濟南市引黃涵閘安全隱患分析及建議

宋志法，李耀輝，宋喚汶

（1.山東省水利工程局，山東濟南 250014；2.濟南天橋黃河河務(wù)局，山東濟南 250000；3.濟南歷城黃河河務(wù)局，山東濟南 250000）

濟南市引黃涵閘安全隱患分析及建議

宋志法1，李耀輝2，宋喚汶3

（1.山東省水利工程局，山東濟南 250014；2.濟南天橋黃河河務(wù)局，山東濟南 250000；3.濟南歷城黃河河務(wù)局，山東濟南 250000）

通過分析濟南市引黃涵閘出現(xiàn)的問題及其主要原因，結(jié)合除險加固過程中的主要做法,提出了可行的建議措施。

引黃涵閘；安全問題；措施建議

黃河下游濟南河段自1966年在章丘市土城子險工建成第一座引黃閘以來，到現(xiàn)在濟南市已建引黃涵閘11座，設(shè)計引水225 m3/s，年均引用黃河水近5億m3左右，累計引黃河水117億m3，為濟南市經(jīng)濟和社會發(fā)展提供了有力的支撐。據(jù)統(tǒng)計，這些涵閘工程均為穿堤涵洞式結(jié)構(gòu)。一般洞身深埋黃河防洪大堤以下14.74～13.32 m，黃河防洪大堤堤基為淤積性沙土，閘基礎(chǔ)沉降比較嚴(yán)重、工程設(shè)備自然銹蝕等，致使工程存在比較多的安全問題：洞身由于沉降氣蝕等作用止水損壞較為嚴(yán)重，有的工程洞身斷裂；閘門進口部位的金屬構(gòu)件銹蝕，影響閘門的啟閉運行，工程的安全性、適用性和耐久性下降，功能得不到正常發(fā)揮，甚至產(chǎn)生安全隱患。

1 主要問題及成因分析

1.1 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低

統(tǒng)計資料顯示，由于引黃涵閘建設(shè)年代久遠，工程建設(shè)時設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，工程結(jié)構(gòu)特殊要求部位的材料性能、建造技術(shù)都沒有達到工程運用年限和環(huán)境要求的耐久性和強度要求。如進水口等特殊部位的混凝土防凍融，工程建設(shè)時設(shè)計沒有要求，新的設(shè)計規(guī)范對混凝土的防凍要求較高。工程建設(shè)時鋼筋的保護層厚度不低于3 cm，新的規(guī)范要求不低于4 cm等。這造成了沒有經(jīng)過特殊處理或者已經(jīng)經(jīng)過處理但達不到耐久性要求，構(gòu)成了先天不足。

1.2 涵閘個別部位破壞嚴(yán)重

濟南市涵閘工程建成應(yīng)用已有30年以上的6座，涵洞穿過黃河大堤的部位比較長，而黃河大堤是梯形結(jié)構(gòu)，大堤臨、背河坡度均為1∶3，坡度偏陡，洞身承受的土壓力中間大兩邊小，壓差較大，致使洞身沉陷不均勻。尤其是在兩節(jié)洞身的連接處，不均勻沉陷值更大，以致于將洞身連接處的止水拉斷。滲水在此處洇入大堤內(nèi)部，構(gòu)成險點，常此以往，就會直接破壞防洪大堤。還有的涵閘，涵洞分節(jié)長，洞身的兩端和中間部位的沉陷差過大，折裂洞身，危險性更大。如改建以前的濟南市原邢家渡引黃閘工程，在1992-06-06涵洞清淤后檢查時發(fā)現(xiàn)，閘門邊柱和底部墩墻與地板相連的裂縫3條，縫寬0.5～1 mm，并有清水和游離鈣質(zhì)在縫內(nèi)滲出、止水脫落，致涵閘洞身斷裂。為了防汛安全，采用了將斷裂部位重新做止水，灌注高性能混凝土加固的臨時除險加固措施，防汛時期按照嚴(yán)防死守的要求制訂了預(yù)案，預(yù)籌各種確保安全度汛的措施，確保了防汛安全。2000年，在沒有達到設(shè)計使用年限的情況下，不得已進行了改建。據(jù)統(tǒng)計和改建以前的邢家渡閘建設(shè)年代相同的涵閘還有2座，尤其需要特別關(guān)注。

1.3 涵閘工程金屬構(gòu)件耐久性不足

黃河引黃涵閘工程金屬構(gòu)件比較多，且大都處于關(guān)鍵部位，對保證涵閘工程安全運用至關(guān)重要。經(jīng)過檢查統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，金屬構(gòu)件存在三方面的問題，危及涵閘運行安全：一是受工程建造時技術(shù)條件限制，防腐措施不力，構(gòu)件銹蝕十分嚴(yán)重。比如閘門的導(dǎo)輪，止水槽鋼，工程建設(shè)時雖然進行了防腐處理，但當(dāng)時防銹漆阻銹期達不到涵閘使用年限，除此以外沒有采取其他的防銹蝕的措施。有的涵閘閘門導(dǎo)輪銹蝕已經(jīng)起不到導(dǎo)向作用，止水效果下降，涵閘漏水。一旦遭遇黃河大水，必然構(gòu)成不安全因素。歷史上因涵閘漏水和不能正常啟閉造成涵閘失事的險情并不鮮見。

2 處理措施和建議

2.1 加強工程檢查和觀測

黃河引黃涵閘工程主體深埋堤下，啟閉應(yīng)用頻率高，具有隱蔽性。針對這一特點，建議在觀測檢查方面，每年汛前都要對閘進行清淤后檢查，檢查時要自閘首開始，沿涵洞工程全部過程進行錄像記錄。發(fā)現(xiàn)異常進行重點的分析，必要時進行無傷探測觀測或超聲波探測，驗證工程結(jié)構(gòu)的安全性。把這些問題按照工程部位、問題類別分類統(tǒng)計分析，查找發(fā)生的原因。對工程的沉降，除按照現(xiàn)行的規(guī)定每年觀測一次外，一般年份要增加汛后觀測，遇到發(fā)生洪水時，洪水過后需要觀測一次。將歷次的觀測值繪制曲線圖對比分析，甄別沉降量變化是否異常和發(fā)生的部位。為了保證工程觀測檢查的有效性，實行檢查責(zé)任制，每次都要有責(zé)任人，每項觀測記錄等資料都要有觀測人和責(zé)任人簽字后存檔備查。檢查分析完成后，撰寫觀測情況報告，向管理單位和防汛責(zé)任單位報告。報告中對發(fā)現(xiàn)的問題要提出處理意見，建立涵閘工程檢查數(shù)據(jù)庫，適時更新。

2.2 應(yīng)用新技術(shù)進行除險加固

針對閘門進口水頭作用力大，凍融循環(huán)次數(shù)多的特點，建議將損壞部位鑿除，用高強度混凝土進行修補，修補混凝土拌和時按照防凍要求，添加引氣劑，使混凝土表面的含氣量達到設(shè)計規(guī)范要求。閘門導(dǎo)論等構(gòu)件采用高強度耐銹蝕的合金材料替代普通金屬材料達到安全使用,耐久性達到要求，為了增加洞身和進水口的耐久性，建議這些部位采用統(tǒng)一的金屬材料，以減小電位差。

2.3 對金屬構(gòu)件進行防腐處理

對于涵洞部位的金屬構(gòu)件，由于長期處于水下環(huán)境，正在使用的構(gòu)件可以在清淤檢查以后，除銹涂刷環(huán)氧瀝青和聚氨酯防腐劑等防腐層；需要更換的部件，除選擇耐腐蝕的構(gòu)件材料外，盡可能的用電化學(xué)的陰極（犧牲陽極）防護，費用低、效果好。

2.4 嚴(yán)格控制鋼筋保護層厚度

鋼筋混凝土工程的破壞，多由鋼筋保護層破壞誘發(fā)鋼筋銹蝕從而使構(gòu)件強度降低。涵閘工程原來的設(shè)計鋼筋保護層一般較小，而且表層混凝土沒有特殊處理，一旦該部位出現(xiàn)細微裂縫，在高水頭的壓力下，水很容易滲入鋼筋周圍，鋼筋銹蝕在所難免。為此，每年應(yīng)不少于2次檢查鋼筋混凝土表面，發(fā)現(xiàn)裂縫，即可鑿除表面（深度不少于50 mm），裸露的鋼筋外涂富鋅環(huán)氧等防腐層?；炷列扪a時用高強混凝土，摻加阻銹劑，修補完成后，濕潤養(yǎng)護不少于21 d。

2.5 對特殊涵閘制定安全措施

統(tǒng)計表顯示北店子、老徐莊引黃閘已經(jīng)達到設(shè)計使用年限；楊莊、胡家岸、土城子、葛家店引黃涵閘已經(jīng)接近設(shè)計使用年限。這些工程不同程度的存在安全隱患。尤其是涵閘工程常年處于水下，工作狀態(tài)變化在沒有特殊方法的時候，很難發(fā)現(xiàn)。工程位居黃河防洪堤防險工段的最前沿，一旦遭遇大洪水，造成的危害是無法估量的。為此，建議對這些涵閘根據(jù)各自的特殊情況制定安全度汛措施方案，按照一定的程序進行專家審定，批復(fù)后施行。方案中對洪水時防汛隊伍的設(shè)防，在目前一個防汛班的基礎(chǔ)上，增加機動力量。防汛料物儲備，也要增加適于涵閘搶險的物料。比如，堵漏的土工布、潛水設(shè)備等。

3 結(jié)語

引黃涵閘工程安全事關(guān)國計民生的大計，在工程建造早，安全性能存在問題與不足的前提下，加強工程觀測和檢查頻率、實行檢查責(zé)任制是確保險點隱患早發(fā)現(xiàn)、早處理的關(guān)鍵；用更強的措施防護是確保安全的必要條件，對于特殊部位采用防凍、防腐、補強處理是至關(guān)重要的有效方法。除此以外，對于有“一處涵閘、一個險點”說法的引黃涵閘工程，制定專門安全度汛措施方案，汛期進行重點防守也是不可或缺的保障措施。

（責(zé)任編輯 趙其芬）

TV66

B

1009-6159（2014）-11-0028-02

宋志法（1987—），男，助理工程師