基于四類水閘安全管理探討
——以常州小河水閘為例

王亞乒，陳 飛，曹曉東，潘建軍

(常州市城市防洪工程管理處，江蘇 常州 213127)

小河水閘位于太湖流域湖西部，常州市孟河鎮(zhèn)境內(nèi)新孟河段，距長江口約3 km，南連京杭大運河，北通長江，是治太骨干工程中湖西高片治理的主要工程項目。1958年12月開工建設(shè)，1960年10月竣工，具防洪、排澇、灌溉和通航功能。設(shè)計水位組合：閘上最高水位(長江側(cè))8.0 m，最低水位2.6 m，閘下(內(nèi)河側(cè))最高水位6.7 m，最低水位4.0 m。設(shè)計引水流量110 m3/s，排澇流量340 m3/s，排水流域面積431 km2。

2009年1月小河水閘被江蘇省水利廳安全鑒定為四類水閘，建議結(jié)合新孟河工程立項重建。由于新孟河延伸拓浚工程的主體項目2018年才開始動工，目前仍在建設(shè)中。因此小河水閘須在該工程建設(shè)期間繼續(xù)發(fā)揮防汛減災(zāi)效益，至今未能拆除，小河水閘工程仍在不斷老化，險情隱患依舊存在，影響著常州市的區(qū)域防洪和太湖流域的防洪安全。

1 險情分析

在汛期，小河水閘上下游翼墻、護(hù)坡等建筑物迎水面及底腳，因急流沖刷，特別是在高水位時，受水流頂沖淘刷與水中漂浮物沖擊而引起翼墻的傾斜或倒塌的險情。在汛期高水位下，可能會產(chǎn)生出現(xiàn)在背水坡或背水坡附近的橫貫堤身的滲流孔洞，稱為漏洞。如漏洞流出渾水，或由清變渾，或時清時渾，均表明漏洞正在迅速擴(kuò)大，堤身有可能發(fā)生塌陷甚至潰決的危險。由于小河水閘年代久遠(yuǎn)，車行橋負(fù)載加大以及當(dāng)時的技術(shù)條件限制，水閘的質(zhì)量部分無法保證安全運行，在汛期高水位時，水閘邊孔有破壞風(fēng)險[1-2]。

小河水閘4扇邊孔閘門都已經(jīng)改造成鋼結(jié)構(gòu)，但是胸墻混凝土密實性差，已經(jīng)碳化嚴(yán)重，底梁破損，墻內(nèi)鋼筋銹蝕嚴(yán)重，給工程安全運行帶來極大的隱患，尤其是大潮汛擋潮，邊孔一旦經(jīng)不住巨大壓力而遭到破壞的話，后果不堪設(shè)想。

根據(jù)安全鑒定報告和現(xiàn)場勘察，水閘主體依舊存在抗滑、抗震系數(shù)不滿足規(guī)范要求的問題?，F(xiàn)將可能導(dǎo)致的工程險情風(fēng)險分析如下。

由于閘室、翼墻的基底應(yīng)力不滿足規(guī)范要求，水閘各部位可能產(chǎn)生不均勻沉降，同時堤防上的涵閘與土壤結(jié)合部位，如岸墻、翼墻、涵洞與土結(jié)合部，由于止水失效、動物打洞或雨水沖刷造成縫隙，從而使堤身產(chǎn)生裂縫，發(fā)生滲漏險情。裂縫是水閘工程常見的一種險情，它有時很可能是其他險情(如滑坡、崩岸等)的前兆。而且由于它的存在，洪水或雨水易于入侵堤身，常會引起其他險情，尤其是橫向裂縫，往往會造成堤身土體的滲透破壞，甚至更嚴(yán)重的后果，必須引起重視。

按裂縫產(chǎn)生的成因可分為不均勻沉陷裂縫、滑坡裂縫、干縮裂縫、冰凍裂縫、振動裂縫。按裂縫出現(xiàn)的部位可分為表面裂縫、內(nèi)部裂縫。表面裂縫容易引起人們的注意，可及時處理。而內(nèi)部裂縫是隱蔽的，不易被發(fā)現(xiàn)，往往危害更大。按裂縫走向可分為橫向、縱向和龜紋裂縫。其中橫向裂縫比較危險，特別是貫穿性橫縫，是滲漏的通道，屬重大險情。即使不是貫穿性橫縫，由于它的存在，縮短滲徑，易造成滲透破壞，也屬較重要險情[3-4]。

由于閘室和翼墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，在汛期時，超標(biāo)準(zhǔn)擋水使?jié)B壓水頭過大，不能滿足抗滑穩(wěn)定要求，閘身或翼墻發(fā)生位移、變形導(dǎo)致堤防邊坡失穩(wěn)。在汛期，涵閘上下游翼墻、護(hù)坡等建筑物迎水面及底腳，因急流沖刷，特別是在高水位時，受水流頂沖淘刷與水中漂浮物沖擊而引起翼墻的傾斜或倒塌的險情。因此，發(fā)生漏洞險情，必須慎重對待，全力以赴迅速進(jìn)行搶護(hù)。

2 應(yīng)急措施

2.1 抗滑安全應(yīng)急措施

(1)當(dāng)長江上游有洪峰形成并開始下泄或者長江洪水、臺風(fēng)、天文潮汐等將同時相遇時，水閘值班人員和巡查人員要加強值班看守，管理所要密切注視水情、雨情、工情，并與水情測報部門聯(lián)系，掌握洪水或潮汐動向。

(2)有洪峰或風(fēng)暴潮來臨前，當(dāng)預(yù)測到有長江高水位時，管理所要立即啟動預(yù)案，并及時匯報管理處，同時和水警、海事部門溝通，疏散水閘兩側(cè)的船只，要求其遠(yuǎn)離閘區(qū)拋錨。

(3)管理所應(yīng)加強對水閘工程，特別是對邊孔閘門和胸墻的巡視檢查力度，防止因水壓力過大發(fā)生破壞，形成嚴(yán)重后果，若發(fā)生破壞要立即啟動《邊孔破壞應(yīng)急預(yù)案》。

(4)管理所應(yīng)及時和當(dāng)?shù)卣?lián)系，必要時要提前封閉公路橋，并有意識地為轉(zhuǎn)移水閘周圍的群眾和重要物資做準(zhǔn)備。

(5)當(dāng)預(yù)測到長江側(cè)水位可能達(dá)到或超過7.5 m或水閘兩側(cè)水位差超過4.0 m時，在水閘兩側(cè)水位向平后就要有準(zhǔn)備地開啟中孔閘門，先小開度引水，適當(dāng)抬高內(nèi)河水位。伴隨著長江水位的升高，4個邊孔也按次序逐步對稱開啟，小開度引水，以降低水閘兩側(cè)水位差，防止水閘出現(xiàn)滑移，保證安全運行。

2.2 抗滑應(yīng)急搶修方法

(1)臨水面滑坡的搶護(hù)方法。搶護(hù)的基本原則是盡量增加抗滑力，盡快減小下滑力，先固腳，后削坡。具體方法有：做土石戧臺，在滑坡阻滑體部分做土石戧臺，滑坡阻滑體部分一時難以精確劃定，最簡單的辦法是，戧臺從堤腳往上做，分兩級，第一級厚度1.5～2.0 m，第二級厚度1.0～1.5 m；做石撐，該法用于滑坡段較長，水位較高；堤腳壓重，保證滑動體穩(wěn)定，制止滑動進(jìn)一步發(fā)展，最簡單的辦法是堤腳拋石塊、石籠、編織袋裝土石等抗沖壓重材料，在極短的時間內(nèi)制止崩岸與坍塌進(jìn)一步發(fā)展；背水坡貼坡補強，當(dāng)臨水面水位較高且風(fēng)浪大，做土石戧臺、石撐等有困難時，應(yīng)在背水坡及時貼坡補強。貼坡材料應(yīng)選用透水的材料，如沙、沙壤土等，背水坡貼坡的長度要超過滑坡兩端各3 m以上。

(2)背水坡滑坡的搶護(hù)方法?；驹瓌t是減小滑動力，增加抗滑力，即上部削坡，下部堆土壓重。如滑坡的主要原因是滲流作用時應(yīng)同時采取“前截后導(dǎo)”的措施。具體方法有：削坡減載，在臨水面上做截滲鋪蓋，減少滲透力；及時封堵裂隙，阻止雨水繼續(xù)滲入；在背水坡面上做導(dǎo)滲溝，及時排水，可以進(jìn)一步降低浸潤線，減少滑動力。

2.3 抗震裂縫應(yīng)急措施

由小河水閘安全鑒定報告知，小河水閘閘室和翼墻抗震系數(shù)不滿足規(guī)范要求，同時在高水位下，會導(dǎo)致裂縫滲水，根據(jù)實際情況制定以下措施。

(1)請專業(yè)施工隊加固閘室和翼墻，通過設(shè)立錨固杠等措施加強閘室和翼墻的抗震系數(shù)。

(2)在汛期，加大巡查力度，同時與地震部門密切接觸，防止汛期高水位與地震對水閘安全造成雙重影響，如得知近期有地震產(chǎn)生，需迅速開展工作，討論加固辦法，無法解決的困難，需及時上報主管部門請求協(xié)助。

2.4 裂縫險情的搶修方法

(1)開挖回填：這種方法適用于經(jīng)過觀察和檢查已經(jīng)穩(wěn)定，縫寬大于1 cm，深度超過1 m的非滑坡(或坍塌崩岸)性縱向裂縫。沿裂縫開挖1條溝槽，挖到裂縫以下0.3～0.5 m深，底寬至少0.5 m，邊坡的坡度應(yīng)滿足穩(wěn)定及新舊填土能緊密結(jié)合的要求，兩側(cè)邊坡可開挖成階梯狀，每級臺階高寬控制在20 cm左右，以利穩(wěn)定和新舊填土的結(jié)合。回填土料應(yīng)和原堤土類相同，含水量相近，并控制含水量在適宜范圍內(nèi)。土料過干時應(yīng)適當(dāng)灑水?；靥钜謱犹钔梁粚?，每層厚度約20 cm，頂部高出堤面3～5 cm，并做成弧形，以防雨水入侵。

(2)橫墻隔斷：沿裂縫方向，每隔3～5 m開挖1條與裂縫垂直的溝槽，并重新回填夯實，形成梯形橫墻，截斷裂縫。墻體底邊長度可按2.5～3.0 m來掌握，墻體厚度要便于施工，但不應(yīng)小于50 cm。

(3)封堵縫口：灌堵縫口適用于裂縫寬度小于1 cm，深度小于1 m，不甚嚴(yán)重的縱向裂縫及不規(guī)則縱橫交錯的龜紋裂縫，經(jīng)觀察已經(jīng)穩(wěn)定時，可用灌堵縫口的辦法，用細(xì)的沙壤土由縫口灌入，再用木條或竹片搗塞密實。沿裂縫作寬5～10 cm、高3～5 cm的小土埂，壓住縫口，以防雨水侵入。裂縫灌漿適用于縫寬較大、深度較小的裂縫，可以用自流灌漿法處理，即在縫頂開寬、深各0.2 m的溝槽，先用清水灌下，再灌水土質(zhì)量比為1∶0.15的稀泥漿，然后再灌水土質(zhì)量比為1∶0.25的稠泥漿，泥漿土料可采用壤土或沙壤土，灌滿后封堵溝槽。如裂縫較深，采用開挖回填困難時，可采用壓力灌漿處理,先逐段封堵縫口，然后將灌漿管直接插入縫內(nèi)灌漿，或封堵全部縫口，由縫側(cè)打眼灌漿，反復(fù)灌實，灌漿壓力一般控制在50～120 kPa。

3 險情撤離方案

3.1 總體概況

小河水閘流域新孟河上有多項工程正在施工，南部與京杭大運河銜接處有大型水利樞紐正在施工，河道中部各項疏浚工程也在有序開展，施工單位相對較多，首先各施工單位應(yīng)編制各自的度汛安全預(yù)案，并呈交至相關(guān)管理部門備案。其次要依據(jù)現(xiàn)場勘察，各施工單位做好自身相應(yīng)的安全度汛措施，成立了各自的防洪度汛領(lǐng)導(dǎo)小組。新孟河上各施工單位的施工圍堰平均高程在5.3～5.6 m之間，填筑質(zhì)量應(yīng)良好。本方案在一般高水位下，施工單位人員撤離方案，在特大洪水即新孟河遇50年一遇洪水時，小河水閘周邊密集村莊村民的撤離情況，輻射范圍為小河水閘周邊1.5 km。總體撤離思路按照防汛應(yīng)急體系流程實施。

3.2 警戒水位人員撤離方案

汛期新孟河水位達(dá)到警戒水位4.79 m時，洪水將對河道范圍內(nèi)所有施工單位工程區(qū)造成威脅，但是洪水水位不足以漫過施工圍堰，進(jìn)而影響施工生產(chǎn)生活區(qū)，此時，由常州市新北區(qū)新孟河延伸拓浚工程建設(shè)管理處通知所有施工單位必須采取相關(guān)措施，加強施工場地巡查，杜絕人員靠近水淹區(qū)域。當(dāng)發(fā)生人員受傷等情況時，由調(diào)度人員協(xié)調(diào)醫(yī)用物資進(jìn)行相應(yīng)處理，發(fā)現(xiàn)水位有上升趨勢或者其他險情，立即上報。同時可將部分施工人員調(diào)離低洼區(qū)，盡量在高程相對較高處進(jìn)行施工作業(yè)。如水位有急速上升趨勢，由各單位防汛領(lǐng)導(dǎo)小組指揮與其他部門配合，立即調(diào)離河道范圍內(nèi)所有施工人員，所有施工人員有序向高處撤離，具體撤退線路，各單位防汛領(lǐng)導(dǎo)小組提前開會商討，且下達(dá)至各部門，由各部門通知下屬施工隊，具體施工隊人員信息名單由各施工單位提前編制，并且精確核對，保證撤離時不落一人。新孟河河道特征水位如表1。

表1 新孟河河道特征水位

當(dāng)水位超4.79 m時，各搶險施工隊?wèi)?yīng)調(diào)度一切可以調(diào)度的資源，組織機(jī)械設(shè)備運輸度汛物資到生活區(qū)域周邊硬化道路，應(yīng)急救援人員使用編織袋裝滿黏土，在防洪度汛領(lǐng)導(dǎo)小組統(tǒng)一指揮下進(jìn)行生活區(qū)周邊硬化道路沿線堆碼，阻隔洪水向生活區(qū)域蔓延。在1 h內(nèi)將本單位所有人員撤退至安置點。安置點由各單位防汛領(lǐng)導(dǎo)小組事先確定，安置點在附近居民點的，需事先與村部溝通，商議協(xié)定，安置點在鎮(zhèn)上街道的，需事先與鎮(zhèn)政府溝通，商議討論可實施性。

4 結(jié) 語

隨著我國水利工程建設(shè)的逐步深入，四類閘最終會被報廢重建，在報廢之前，雖然有的還在發(fā)揮社會效益，但是水閘的安全管理問題不容忽視。本文以小河四類閘為例，簡述了四類閘存在的風(fēng)險問題，結(jié)合實際采取相關(guān)措施，制定了相關(guān)搶修方法，確保工程能安全度汛，為其他同類閘站管理提供借鑒。