水闸除险加固技术研究

　　张荣国张绪亮王金远
　　摘要：本文针对病险水闸存在的问题，提出了加固改造的具体措施和方法。
　　关键词：水闸；除险加固
　　工程实践表明，水闸除险加固改造措施，对于有的水闸除险加固改造是成功的，而对有的水闸除险加固改造的效果则较差，这说明水闸的除险加固改造措施的选择，必须综合考虑水闸工程的特殊性和技术措施的局限性及其适用范围。具体水闸的除险加固改造措施，应根据水闸产生病害的部位、原因、工程地质特点等，经综合分析后确定。
　　一、水闸除险加固改造的内容
　　水闸除险加固改造的内容，按照其部位可分为：地基与基础工程加固、防渗与排水设施加固、消能与防护设施加固、岸边墙与翼墙的加固、水闸主体闸室的加固、水闸混凝土工程加固、水工闸门的加固改造、水闸的冻害防治措施等。
　　二、水闸除险加固改造的主要措施
　　在水闸工程除险加固改造措施方面，针对病险水闸的问题和原因，充分考虑新材料、新工艺和新技术的应用，提出以下水闸除险加固改造措施和建议。
　　（一）对于工程等级、防洪标准及设计流量不满足要求，但主体结构基本完好的水闸：尽量考虑保留原闸室，按规划批复的工程规模、工程等级、设计流量及设计水位、防洪标准，通过加高或增扩闸孔来提高过流能力，其余附属设施相应进行加固改造。
　　（二）对于闸室整体稳定不满足规范要求、地基承载能力不足的水闸：可根据地基土体的性质采用灌注式水泥砂浆或高压喷射水泥灌浆、振动冲击加密等措施提高地基承载力。对已发生不均匀沉降而影响闸门运行的，可采用压密灌浆，用高压浓浆液抬动土体及水闸基础，恢复闸底高程。对由于消能工程失效、产生溯源冲刷造成的水闸基础淘空，需回填砂砾料，采用防渗墙围封后进行高压喷射水泥灌浆，或拆除局部淘空部位结构，回填处理再予以恢复。
　　（三）对于水闸基础和两岸渗流稳定复核不满足要求的水闸：可通过增加水平和垂直防渗长度、修复或增设渗流段排水反滤设施等措施进行处理。增加水平防渗长度的方式主要为加长上游防渗铺盖，修补上游防渗铺盖的裂缝和止水。增设垂直防渗的方式主要为补做或增设防渗帷幕，设置高压喷射水泥防渗墙、搅拌桩水泥防渗墙、塑性黏土防渗墙等。对于地基脱空的情况，需采取水泥灌浆或黏土灌浆措施保证地基与底板紧密接触，避免接触渗流进一步破坏。尤其对淤泥质地基的桩基基础应定期监测脱空情况，及时进行灌浆处理。对于涵闸两侧的渗流破坏，应改造上下游翼墙或在岸边墙背后增设刺墙增大渗流断面。
　　（四）对于结构老化、混凝土碳化损害严重的水闸：如果是碳化深度过大、钢筋锈蚀明显且危及结构安全的构件，要拆除重建。如果局部碳化深度大于钢筋保护层厚度或局部的疏松剥落，应凿除碳化层，对锈蚀严重的钢筋进行除锈处理，并根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋，再采用高强砂浆或混凝土修补。如果碳化深度小于钢筋保护层厚度，可采用高强砂浆或混凝土修补或用优质涂料封闭。对于表面裂缝，可以表面凿槽，采用预缩水泥砂浆、丙乳砂浆、防水快凝砂浆或环氧砂浆进行修复。对于有防渗要求的结构或贯穿性裂缝，可采用凿槽封闭、再钻孔进行水泥灌浆或化学灌浆的方法进行处理。
　　（五）对于涵闸下游消能防冲刷设施不完善、损毁严重的水闸：要分析研究损毁的具体原因，有针对性地改造或恢复消能设施。设计单位宽度流量过大是消能防冲刷设施损毁的主要原因之一，在合理设计单位宽度流量的条件下，可加长、加深闸后消力池，使水跃发生在消力池内或在护坦（消力池）末端增設钢筋混凝土防冲刷齿墙。修复下游冲毁的海漫和护坡，设置较深的防冲槽；增大海漫长度、宽度、厚度、扩散角或加设柳石枕、柴排等防冲设施，使其满足消能防冲要求。
　　（六）对于河道淤积严重的水闸：应根据工程经验及水工模型试验，合理设置挡沙、冲沙等设施，制定科学合理的引水冲沙、束水冲沙方式，或通过清淤减轻上、下游河道淤积。
　　（七）对于闸门锈蚀、启闭机和电气设施落后老化的水闸：可根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（DLT8352003）、《水利水电工程金属结构报废标准》（SL2261998）进行安全检测后进行更新改造，更换闸门、启闭机和电器设施或予以报废。
　　（八）对于水闸抗震不满足规范要求的水闸：液化地基可设置防渗墙围封和水泥粉喷桩基以及水泥灌浆，强化地基的整体稳固性，防止地基失稳。软土震动沉陷可采用桩基础结合水泥灌浆加以处理。涉及建筑物结构安全时，改造闸室及上部结构型式，使其满足抗震规范要求。
　　（九）对于管理设施不完善，安全监测设施缺失等问题，应根据水闸运行管理标准要求，恢复或完善安全监测、管理用房等必要的设备、设施，确保水闸安全运行。