肖 艷，張從從，韋愛群

(1.中水淮河規(guī)劃設(shè)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(shè)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(diào)節(jié)水位的水工建筑，在防洪排澇、農(nóng)田水利灌溉、航運(yùn)、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(diǎn)，以至于水閘的安全運(yùn)行至關(guān)重要。而水閘的安全性又受到歷史因素、技術(shù)設(shè)計等方面影響，以及后期的運(yùn)行管理、維修養(yǎng)護(hù)也至關(guān)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(diào)研30多座水閘發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行歸類分析，并給出相應(yīng)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(chǎn)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(yùn)行，就需要對“癥”下藥，找到水閘的病害問題，進(jìn)行對應(yīng)的加固處理，以保證水閘的平穩(wěn)運(yùn)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(guān)聯(lián)的，一種問題的產(chǎn)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(yīng)該格外重視，實(shí)地調(diào)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(jié)構(gòu)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(biāo)、閘室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等問題。造成水閘閘室結(jié)構(gòu)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(shè)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(chǎn)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(shè)計時，必須考慮到結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造均能適應(yīng)地基土質(zhì)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(zhì)為粉質(zhì)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(gòu)件，閘門出現(xiàn)的問題主要有面板、結(jié)構(gòu)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(gòu)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(shè)施問題

部分水閘的消能防沖設(shè)施出現(xiàn)損壞，具體導(dǎo)致破壞的原因可能有：一是原先設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，遇到今年洪澇災(zāi)害，水閘在運(yùn)行中，河道內(nèi)水力變化大，導(dǎo)致原先消能防沖設(shè)施不能滿足當(dāng)前需要；二是水閘原先設(shè)計不合理，消能防沖設(shè)施不全面；三是水閘實(shí)際運(yùn)行過程中管理維護(hù)不及時，導(dǎo)致不良流態(tài)產(chǎn)生，對下游防沖設(shè)施造成破壞。

1.5 混凝土結(jié)構(gòu)問題

1.5.1 碳化和鋼筋銹蝕

水閘的主體結(jié)構(gòu)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(zhì)產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)造成的，混凝土碳化后會大幅度綜合其蘊(yùn)含的堿性材料，使得鋼筋外部的保護(hù)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(nèi)因和外因，內(nèi)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(zhì)等因素與混凝土中的水化產(chǎn)物、添加劑、粗細(xì)骨料等物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化，導(dǎo)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(shè)施問題

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

2 整改加固建議

根據(jù)調(diào)研水閘的相關(guān)資料，整理分析現(xiàn)場檢查結(jié)果，依據(jù)水閘相關(guān)規(guī)定，結(jié)合實(shí)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(guān)鍵性和問題程度，分析對水閘造成的影響，并給出對應(yīng)的加固措施。

2.1 閘室結(jié)構(gòu)變形處理

關(guān)于閘室糾偏問題可用應(yīng)力接觸法處理，具體做法是在沉降位移較小側(cè)打孔，有計劃地從孔中掏挖軟泥，以使地基應(yīng)力在局部得到緩解，促使軟土向被挖側(cè)轉(zhuǎn)移，增加被挖側(cè)的沉降量。具體實(shí)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(nèi)部。

2.2 裂縫處理

關(guān)于閘室裂縫的處理要達(dá)到防水性和耐久性目的外還要做到經(jīng)濟(jì)和美觀。具體來說就是對裂縫處進(jìn)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(guān)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(fù)沉降縫止水，重新加設(shè)止水設(shè)施；二是修復(fù)下游排水設(shè)施，將護(hù)坦底部反濾層拆除重建或加做反濾排水設(shè)施；三是適當(dāng)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(diào)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(shè)計時間久、技術(shù)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(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，變形矯正，涂防護(hù)材料，定期檢查記錄閘門運(yùn)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(shè)施，使得水閘運(yùn)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(jié)構(gòu)碳化問題，可根據(jù)實(shí)際碳化深度和部位，采取對應(yīng)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(biāo)號的混凝土在外部周圍修補(bǔ)。針對鋼混結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鋼筋裸露現(xiàn)象，應(yīng)先對鋼筋進(jìn)行除銹處理，再涂抹防銹劑、保護(hù)膜，外圍噴上混凝土包裹；若鋼筋銹蝕嚴(yán)重的可進(jìn)行換筋處理，在更換部位重新澆筑混凝土，并涂混凝土保護(hù)劑[11]。

2.5.2 混凝土剝落問題處理

針對水閘結(jié)構(gòu)混凝土剝落問題，應(yīng)先清洗剝落部位，然后使用特定材料修補(bǔ)?；炷羷兟湓蛴卸喾N，每種都有相適應(yīng)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(bǔ)；如因混凝土結(jié)構(gòu)承載力不足造成的，可進(jìn)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(jié)構(gòu)梁可采用梁底粘貼碳纖維布同時加設(shè)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(shè)施問題處理

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

3 結(jié)語

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

2)根據(jù)調(diào)研水閘情況來看，部分水閘建造于上世紀(jì)八九十年代，由于建造標(biāo)準(zhǔn)低，設(shè)計技術(shù)落后，質(zhì)量先天不足，導(dǎo)致耐久性差，后期管護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)巡查，定期開展安全鑒定工作，及時進(jìn)行拆除重建或出險加固。

3)針對調(diào)研結(jié)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(shè)提供一定的參考。