病險水閘形成原因分析及除險加固思路

文/林錦倫 中山市南朗鎮(zhèn)水利所 廣東中山 528451

從當(dāng)前的社會發(fā)展?fàn)顩r來看，水利工程是社會發(fā)展中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，是直接與民生以及社會前進(jìn)有著密切關(guān)系的基礎(chǔ)工程，各國對于水利工程的重視度越來越高，如何延長水利工程的使用壽命成為水利工程建設(shè)中十分重視的問題。每一個水利工程建設(shè)中，水閘均是十分重要的部分，其主要的工程就是通過將誰能轉(zhuǎn)化成電能，然后對閘門實施控制功能，以此來完成擋水、泄水的工作，達(dá)到灌溉農(nóng)田、居民飲水以及水上運輸管理等水資源利用效果[1]。基于此，對病險水閘形成原因進(jìn)行分析并探討除險加固思路對于水利工程的建設(shè)發(fā)展具有十分重要的意義。

1、病險水閘形成的成因

由于我國人口龐大，所以人均的水資源占有量并不豐富，且還具有分布不均的情況，這使得我國的水旱災(zāi)害發(fā)生較多，水利工程是緩解水旱災(zāi)害的重要方式。具《2013-2017年中國水利工程行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)經(jīng)營策略與優(yōu)劣勢分析報告》表示，由于水旱造成的災(zāi)害導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失已經(jīng)占了我國自然災(zāi)害的60%，從1990年至今，我國年均洪澇損失在1100億左右，大約為同期GDP的2%，當(dāng)出現(xiàn)流域性大洪水時，當(dāng)年的比例可上升到3%～4%左右[2]。基于此，加強(qiáng)對水利工程的管理與維護(hù)顯得十分重要，而病險水閘成為威脅水利工程質(zhì)量的重要因素，文章對病險水閘的形成原因作以下分析：

1.1 水閘的施工設(shè)計問題

目前，我國所使用的水閘大多數(shù)是修建年代很早的水閘工程，在水閘施工建設(shè)階段的設(shè)計技術(shù)以及施工技術(shù)均相對落后。另外，當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)條件限制了水閘設(shè)計中對水文狀況、地質(zhì)狀況以及泥沙狀況等的勘查不全面或深入，多數(shù)水閘施工采取的是邊設(shè)計邊施工的方式。還有部分水閘的施工沒有進(jìn)行全面有效的勘查，采取依葫蘆畫瓢的方式，將其他水利工程中的水閘設(shè)計直接應(yīng)用，或者將其中的數(shù)據(jù)等進(jìn)行大概的調(diào)整。

1.2 水閘的使用年限問題

水閘的建設(shè)時期較早，建設(shè)時期的施工技術(shù)以及材料等均比現(xiàn)在要落后，所以水閘在較長時間的使用過后，受到了水流的沖擊，造成了或大或小的破壞。目前，我國部分水閘的使用時間已經(jīng)超出了30年，其中的機(jī)電設(shè)備、金屬結(jié)構(gòu)等早已經(jīng)超出了正常使用壽命，且在長期的運作情況下，其運行的功率以及安全性均在降低，所以病險水閘也越來越多[3]。

1.3 水閘的管理與維護(hù)問題

水閘在建設(shè)完工投入使用后，還需要對其進(jìn)行日常維護(hù)以及管理，為水閘的使用年限以及效力才能做出全面的保障。但是，我國在水閘的管理與維護(hù)方面，一直以來比較缺乏創(chuàng)新的管理觀念以及維護(hù)意識，只將水閘的建設(shè)作為保障水閘質(zhì)量的重點，在投入使用階段沒有健全的管理制度以及措施，使得水閘的后期管理與維護(hù)不能合理落實，經(jīng)常出現(xiàn)管理責(zé)任不明確。管理機(jī)制不靈活、投入資金不足等情況。我國近年來的水利工程管理的重視度有所提高，但是對于水閘等重要部分的管理仍然存在資金匱乏、病險檢測、安全鑒定等多方面問題。

1.4 防洪措施不擋問題

防洪措施不擋的問題主要表現(xiàn)在泄洪過程，是因為水閘的過流能力以及閘室的設(shè)計方面、下游河床土質(zhì)的抗沖擊能力等不能充分滿足泄洪的需求。導(dǎo)致泄洪措施不擋從而損壞水閘的原因，在很大程度上是由于水閘設(shè)計不科學(xué)，水閘施工設(shè)計時沒有較高的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從而出現(xiàn)技術(shù)上的匱乏，而水文資料不充分，從而使得防洪的措施以及標(biāo)準(zhǔn)較低等情況。

1.5 混凝土工程惡化問題

經(jīng)過長時間的水壓沖擊以及服飾，水閘工程中的混凝土工程惡化是十分常見的。其中，碳化以及鋼筋銹蝕是導(dǎo)致混凝土工程惡化的重要原因之一，碳化過程是CO2與堿性材料的反應(yīng)過程，混凝土中的碳化反應(yīng)會使得其中的堿度大大降低，從而損壞鋼筋表面的鈍化膜，導(dǎo)致鋼筋的銹蝕發(fā)生[4]。此外，在外界氯離子侵入的情況下，也會導(dǎo)致鋼筋鈍化膜的破壞，從而發(fā)生銹蝕。剝蝕損壞也是混凝土工程惡化的重要因素，這是由于混凝土工程的耐久性較差，從而出現(xiàn)剝蝕損壞，其外界原因主要有過流位沖磨、空氣腐蝕、水質(zhì)侵蝕等。

圖1 病險水閘示意圖

2、病險水閘的除險加固思路分析

2.1 保守的加固思路

保守加固思路是基于水閘的主體結(jié)構(gòu)較為完整，其防洪標(biāo)準(zhǔn)較低以及流量設(shè)計存在問題的水閘，可采取對原閘室的主體結(jié)構(gòu)給予保留，采取加高閘孔、閘孔增寬增廣等方式來提升流量，并與其他附屬的設(shè)備加以融合。

2.2 閘基的加固思路

對于地基承載力較差導(dǎo)致的水閘穩(wěn)定性不高的問題，可采取振沖加密的方式來處理地基建設(shè)，達(dá)到提升地基承載力的作用。而對于出現(xiàn)不均勻的地基下沉水閘，可通過壓密灌漿的方式處理，在施工過程中采取高壓濃漿抬動土體的施工操作方式，在確保閘門能正常運行的情況下，保持閘底的高程處于正常運行狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)溯源沖刷情況，使得閘基嚴(yán)重落空的，需要采取回填砂礫料結(jié)合防滲墻圍封的方式處理，然后通過灌漿施工加固，促進(jìn)閘基恢復(fù)功能。如果閘基出現(xiàn)與兩岸的滲流穩(wěn)定不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況，加固施工單位可采取延長水平長度的辦法，加強(qiáng)垂直防滲裝置，修復(fù)排水反濾功能[5]。延長水平長度施工，應(yīng)在上游防滲鋪蓋上進(jìn)行，且加強(qiáng)對裂縫的修復(fù)以及止水工作。在進(jìn)行垂直防滲施工時，主要是在塑性防滲墻、攪拌樁防滲墻、高壓噴射防滲墻等三種類型的墻上進(jìn)行。

2.3 全面加固思路

該種加固方式是基于水閘的處理結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了嚴(yán)重的損壞，必須對結(jié)構(gòu)件安全性較低的水閘進(jìn)行拆除重建。如果混凝土工程中的局部碳化以及鋼筋保護(hù)層有嚴(yán)重的疏松與脫落的情況，需要將碳化層與銹蝕嚴(yán)重的鋼筋材料除去，然后根據(jù)實際狀況來修補(bǔ)鋼筋，使得鋼筋的效果得到最大發(fā)揮，還需對這部分鋼筋實施高強(qiáng)砂漿修復(fù)施工。如果碳化深部是太大的保護(hù)層，只需要采取涂料封閉處理的方式，在修補(bǔ)混凝土工程的表面裂縫時，應(yīng)注意對表面實施鑿槽處理。

圖2 鋼筋混凝土表層加固

2.4 其他加固思路

針對閘下的防沖設(shè)備不健全的情況，應(yīng)分析其具體的原因，再采取相應(yīng)的處理措施。通常來說，造成閘下消能防沖設(shè)備損壞的原因是單寬流量較大，可適當(dāng)減少單寬流量進(jìn)行加固處理。對于河道中淤泥較多導(dǎo)致水閘運行不暢的，可根據(jù)處理經(jīng)驗以及實際的施工需要，可采取模擬實驗等方式進(jìn)行處理，采取合理的引水沖沙措施。對于銹蝕度比較高的閘門或者是電氣設(shè)備比較老舊的水閘，需要根據(jù)衣服那個的報廢標(biāo)準(zhǔn)和閘門技術(shù)檢測規(guī)程進(jìn)行合理的改造和報廢；在進(jìn)行抗震問題的水閘處理過程中，需要對其液化地基進(jìn)行防滲墻圍的設(shè)置，保證地基的穩(wěn)定性；對于其軟土震陷處理中，需要對其進(jìn)行樁基礎(chǔ)和灌漿相融合的施工處理[6]。

[1]賈會民，劉蘇亞，孫締英.病險水閘運行管理的問題與對策[J].河南水利與南水北調(diào) ，2017，(07):71-72.

[2]祖海坤.病險水閘除險加固技術(shù)探析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2017，(21):206-207.

[3]張楊.病險水閘成因及其對應(yīng)加固方式研究[J].河南水利與南水北調(diào)，2017，(01):55-56.

[4]楊麗娜.淺談水閘除險加固工程等別劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)確定[J].水利規(guī)劃與設(shè)計 ，2016，(04):56-58.

[5]李凱.淺談水閘工程安全評價的必要性及理論研究[J].綏化學(xué)院學(xué)報，2015，(09):155-156.

[6]鐘國鋒.當(dāng)前病險水閘形成原因分析及除險加固思路[J].黑龍江水利科技 ，2014，(10):285-286.