劉步景 徐亮 李鵬飛 張潤

摘 要：船閘的正常運行關(guān)系到下游的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，同時其作為航道工程的節(jié)點，還關(guān)系到通航船舶的過閘效率。因此為及時發(fā)現(xiàn)隱患，避免事故的發(fā)生以及提高航道的通航效率，必須切實掌握船閘工程的日常運行狀況。本文對平原河網(wǎng)地區(qū)船閘水工結(jié)構(gòu)的典型病害進(jìn)行歸納整理，在此基礎(chǔ)上提出了相關(guān)檢測技術(shù)及內(nèi)容，對船閘在后續(xù)運行管理工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：船閘工程;病害分析;維護(hù)檢測

中圖分類號：TV92? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）09-0145-03

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，內(nèi)河航運作為綜合交通運輸體系的組成部分，對降低運輸成本和促進(jìn)我國地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用。船閘作為內(nèi)河水運體系重要的通航建筑物，如何保證船閘的平穩(wěn)運營，對于航運事業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

隨著水運事業(yè)的大力發(fā)展，船閘在運行過程中，由于內(nèi)外部環(huán)境的共同作用，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的病害，進(jìn)而影響了船閘工程的安全使用?；炷两Y(jié)構(gòu)的病害形成原因復(fù)雜，需進(jìn)一步對混凝土結(jié)構(gòu)病害進(jìn)行綜合分析，提出相應(yīng)病害的檢測方法，為船閘的運營管理提供指導(dǎo)性意見。

1船閘工程典型病害表現(xiàn)特征

通航船閘作為水運的咽喉，容易受到船只撞擊、環(huán)境腐蝕等作用，其狀態(tài)和工作情況始終在不斷地變化。通過對平原河網(wǎng)地區(qū)船閘水工結(jié)構(gòu)健康狀況進(jìn)行調(diào)查，了解船閘水工結(jié)構(gòu)存在的主要問題，其表現(xiàn)特征主要有以下幾個方面。

1.1混凝土裂縫

表現(xiàn)特征主要有：①閘首輸水廊道拐彎段、廊道與外側(cè)墻體的連接處出現(xiàn)裂縫;②輸水廊道內(nèi)部廊道頂部出現(xiàn)橫向裂縫;③裂縫在閘室倒角以一定距離豎向分布，裂縫出現(xiàn)的規(guī)律為上寬下窄;④閥門井處等斷面薄弱部位出現(xiàn)豎向裂縫;⑤人字門門庫角為弧形段以及輸水廊道與門庫連接段出現(xiàn)裂縫;⑥三角門門庫拐角以及側(cè)墻出現(xiàn)裂縫。

1.2滲漏水

表現(xiàn)特征主要有：①伸縮（沉降）縫止水損壞后滲漏水;②閘室墻體施工縫、二次后澆帶、模板拉桿孔的滲水。

1.3淤積

表現(xiàn)特征主要有：船閘門庫淤積、閘首底部消能格柵淤積以及下游口門區(qū)及連接段航道泥沙淤積，淤積主要由回流淤積和異重流淤積兩部分組成。

1.4系船環(huán)、浮式系船柱等附屬設(shè)施缺損

表現(xiàn)特征主要有：系船環(huán)掉落、開裂;浮式系船柱缺失、破損。

1.5閘首閘室主體混凝土劣化

表現(xiàn)特征主要有：部分混凝土存在剝落、剝離、蜂窩、撞損以及磨損等混凝土劣化現(xiàn)象。

2船閘工程典型病害原因分析

針對上述存在的病害，從原材料、施工工藝、外部環(huán)境及運營管理等相關(guān)方面開展分析工作，具體原因分析如下。

2.1混凝土裂縫

產(chǎn)生原因主要有：①混凝土水化反應(yīng)造成內(nèi)部溫度與外部溫度的溫度差，在熱脹冷縮過程中產(chǎn)生裂縫;②在輸水廊道以及其他孔洞周圍容易產(chǎn)生裂縫，由于其周圍鋼筋布置較少，保護(hù)層厚度普遍高于其他部位，且由于其不規(guī)則形狀造成局部應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生裂縫;③閘首、門庫等位置混凝土結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，在不同截面交界處容易造成受力不均勻，導(dǎo)致應(yīng)力集中產(chǎn)生裂縫;④在門庫倒角處由于底部的約束和倒角處的干縮造成了倒角處的裂縫產(chǎn)生。

2.2滲漏水

產(chǎn)生原因主要有：①設(shè)計時伸縮（沉降）縫止水位置偏前，此處墻體受損造成止水的損壞;②施工時止水定位不牢，振搗跑偏、翻轉(zhuǎn)，橡膠止水質(zhì)量差，自身老化，紫銅片止水焊接質(zhì)量差，澆筑混凝土等施工過程中對止水造成一定損壞;③伸縮（沉降）縫內(nèi)雜物未能清理干凈或瀝青燕尾槽砌筑過高，鋪入瀝青冷卻較快，形成空隙;④墻體水平施工縫處理不到位，模板拉桿孔封堵不嚴(yán)，形成滲漏通道;⑤底板寬縫澆筑時鑿毛不徹底，墻后降水沒有達(dá)到設(shè)計要求，形成寬縫處滲水。

2.3淤積

在河港開挖、船閘引航道和各種工農(nóng)業(yè)引水渠道在船閘關(guān)閉時具有口門開啟、內(nèi)端封閉的特點，形成所謂盲腸河段。雖然這類盲腸通道仍然是靜水，但由于港口通道口處水流的分離和紊流擴(kuò)散交換，以及河流和港口通道之間含沙量的差異，主流中的泥沙進(jìn)入河口，并在港口框架中淤積。盲腸通道的沉積一般可分為兩部分：入口附近有縱軸回流，導(dǎo)致回流沉積;在整個回流通道內(nèi)，存在水平軸環(huán)流密度流，導(dǎo)致密度流沉淀。主流泥沙進(jìn)入進(jìn)口閘門后，首先通過回流沉積，然后以密度流的形式潛入港池。回流淤積范圍集中，港渠內(nèi)分布著不同密度的水流淤積，回流淤積厚度遠(yuǎn)大于密度流淤積厚度，在進(jìn)口閘門附近形成屏障，阻礙通航和引水，危害嚴(yán)重。

2.4系船環(huán)、浮式系船柱等附屬設(shè)施缺損

產(chǎn)生原因主要有：在船閘長期使用過程中，船只在過閘和停泊時，需要借助纜繩和系船環(huán)、浮式系船柱等設(shè)施，長期以往受到船閘沖擊力的作用以及河（海）水腐蝕作用，系船設(shè)施不可避免的損壞。

2.5閘首閘室主體混凝土劣化

產(chǎn)生原因主要有：船閘長期運行過程中，混凝土結(jié)構(gòu)受到河（海）水腐蝕作用，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致骨料顆粒松散，力學(xué)性能下降以及長期以往的船閘撞擊作用，導(dǎo)致了混凝土的脫落和磨損。

3檢測內(nèi)容研究

本文在研究船閘水工結(jié)構(gòu)常見病害的基礎(chǔ)上，提出相關(guān)的維護(hù)檢測內(nèi)容和方法。

3.1 外觀檢查

船閘水工建筑物的外觀調(diào)查分水上部分與水下部分兩方面。

（1）水上部分混凝土結(jié)構(gòu)段有導(dǎo)航墻、閘首、閘室等。檢測中須詳細(xì)檢查混凝土結(jié)構(gòu)的破損狀況，如裂縫，鋼筋銹蝕，混凝土的剝落、剝離、蜂窩、撞損、白華以及磨損等混凝土劣化現(xiàn)象，在工作中需要在圖紙中標(biāo)記劣化位置，注明病害類型，裂縫走向等基本信息，對結(jié)構(gòu)段間變形縫也要予以詳細(xì)調(diào)查，為后續(xù)科學(xué)評價提供可靠檢測數(shù)據(jù)。

（2）船閘結(jié)構(gòu)水下部分的檢測采取探摸攝像、水下聲納等方法進(jìn)行，主要對上下游閘首、消能格柵、伸縮縫、閘室淤積、門庫等部位進(jìn)行檢測，確定是否存在淤積、礙航雜物或結(jié)構(gòu)的破損。船閘結(jié)構(gòu)的外觀調(diào)查檢測還應(yīng)結(jié)合船閘歷年檢修情況、修復(fù)效果以及監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行綜合評價。

3.2 裂縫檢測

由于溫度收縮，材料干縮，不均勻沉降，荷載過大，設(shè)計不當(dāng)或運行荷載不當(dāng)?shù)仍?，船閘水工結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部容易產(chǎn)生裂縫，裂縫會增加水的滲透作用，削弱結(jié)構(gòu)物的整體性，從而影響建筑物的安全。根據(jù)裂縫的特征，查閱相關(guān)資料，綜合分析裂縫形成原因及危害性，為下一步制定相應(yīng)措施提供依據(jù)?；炷两Y(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)裂縫后需及時標(biāo)記具體位置、裂縫走向、深度、寬度、長度等基本參數(shù)，以及判斷是否為貫穿縫，并詳細(xì)記錄，繪制裂縫平面位置圖、形狀圖，并進(jìn)行拍照。

裂縫檢查內(nèi)容包括：

（1）裂縫具體位置、形狀、長度、寬度、走向等信息;

（2）判斷裂縫是否滲水，如滲水需在圖紙進(jìn)行標(biāo)記，做好定量觀測，判斷裂縫發(fā)展情況;

（3）記錄裂縫最大開度出現(xiàn)時間，以及其溫度和水位的變化關(guān)系。

裂縫應(yīng)在運行期常態(tài)化檢測，范圍一般為結(jié)構(gòu)主要受力部位和有防滲要求的部位。當(dāng)船閘水工結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫，需及時掌握其發(fā)展情況，有必要進(jìn)行定期測量觀測，結(jié)合裂縫特點，分析產(chǎn)生的原因和對結(jié)構(gòu)危害，以便采取相應(yīng)處理措施。

3.3 混凝土缺陷檢測

因施工原因或后期滲透壓力等因素的影響，船閘結(jié)構(gòu)混凝土也會存在空洞、蜂窩，振搗不密實、墻后回填土流失等肉眼難顯見的劣化，這方面的檢測方法有超聲波法、探地雷達(dá)法和取芯法等，在混凝土檢測領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，在混凝土內(nèi)部缺陷、多層鋼筋分布情況、保護(hù)層厚度等方面均有應(yīng)用。

3.4 滲漏檢查

船閘工程中，因設(shè)計不合理、選用材料不當(dāng)、施工質(zhì)量不好、地基下沉等，常會出現(xiàn)不同程度的滲漏水現(xiàn)象。日常的滲漏檢查，主要通過觀察水的透明度及含泥沙情況檢查，滲漏通常發(fā)生在施工縫、裂縫、蜂窩麻面、變形縫、穿墻管孔、預(yù)埋件等部位。工程出現(xiàn)滲漏后，會影響正常運行和建筑物的壽命，必要時可以采用高密度電阻率法、地質(zhì)雷達(dá)、瑞雷面波等物探方法進(jìn)行相關(guān)檢測工作。

4結(jié)語

本文在充分調(diào)研平原河網(wǎng)地區(qū)船閘工程水工結(jié)構(gòu)健康狀況的基礎(chǔ)上，歸納分析了船閘水工結(jié)構(gòu)典型病害及產(chǎn)生病害的原因，并提出相關(guān)檢測內(nèi)容和方法，為使用部門在船閘后期維護(hù)管理方面提供了技術(shù)參考。

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