高干流與支流兩岸土壤涵養(yǎng)水源的能力，使流域內(nèi)的水環(huán)境得到優(yōu)化，從而促進(jìn)地表植物的繁殖，對優(yōu)化動植物環(huán)境、增加區(qū)域生物的多樣性大有裨益。廿里堡閘重建后，其上、下游三河湖風(fēng)景區(qū)的建設(shè)也將會得到極大促進(jìn)，加快濱州市“糧豐林茂、北國江南”宏偉規(guī)劃實(shí)施進(jìn)程。

3.7 環(huán)境影響的要求

廿里堡閘長期帶病運(yùn)行，不能按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)蓄水，對干流上游和支流土馬沙河、付家河、秦口河等河道修復(fù)造成了極為不利的影響，沿河群眾缺水時無水可取，土地出現(xiàn)沙化，土壤流失嚴(yán)重，惡化了生態(tài)環(huán)境。廿里堡閘重建后，可大大提高河道蓄水能力，使徒駭河干流與支流的水源相通、功能互補(bǔ)，既可充分發(fā)揮支流蓄水興利的作用，又可改善生態(tài)環(huán)境。

[1]山東省濱州市水利局，徒駭河濱州市廿里堡閘工程現(xiàn)狀調(diào)查分析報告[R].濱州：山東省濱州市水利局，2000.

[2]山東省濱州市水利局，徒駭河濱州市廿里堡節(jié)制閘安全鑒定綜合報告[R].濱州：山東省濱州市水利局，2000.

[3]山東省水利勘測設(shè)計院，山東省濱州市徒駭河廿里堡閘除險加固工程初步設(shè)計報告[R].濟(jì)南：山東省水利勘測設(shè)計院，2011.

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1004-7328（2014）06-0031-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.06.011

2014-07-23

王婷（1980-），女，助理工程師，主要從事水利工程建設(shè)與管理工作。