肖 艷，張從從，韋愛群

(1.中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司，安徽 合肥 230601；2.淮河水利委員會治淮工程建設管理局，安徽 蚌埠 233001；3.江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇 鹽城 224000)

0 前言

水閘作為水利工程體系中重要的一環(huán)，是利用閘門控制過閘流量和調節(jié)水位的水工建筑，在防洪排澇、農田水利灌溉、航運、發(fā)電、旅游等方面發(fā)揮著重要作用[1-2]。然而，由于水閘建造工期長，工程量大，發(fā)揮效益時間久等特點，以至于水閘的安全運行至關重要。而水閘的安全性又受到歷史因素、技術設計等方面影響，以及后期的運行管理、維修養(yǎng)護也至關重要[3-4]。目前淮河流域的水閘存在著或大或小的問題，本文根據(jù)調研30多座水閘發(fā)現(xiàn)的問題進行歸類分析，并給出相應的整改建議，可為類似工程提供一定的參考。

1 水閘中出現(xiàn)的問題及產生的原因分析

很多水閘都不可避免出現(xiàn)大大小小的病害問題，為了安全運行，就需要對“癥”下藥，找到水閘的病害問題，進行對應的加固處理，以保證水閘的平穩(wěn)運行[5]。

水閘的問題不是單一方面存在的，很多問題都是相互關聯(lián)的，一種問題的產生往往會引發(fā)多個并發(fā)癥狀，反過來又會作用于原始問題，所以對于水閘的病害問題，應該格外重視，實地調研記錄，歸納分析原因，給出合理有效的加固建議[6]。

1.1 閘室結構問題

閘室作為水閘工程中重要的部分，是上游連接段和下游連接段的中樞系統(tǒng)。閘室出現(xiàn)的問題有兩種，一是閘室整體位移；二是閘室局部變形。具體問題表現(xiàn)為閘室水平和豎向位移超標、閘室結構出現(xiàn)裂縫等問題。造成水閘閘室結構出現(xiàn)整體位移的原因可能有：一是長期承受不均勻荷載；二是地基承載力設計不規(guī)范，造成地基承載力不滿足要求等。造成局部變形的原因可能有：一是不均勻位移引起混凝土開裂；二是內外溫度變化引起的混凝土裂縫，及其他干縮開裂、鋼筋銹蝕開裂等[7]。(舉例見圖1)

圖1 閘室結構變形開裂

1.2 閘室地基問題

地基受到閘室自重及外力作用下，可能產生不均勻沉降，引發(fā)閘室下沉或者傾斜問題，所以在水閘設計時，必須考慮到結構形式和構造均能適應地基土質條件。也有發(fā)生水閘滲流破壞。其原因是部分水閘地基土質為粉質黏土，抗?jié)B性能不佳，也可能是地基滲徑長度不足，閘室周邊防滲體系不緊密，排水反濾措施失效。

1.3 閘門和啟閉系統(tǒng)問題

閘門和啟閉系統(tǒng)也是水閘易出現(xiàn)問題的構件，閘門出現(xiàn)的問題主要有面板、結構梁出現(xiàn)變形現(xiàn)象或剝落，閘門止水橡膠老化出現(xiàn)閘門漏水現(xiàn)象，閘門及其構件出現(xiàn)銹蝕。一般來說閘門出現(xiàn)問題是由于過閘水流大造成的，閘門會引發(fā)振動，造成失穩(wěn)。

1.4 消能防沖設施問題

部分水閘的消能防沖設施出現(xiàn)損壞，具體導致破壞的原因可能有：一是原先設計標準低，遇到今年洪澇災害，水閘在運行中，河道內水力變化大，導致原先消能防沖設施不能滿足當前需要；二是水閘原先設計不合理，消能防沖設施不全面；三是水閘實際運行過程中管理維護不及時，導致不良流態(tài)產生，對下游防沖設施造成破壞。

1.5 混凝土結構問題

1.5.1 碳化和鋼筋銹蝕

水閘的主體結構是混凝土澆筑而成，而混凝土碳化是由于空氣中CO2和水泥中的堿性物質產生了化學反應造成的，混凝土碳化后會大幅度綜合其蘊含的堿性材料，使得鋼筋外部的保護層消失，從而鋼筋裸露出現(xiàn)銹蝕[8]。(舉例見圖2)

圖2 鋼筋裸露、銹蝕

1.5.2 混凝土剝落

混凝土剝落分為內因和外因，內因是由于混凝土的耐久性能差造成的；外因是過閘水流的沖磨，以及環(huán)境因素如：水、空氣、溫度、介質等因素與混凝土中的水化產物、添加劑、粗細骨料等物質發(fā)生了化學變化，導致混凝土外表層出現(xiàn)松孔從而脫落。(舉例見圖3)

圖3 混凝土松散剝落

1.6 觀測設施問題

通過對水閘現(xiàn)場的運行管護資料查閱及現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)，有些水閘未安裝觀測設施；有些水閘裝有觀測設施但未開展使用，有些水閘觀測設施出現(xiàn)損壞等問題。分析有幾點可能原因：一是設計時未考慮觀測點布置；二是觀測設施布局不合理，無法正常使用；三是確實沒有會使用觀測設施的專業(yè)人員。

2 整改加固建議

根據(jù)調研水閘的相關資料，整理分析現(xiàn)場檢查結果，依據(jù)水閘相關規(guī)定，結合實際工作經(jīng)驗，按水閘各組成部分出現(xiàn)的問題，以及部位的關鍵性和問題程度，分析對水閘造成的影響，并給出對應的加固措施。

2.1 閘室結構變形處理

關于閘室糾偏問題可用應力接觸法處理，具體做法是在沉降位移較小側打孔，有計劃地從孔中掏挖軟泥，以使地基應力在局部得到緩解，促使軟土向被挖側轉移，增加被挖側的沉降量。具體實施中要注意挖軟土不挖硬土，挖深處不挖淺處，挖基底外部不挖內部。

2.2 裂縫處理

關于閘室裂縫的處理要達到防水性和耐久性目的外還要做到經(jīng)濟和美觀。具體來說就是對裂縫處進行鑿孔填充，外部包裹混凝土漿，裂縫處灌漿等措施。

2.3 地基滲透處理

關于閘室地基滲透處理本著降低地基滲透坡降，提高地基抗?jié)B能力，從而使地基滲透坡降滿足要求。具體做法有：一是修復沉降縫止水，重新加設止水設施；二是修復下游排水設施，將護坦底部反濾層拆除重建或加做反濾排水設施；三是適當延長上游鋪蓋長度；四是通過灌漿處理加固閘基[9-10]。

2.4 閘門和啟閉系統(tǒng)問題

根據(jù)調研的水閘歸類來看，有些小型水閘使用的是鋼混閘門，大型水閘使用平板鋼閘門和弧形閘門。針對鋼混閘門由于設計時間久、技術落后，大多出現(xiàn)老化現(xiàn)象，可以考慮將鋼混閘門更換成常用的鋼閘門；鋼閘門出現(xiàn)的變形和銹蝕問題應加強養(yǎng)護，變形矯正，涂防護材料，定期檢查記錄閘門運行情況。對于啟閉系統(tǒng)落后的水閘要改造啟閉系統(tǒng)，同時更新供電和控制線路，完善各種輔助設施，使得水閘運行管理趨于自動化管理。

2.5 混凝土表面劣化處理

2.5.1 碳化和鋼筋銹蝕問題處理

針對水閘混凝土結構碳化問題，可根據(jù)實際碳化深度和部位，采取對應措施。先清理碳化部位，去除表面混凝土，在選擇使用高于原先標號的混凝土在外部周圍修補。針對鋼混結構出現(xiàn)鋼筋裸露現(xiàn)象，應先對鋼筋進行除銹處理，再涂抹防銹劑、保護膜，外圍噴上混凝土包裹；若鋼筋銹蝕嚴重的可進行換筋處理，在更換部位重新澆筑混凝土，并涂混凝土保護劑[11]。

2.5.2 混凝土剝落問題處理

針對水閘結構混凝土剝落問題，應先清洗剝落部位，然后使用特定材料修補。混凝土剝落原因有多種，每種都有相適應措施。如凍融問題造成的混凝土剝落，可選用具有抗凍性能好的聚合物砂漿修補；如因混凝土結構承載力不足造成的，可進行加固處理提高承載力，對軸心受壓柱可采用粘貼環(huán)向連續(xù)碳纖維布方式，對結構梁可采用梁底粘貼碳纖維布同時加設U型箍筋錨固形式加固，在加固前要清理松動混凝土塊，后用高型號混凝土或砂漿找平。

2.6 觀測設施問題處理

針對水閘缺少觀測設施的問題，可安裝專業(yè)觀測設施以便及時觀察水閘各項運行情況。對于存在觀測設施但無人使用或不會使用問題，可專門組織水閘管護人員進行專業(yè)培訓，以便更好地使用設施。

3 結語

1)水閘病害問題一直是影響水閘安全運行的不良因素。所以對水閘調研發(fā)現(xiàn)問題給出解決措施至關重要。

2)根據(jù)調研水閘情況來看，部分水閘建造于上世紀八九十年代，由于建造標準低，設計技術落后，質量先天不足，導致耐久性差，后期管護人員應加強巡查，定期開展安全鑒定工作，及時進行拆除重建或出險加固。

3)針對調研結果發(fā)現(xiàn)的水閘問題并給予解決措施，可對類似水閘工程建設提供一定的參考。