河南省周口市中型病險水閘存在問題及除險加固設(shè)計要點

河南省周口市水利勘測設(shè)計院 河南 周口 466000

正文：

1 概況

河南省周口市位于豫東平原的東北部，屬淮河流域，地勢起伏不大，區(qū)內(nèi)水系發(fā)達(dá)，河網(wǎng)密集，現(xiàn)有流域面積100km2以上的河流60多條，30～100km2的河道100多條。分屬沙穎河、渦惠河、茨淮新河、洪妝河四大水系。其中沙潁河水系最大，流域面積7084km2，占全市土地面積的61%。建國以來，全市在骨干河道上建成大、中型水閘67座，其中大型水閘10座，中型水閘57座，數(shù)量眾多，堪稱河南省的“水閘之鄉(xiāng)”。

2 主要病險水閘現(xiàn)狀及存在問題

周口市大多數(shù)水閘修建于20世紀(jì)50～70年代。水閘結(jié)構(gòu)形式大多數(shù)為磚墩混凝土和砌體結(jié)構(gòu)，因為建設(shè)過程中制定的標(biāo)準(zhǔn)較為低下，并且在水閘實際運(yùn)行的過程中沒有定期開展維護(hù)工作，從而也就難以對水閘的運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性做出保證。

2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低

由于歷史原因，加上受當(dāng)時技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件的限制，不少水閘存在工程防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)是老二十年。經(jīng)安全復(fù)核，原設(shè)計流量達(dá)不到二十年一遇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。水閘過流能力不足或閘室頂高程不足，過規(guī)劃要求洪水時，閘前壅水高，過閘水頭差大。這種水閘占中型病險水閘的80%，這將嚴(yán)重影響水閘效益的發(fā)揮，對上下游堤防安全造成較大的威脅。

2.2 上下游連接段問題

上下游翼墻采用漿砌青磚結(jié)構(gòu)，兩側(cè)翼墻有裂縫，滲水現(xiàn)象；兩岸護(hù)坡采用漿砌磚，護(hù)坡厚度不足，部分損壞，淘空現(xiàn)象突出，水閘上下游連接段不能滿足安全泄洪；上游鋪蓋為粘土結(jié)構(gòu)及漿砌青磚，已有部分沖坑，結(jié)構(gòu)防滲效果不好，砌石損壞。

2.3 閘室段問題

①閘墩風(fēng)化、剝落，閘墩外部水位變化段碳化脫落嚴(yán)重，閘門槽部分損壞；②混凝土閘門縱橫梁開裂，鋼筋碳化嚴(yán)重，閘門鐵件銹蝕嚴(yán)重，止水橡皮損壞脫落，閘門漏水，啟閉設(shè)施和電氣設(shè)施老化。③啟閉機(jī)型號老化落后，設(shè)備陳舊，維護(hù)困難，滑輪組部分銹蝕不滑動，鋼絲繩起筆斷絲嚴(yán)重。啟閉機(jī)房簡陋，備用發(fā)電機(jī)組已損壞。部分啟閉機(jī)運(yùn)行時振動嚴(yán)重，缺少負(fù)荷控制器和高度指示器，金屬閘門和金屬結(jié)構(gòu)銹蝕，啟閉設(shè)施和電氣設(shè)施老化、失靈或超過安全使用年限，無法正常使用。④交通橋板混凝土開裂脫落，護(hù)欄損壞，已無法通行。閘頂上（下）游側(cè)交通橋結(jié)構(gòu)受力不滿足要求，下部老閘拱形結(jié)構(gòu)在流量較大時存在一定程度的阻水現(xiàn)象。⑤建筑物結(jié)構(gòu)老化嚴(yán)重。如：橋頭堡、啟閉機(jī)房和工程管理用房均已破敗不堪，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度等級低，碳化、開裂嚴(yán)重，漿砌石砂漿標(biāo)號低，風(fēng)化嚴(yán)重，致使建筑物結(jié)構(gòu)老化破損。⑥無通訊及觀測設(shè)施。

閘室段漿砌磚石和混凝土結(jié)構(gòu)老化嚴(yán)重，主要結(jié)構(gòu)安全性不夠，存在整體穩(wěn)定問題，閘室的防滲長度、抗滑、抗傾、抗浮安全系數(shù)以及基底應(yīng)力不均勻系數(shù)不滿足規(guī)范要求，地基沉降、不均勻沉陷超標(biāo)，導(dǎo)致承載力不足、基礎(chǔ)破壞，影響整體穩(wěn)定。

2.4 下游消能防沖段問題

閘下消能防沖設(shè)施損壞。閘下消能防沖設(shè)施損壞嚴(yán)重，消力池部分被沖毀，海漫段沖有深坑，閘下未設(shè)消能防沖設(shè)施，危及主體工程安全。

3.病險水閘除險加固設(shè)計要點

除險加固的目的是提高工程的安全度，滿足防洪要求，根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范要求，結(jié)合河南省近年來水閘加固工程的經(jīng)驗，病險水閘加固應(yīng)依據(jù)安全鑒定成果，根據(jù)病險水閘的鑒定類別和主要存在問題，采取有針對性、經(jīng)濟(jì)、合理的加固方案。目前河南省周口市大多數(shù)中型病險水閘，根據(jù)河南省水利廳文件（豫水管[2013]1號）關(guān)于印發(fā)黃莊等45座中型病險水閘安全鑒定成果的通知，周口市中型病險水閘安全鑒定綜合評價為三類閘和四類閘，其中四類閘占到95%以上。四類病險水閘險情較嚴(yán)重，建議按照本地區(qū)防洪、流域規(guī)劃計算流量后，確定新閘規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行拆除重建，原閘閘址設(shè)計不合理的考慮移址新建。

4 病險水閘除險加固設(shè)計要點

4.1 工程規(guī)模的復(fù)核

對除險加固的水閘工程，復(fù)核主要是建立在原設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有流域治理近期規(guī)劃指標(biāo)對工程現(xiàn)狀進(jìn)行復(fù)核。

根據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)程》和有關(guān)檢測報告并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，經(jīng)過對病險水閘過流能力、消能防沖、抗?jié)B穩(wěn)定、閘室穩(wěn)定等進(jìn)行復(fù)核計算，周口市病險水閘大多數(shù)可以得到如下結(jié)論和建議：

a、水閘過流能力不滿足過流要求。

b、老閘消力池深度滿足計算要求，但消力池長度、底板厚度及海漫長度均不滿足計算要求，同時應(yīng)設(shè)防沖槽。

c、水閘閘室防滲長度及側(cè)滲不滿足要求，抗?jié)B穩(wěn)定性滿足《水閘設(shè)計規(guī)范》要求。

d、大部分水閘閘基閘室抗滑穩(wěn)定性、基底應(yīng)力及基底應(yīng)力不均勻系數(shù)不滿足要求，閘底板強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)不滿足要求；閘墩和交通橋高程不滿足要求。

綜上所述，鑒于大部分水閘經(jīng)復(fù)核運(yùn)用指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，工程存在嚴(yán)重安全問題，根據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL214-98）有關(guān)規(guī)定評定為四類水閘，工程降低標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)用或拆除重建。

4.2 設(shè)計前期資料的分析整理

水閘安全鑒定成果，水閘安全鑒定成果中包含的是現(xiàn)狀分析調(diào)查、工程負(fù)荷以及現(xiàn)場安全檢測等內(nèi)容。所以水閘安全鑒定可以當(dāng)成是除險加固設(shè)計環(huán)節(jié)中的重要參考資料。安全鑒定中更為重視的是現(xiàn)場觀測及檢測結(jié)果，水閘安全鑒定成果不可以完全將設(shè)計人員的復(fù)核及驗算替代，設(shè)計人員實際工作的過程中，可以充分的和安全鑒定人員之間進(jìn)行交流溝通，取得現(xiàn)場安全檢測原始性資料，為后續(xù)水閘出現(xiàn)加固設(shè)計工作的順利開展，奠定堅實的基礎(chǔ)。

4.3 液化地基

假如水閘本身的抗震性能難以滿足我國現(xiàn)行規(guī)定中提出的要去，可以在液化地基當(dāng)中增設(shè)防滲墻或者水泥粉噴樁基，切實提升地基的整體穩(wěn)定性，以免地基發(fā)生失穩(wěn)問題。軟土振動沉陷可以使用樁基礎(chǔ)和水泥灌漿措施相互結(jié)合來解決。在涉及到建筑物結(jié)構(gòu)安全問題的情況下，改造閘室及上方結(jié)構(gòu)形式，以便于可以滿足我國現(xiàn)行水閘抗震規(guī)定中提出的要求，促使水閘的運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性得到大幅度提升，在實際運(yùn)行的過程中創(chuàng)造更多社會效益及經(jīng)濟(jì)效益，最終也就可以在我國構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展型社會的過程中，做出一定貢獻(xiàn)。

5 除險加固是地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定的要求

周口市病險水閘除險加固除防洪排澇外，水閘還具有多種興利用途，如灌溉、蓄水及補(bǔ)充兩岸地下水源，以利于農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)定，是保障國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。病險水閘加固實施后可有效的利用和調(diào)配區(qū)域水資源，減少本地區(qū)地表水的流失與地下水開采量，有利于當(dāng)?shù)厮h(huán)境的改善，并且可以回補(bǔ)地下水，改善水資源與環(huán)境狀況，緩解地下水資源危機(jī)，遏止地下水位持續(xù)下降的趨勢。

6 結(jié)語

該文根據(jù)河南省周口市水閘安全鑒定及安全狀況普查結(jié)果，對周口市中型病險水閘的病險狀況進(jìn)行了詳細(xì)闡述。周口市中型水閘大部分已接近或超過使用年限，存在諸多問題及安全隱患，嚴(yán)重影響著水閘功能的正常運(yùn)用，給防汛、排澇安全造成很大的不利因素，隨時可能造成突發(fā)事故，給國家和人民財產(chǎn)帶來不可估量的損失。解決中型水閘除險加固的間題，必須加快更新改造步伐。但周口市水閘眾多，除險加固任務(wù)繁重，投資較大。