论文部分内容阅读
【摘 要】 水闸是承担着城市生活供水、工农业生产供水、防洪、防潮、排洪等多方面服务的重要基础设施，在社会经济发展中发挥着重要作用。本文探讨水闸病险成因及除险加固措施。
【关键词】 水闸；病险成因；除险加固；措施
引言：
我全国现有水闸大多建于20世纪50-70年代。这些水闸存在防洪标准低、工程质量差等通病；加上工程老化严重、管理维护不善等因素影响，造成病险水闸大量存在；据不完全统计，我国水闸病险比例高达2/3，对水闸存在的病险问题进行归类并分析成因，可对病险水闸的除险加固工作提供有益参考。
一、病险成因
1、水闸建设方面
工程设计、施工方面先天不足。限于当时的经济技术条件，很多水闸都是采取“边勘测、边设计、边施工”的方式修建的，存在工程设计仓促、施工方案不完善，设备配套不全等问题。由于修建年代较早，限于当时历史条件，一般设计标准较低，原有水闸设计标准达不到实际要求。
2、管理运行方面
水闸安全运行管理机制不健全。水闸的管理机制也是影响水闸安全运行的重要因素。由于运行管理机制不健全，限制了水闸的安全运行，暴露出诸多问题，主要表现在缺乏统一的归口监管，管理手段落后，技术力量薄弱，规章制度不健全。水闸维修管理资金短缺。长期以来，水闸工程存在“重建轻养”的现象。大部分水闸交付使用后，对水闸缺乏有效的运行管理机制，无法解决维修养护资金的筹措问题，而國家和地方又不能及时安排专项管理维修资金，特别是那些由乡镇管理的小型水闸，限于财力缺乏，更加无力投入足够的维修养护管理资金，导致运行期间出现的问题长期得不到解决，年复一年，积少成多。
3、自然损坏与自然灾害方面
工程自然损坏与自然灾害是水闸病险问题产生的主要原因之一。一方面，随着工程运用时间的延续，材料本身发生老化、变形、破坏。钢筋混凝土损坏是水闸普遍存在的病险问题。水闸工程钢筋混凝土结构内部钢筋受潮氧化过程产生巨大的体积力，致使混凝土破裂，而钢筋外露后又进一步生锈。有些水闸钢闸门锈蚀非常严重，钢结构和钢筋混凝土结构使用年限超过40年出现老化可认为是正常现象，而20世纪80年代以后修建的水闸也出现这些现象，主要是由于所处的环境条件（如海水侵蚀、雨雪侵蚀等）造成的。
4、使用年限方面
大量水闸已接近或超过设计使用年限。我国现有的水闸大部分运行已达30～50年，建筑物接近使用年限，金属结构和机电设备早已超过使用年限。经长期运行，工程老化严重，其安全性及使用功能日益衰退。据统计，全国大中型病险水闸中，建于20世纪50～70年代的占72%，建于80年代的占17%，建于90年代及以后的占11%。
二、险加固措施
（一）管理措施
1、建立良性循环的管理机制
要建立起适应市场经济运行的责任明确、管理科学的水闸管理机制；在加固工程前应确定实行建设与管理统筹结合的新型建设管理体制；要加强对水闸管理人员的培训，提高管理人员素质；要建立并严格遵守水闸管理和各项规章制度，使其早日走向科学化、规范化。
2、制定合理的方案
方案的适当与否决定工程的成败。正确的方案可以一次性彻底解决问题，而不当的方案不仅造成资金浪费还挫伤除险加固的积极性。要根据实际情况采取可行可靠的办法处理隐患。
（二）技术措施
1、外移新建
对一些水闸底板断裂、闸身倾斜严重、漏水量大、无法启闭等闸身结构严重损坏，难以通过大修来除险加固的危闸以及虽然水闸本身病害程度不大但结合标准塘建设，通过外移可以节省资金或根据城市防洪规划必须外移的水闸，采取外移重建的方案。
2、渗漏处理
水闸的渗漏包括闸底及闸侧渗漏，其处理的原则都是增长渗径，使渗透比降达到安全的要求。
①闸底渗漏：对于水闸上游铺盖破坏或闸身与铺盖之间水平止水破坏的可采取补做铺盖和重设水平止水的措施，施工一般在冬季枯水季节进行，水闸铺盖宜采用砼铺盖，对于浆砌块石铺盖当不均匀沉陷会引起浆砌裂缝漏水。对于本身渗径长度不够的，可以在上游铺盖前打防渗板桩，其材料可选用木板或钢筋砼板，通过打板桩不仅可以增长渗径起到防渗的作用，还可以降低闸底板的扬压力，有利于水闸的抗滑稳定。
②闸侧绕渗：引起水闸绕渗的原因一般是闸垟背后填土不密实或刺垟长度不够，因此当发生侧向绕渗时，一般可采取对闸垟背填土重新开挖或用冲抓锥造孔，回填黄土分层夯料，加深、接长刺垟的办法处理，另外如果渗水发生闸垟下游与翼垟的连接处，则说明原垂直止水已破坏，需重新做垂直止水。
3、防冲处理
水闸下游护坦、海漫及二岸护坡的冲刷是出江水闸的最普遍的现象，许多水闸都是年年冲年年修，年年修年年冲，浪费大量的人力、物力、财力。对于由于消力池设计达不到要求，未能充分消杀过闸水流的能量引起的冲刷，可以采取设置二道消力坎的办法来处理，以更加充分地消能，降低流速，减小冲刷。对于由于海漫干砌块石过小引起的局部冲刷，可采取抛大块石或砼四面面体的办法来处理，也可以采用少筋砼或埋石砼重新修建海漫，并在海漫末端设置抛石防冲槽或打板桩进行防冲。对于下游二岸也同样可以采取块石护坡的办法进行处理，在施工的时候一定要注意做好反滤垫层，以防止被水流淘空块石下面土体产生塌陷破坏。
4、启闭系统故障处理
启闭系统的故障主要分为输配电系统、柴油发电机、传动系统等等的故障。由于很多机电设备都已经到了使用年限，因此老化情况非常严重，在水闸的普查过程中，发现许多水闸的输电线已经老化，设备已是过时淘汰的产品，安全性、可靠性非常差，柴油发电机组经常出故障而且噪声非常大、效率很低，对于这些水闸的输配电及柴油发电机组最好的处理办法就是重新改造，一些重要的中型水闸还应该设专用变压器。 对于螺杆式启闭机，由于各传动部件磨损的原因，时间久了以后会由于间隙过大而产生振动，且在下闸的时候会产生不连续的冲击振动现象并伴有很响的杂声，另外还有螺杆压弯等现象，对此类异常现象的处理办法是根据实际情況进行大修或更新。由于缺乏必要的工具和对本身原理的了解不深，因此在进行大修时可请经验丰富的启闭机的生产厂家技术人员进行现场指导。
对于双吊点的卷扬式启闭机，经常由于二边松紧程度不一致，导致二边拉力不平衡产生闸门开启时卡阻，当出现这种问题的时候，如水闸本身的管理人员无法进行调整，最好请有经验的技术人员进行调整。另外对钢丝索每年都要进行检查保养、及时更换损坏的钢丝索，以免发生重大事故。
5、砼碳化及裂缝处理
有的水闸经过四、五十年的运行，许多砼构件都出现了严重碳化现象，如交通桥、工作桥、启闭机梁等等部位都有发生。对于砼碳化的处理，视碳化程度和部位，将碳化的砼全部凿去，尔后用高于原砼设计标号的砼进行修补加固，如外露的钢筋已产生锈蚀，须先除锈再进行处理，锈蚀严重可能影响到结构安全的，要通过计算换筋或重新更换构件。
对于砼和钢筋砼结构的裂缝，如不影响结构强度的可视裂缝大小分别采用水泥灌浆或化学灌浆，表面涂环氧砂浆处理，影响结构强度的应力裂缝和贯通裂缝则应凿开钢筋回填砼等方法补强，如系表面细微裂纹则可不予处理。
6、闸门漏水处理
闸门的漏水一般由闸门门板的破损，止水橡皮的老化及门槽的损坏引起，对于闸门门板的破损，如果损坏不大可以采用高一级标号的砼修补，如破损严重，如果是几块拼装的则可以换掉破损一块。对于止水橡皮老化的情况，则可以通过更换止水橡皮来处理。
有些中小型水闸没有设置检修闸槽及备用工作闸门，万一闸门损坏，可能引起严重的事故，因此对于这些水闸必须用切割机切出一道预备工作闸槽来，以防不测。
三、结语
水闸在灌溉、发电、供水等方面有着重要地位，一旦水闸工程出现病险，将直接影响到区域内人民的生产和生活，其可能造成的经济损失和社会影响之大是难以用数字估量的。因此，必须结合水闸的运行情况，找出存在的问题，及时对病险水闸进行除险加固。只有这样才能确保水闸安全可靠运行，才能发挥其应有的作用。
参考文献：
[1]朴哲浩，宋力.我国病险水闸成因及除险加固工程措施分析，水利建设与管理，2011.01
[2]李红健.温州市中小型病险水闸的原因分析及处理对策，温州水利网，2007
[3]徐俊.谷皮冲水闸除险加固工程设计，工程建设与设计，2012.07
【关键词】 水闸；病险成因；除险加固；措施
引言：
我全国现有水闸大多建于20世纪50-70年代。这些水闸存在防洪标准低、工程质量差等通病；加上工程老化严重、管理维护不善等因素影响，造成病险水闸大量存在；据不完全统计，我国水闸病险比例高达2/3，对水闸存在的病险问题进行归类并分析成因，可对病险水闸的除险加固工作提供有益参考。
一、病险成因
1、水闸建设方面
工程设计、施工方面先天不足。限于当时的经济技术条件，很多水闸都是采取“边勘测、边设计、边施工”的方式修建的，存在工程设计仓促、施工方案不完善，设备配套不全等问题。由于修建年代较早，限于当时历史条件，一般设计标准较低，原有水闸设计标准达不到实际要求。
2、管理运行方面
水闸安全运行管理机制不健全。水闸的管理机制也是影响水闸安全运行的重要因素。由于运行管理机制不健全，限制了水闸的安全运行，暴露出诸多问题，主要表现在缺乏统一的归口监管，管理手段落后，技术力量薄弱，规章制度不健全。水闸维修管理资金短缺。长期以来，水闸工程存在“重建轻养”的现象。大部分水闸交付使用后，对水闸缺乏有效的运行管理机制，无法解决维修养护资金的筹措问题，而國家和地方又不能及时安排专项管理维修资金，特别是那些由乡镇管理的小型水闸，限于财力缺乏，更加无力投入足够的维修养护管理资金，导致运行期间出现的问题长期得不到解决，年复一年，积少成多。
3、自然损坏与自然灾害方面
工程自然损坏与自然灾害是水闸病险问题产生的主要原因之一。一方面，随着工程运用时间的延续，材料本身发生老化、变形、破坏。钢筋混凝土损坏是水闸普遍存在的病险问题。水闸工程钢筋混凝土结构内部钢筋受潮氧化过程产生巨大的体积力，致使混凝土破裂，而钢筋外露后又进一步生锈。有些水闸钢闸门锈蚀非常严重，钢结构和钢筋混凝土结构使用年限超过40年出现老化可认为是正常现象，而20世纪80年代以后修建的水闸也出现这些现象，主要是由于所处的环境条件（如海水侵蚀、雨雪侵蚀等）造成的。
4、使用年限方面
大量水闸已接近或超过设计使用年限。我国现有的水闸大部分运行已达30～50年，建筑物接近使用年限，金属结构和机电设备早已超过使用年限。经长期运行，工程老化严重，其安全性及使用功能日益衰退。据统计，全国大中型病险水闸中，建于20世纪50～70年代的占72%，建于80年代的占17%，建于90年代及以后的占11%。
二、险加固措施
（一）管理措施
1、建立良性循环的管理机制
要建立起适应市场经济运行的责任明确、管理科学的水闸管理机制；在加固工程前应确定实行建设与管理统筹结合的新型建设管理体制；要加强对水闸管理人员的培训，提高管理人员素质；要建立并严格遵守水闸管理和各项规章制度，使其早日走向科学化、规范化。
2、制定合理的方案
方案的适当与否决定工程的成败。正确的方案可以一次性彻底解决问题，而不当的方案不仅造成资金浪费还挫伤除险加固的积极性。要根据实际情况采取可行可靠的办法处理隐患。
（二）技术措施
1、外移新建
对一些水闸底板断裂、闸身倾斜严重、漏水量大、无法启闭等闸身结构严重损坏，难以通过大修来除险加固的危闸以及虽然水闸本身病害程度不大但结合标准塘建设，通过外移可以节省资金或根据城市防洪规划必须外移的水闸，采取外移重建的方案。
2、渗漏处理
水闸的渗漏包括闸底及闸侧渗漏，其处理的原则都是增长渗径，使渗透比降达到安全的要求。
①闸底渗漏：对于水闸上游铺盖破坏或闸身与铺盖之间水平止水破坏的可采取补做铺盖和重设水平止水的措施，施工一般在冬季枯水季节进行，水闸铺盖宜采用砼铺盖，对于浆砌块石铺盖当不均匀沉陷会引起浆砌裂缝漏水。对于本身渗径长度不够的，可以在上游铺盖前打防渗板桩，其材料可选用木板或钢筋砼板，通过打板桩不仅可以增长渗径起到防渗的作用，还可以降低闸底板的扬压力，有利于水闸的抗滑稳定。
②闸侧绕渗：引起水闸绕渗的原因一般是闸垟背后填土不密实或刺垟长度不够，因此当发生侧向绕渗时，一般可采取对闸垟背填土重新开挖或用冲抓锥造孔，回填黄土分层夯料，加深、接长刺垟的办法处理，另外如果渗水发生闸垟下游与翼垟的连接处，则说明原垂直止水已破坏，需重新做垂直止水。
3、防冲处理
水闸下游护坦、海漫及二岸护坡的冲刷是出江水闸的最普遍的现象，许多水闸都是年年冲年年修，年年修年年冲，浪费大量的人力、物力、财力。对于由于消力池设计达不到要求，未能充分消杀过闸水流的能量引起的冲刷，可以采取设置二道消力坎的办法来处理，以更加充分地消能，降低流速，减小冲刷。对于由于海漫干砌块石过小引起的局部冲刷，可采取抛大块石或砼四面面体的办法来处理，也可以采用少筋砼或埋石砼重新修建海漫，并在海漫末端设置抛石防冲槽或打板桩进行防冲。对于下游二岸也同样可以采取块石护坡的办法进行处理，在施工的时候一定要注意做好反滤垫层，以防止被水流淘空块石下面土体产生塌陷破坏。
4、启闭系统故障处理
启闭系统的故障主要分为输配电系统、柴油发电机、传动系统等等的故障。由于很多机电设备都已经到了使用年限，因此老化情况非常严重，在水闸的普查过程中，发现许多水闸的输电线已经老化，设备已是过时淘汰的产品，安全性、可靠性非常差，柴油发电机组经常出故障而且噪声非常大、效率很低，对于这些水闸的输配电及柴油发电机组最好的处理办法就是重新改造，一些重要的中型水闸还应该设专用变压器。 对于螺杆式启闭机，由于各传动部件磨损的原因，时间久了以后会由于间隙过大而产生振动，且在下闸的时候会产生不连续的冲击振动现象并伴有很响的杂声，另外还有螺杆压弯等现象，对此类异常现象的处理办法是根据实际情況进行大修或更新。由于缺乏必要的工具和对本身原理的了解不深，因此在进行大修时可请经验丰富的启闭机的生产厂家技术人员进行现场指导。
对于双吊点的卷扬式启闭机，经常由于二边松紧程度不一致，导致二边拉力不平衡产生闸门开启时卡阻，当出现这种问题的时候，如水闸本身的管理人员无法进行调整，最好请有经验的技术人员进行调整。另外对钢丝索每年都要进行检查保养、及时更换损坏的钢丝索，以免发生重大事故。
5、砼碳化及裂缝处理
有的水闸经过四、五十年的运行，许多砼构件都出现了严重碳化现象，如交通桥、工作桥、启闭机梁等等部位都有发生。对于砼碳化的处理，视碳化程度和部位，将碳化的砼全部凿去，尔后用高于原砼设计标号的砼进行修补加固，如外露的钢筋已产生锈蚀，须先除锈再进行处理，锈蚀严重可能影响到结构安全的，要通过计算换筋或重新更换构件。
对于砼和钢筋砼结构的裂缝，如不影响结构强度的可视裂缝大小分别采用水泥灌浆或化学灌浆，表面涂环氧砂浆处理，影响结构强度的应力裂缝和贯通裂缝则应凿开钢筋回填砼等方法补强，如系表面细微裂纹则可不予处理。
6、闸门漏水处理
闸门的漏水一般由闸门门板的破损，止水橡皮的老化及门槽的损坏引起，对于闸门门板的破损，如果损坏不大可以采用高一级标号的砼修补，如破损严重，如果是几块拼装的则可以换掉破损一块。对于止水橡皮老化的情况，则可以通过更换止水橡皮来处理。
有些中小型水闸没有设置检修闸槽及备用工作闸门，万一闸门损坏，可能引起严重的事故，因此对于这些水闸必须用切割机切出一道预备工作闸槽来，以防不测。
三、结语
水闸在灌溉、发电、供水等方面有着重要地位，一旦水闸工程出现病险，将直接影响到区域内人民的生产和生活，其可能造成的经济损失和社会影响之大是难以用数字估量的。因此，必须结合水闸的运行情况，找出存在的问题，及时对病险水闸进行除险加固。只有这样才能确保水闸安全可靠运行，才能发挥其应有的作用。
参考文献：
[1]朴哲浩，宋力.我国病险水闸成因及除险加固工程措施分析，水利建设与管理，2011.01
[2]李红健.温州市中小型病险水闸的原因分析及处理对策，温州水利网，2007
[3]徐俊.谷皮冲水闸除险加固工程设计，工程建设与设计，2012.07