淺談水閘除險加固設(shè)計

周將

（九江市水利電力規(guī)劃設(shè)計院）

淺談水閘除險加固設(shè)計

周將

（九江市水利電力規(guī)劃設(shè)計院）

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各項資源的濫砍濫伐現(xiàn)象較為嚴(yán)重，特別是在北方地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)洪災(zāi)、旱災(zāi)等自然災(zāi)害，嚴(yán)重影響灌溉和交通的正常運行，因此，如何加固水閘除險加固設(shè)計、控制水情成為國內(nèi)相關(guān)部門以及社會科研學(xué)者探討的話題之一。而水閘底板部位是水閘除險加固的重要環(huán)節(jié)，長期以來國內(nèi)相關(guān)科研學(xué)者一直被此類問題所困擾，百思不得其解，不能找到實用的解決辦法，不但影響水閘工程工作順利進(jìn)行，在一定程度上影響國家建筑形勢和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

水閘；除險加固設(shè)計；措施及策略

隨著濫砍濫伐的現(xiàn)象日益加重，洪災(zāi)、旱災(zāi)等自然災(zāi)害無法得到有效地控制，更無法在險情發(fā)生時提供有力的技術(shù)支持，因此，國家對水閘除險加固設(shè)計進(jìn)行有效的改革是符合國情和國家走可持續(xù)發(fā)展道路的重要措施之一。在設(shè)計方面嚴(yán)格要求根據(jù)地域的地貌特征、地質(zhì)條件和水文、施工、管理等因素進(jìn)行衡量，以此設(shè)計出更加完善、有效的設(shè)計方案，認(rèn)真研究、合理布置。

1 水閘的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

水閘設(shè)計一般分為：結(jié)構(gòu)設(shè)計、消能防沖設(shè)計、防滲排水設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計一般在水閘工程結(jié)構(gòu)布置的過程中，中心線要與河道中心線保持同一水平位置上，在保證建筑建設(shè)期間既美觀、合理的同時，更要保證一定的成本效益和經(jīng)濟(jì)效益。閘孔和寬度要形成統(tǒng)一形式，保持美觀的外形，使水閘在運行的過程中充分發(fā)揮積極的除險、控制水情的作用。

在水閘的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式上，一般都是對閘定進(jìn)行高程設(shè)計，不僅可以起到擋水的作用，還可以保證泄水工作的順利進(jìn)行，而在擋水的過程中，水位不能低于正常蓄水水位。泄水時不能低于水閘在洪水警戒線上的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，若水情處在枯水期，不僅影響河道流量，還會對水閘底板設(shè)計造成影響，一般的水閘流態(tài)通常分為兩種：①泄流期間水流由于不受阻力的影響，形成堰流現(xiàn)象；②泄流時由于閘門的阻擋現(xiàn)象，極為容易出現(xiàn)孔流現(xiàn)象，因此，在對水閘進(jìn)行除險加固設(shè)計的過程中，一定要根據(jù)地域的地理環(huán)境、地貌、地質(zhì)的不同要求進(jìn)行合理、妥善的設(shè)計[1]。

1.2 消能防沖設(shè)計

相比于水閘的機(jī)構(gòu)設(shè)計來講，消能防沖設(shè)計較為復(fù)雜，影響因素較多，所以在控制消力池的過程中，要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的分析上游和下游之間的水位差、過閘流量寬度、下游水深以及空疏、寬度等因素，不僅能夠增加調(diào)度過程中的操作靈活，還能保證一定程度的安全性。

1.3 防滲排水設(shè)計

為了加強(qiáng)對防滲排水的設(shè)計符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計的過程中，要在離閘室上游存在鋼筋混內(nèi)景圖加固防滲墻，再在墻體兩側(cè)以及混凝土擋土墻下設(shè)計高壓旋噴防滲墻，以此保證防滲排水工作的穩(wěn)定性和堅固性。根據(jù)排水流量進(jìn)行科學(xué)化、精準(zhǔn)化的計算并收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而保證滲透過程中的穩(wěn)定效果。

2 國內(nèi)水閘除險加固設(shè)計方案

2.1 溢流壩除險設(shè)計

國內(nèi)對水閘出現(xiàn)加固設(shè)計方案一般分為三種，分別是溢流壩除險設(shè)計、沖砂閘除險設(shè)計和進(jìn)水閘除險設(shè)計方案。由于混凝土不具備抗凍還會產(chǎn)生一定的碳化深度的特性，因此在溢流壩進(jìn)行除險設(shè)計工程中，施工單位要及時鑿除一部分混凝土，確保工程施工的順利進(jìn)行，合理、有效地利用低流消能方式，強(qiáng)化溢流壩下游防沖措施。在洪災(zāi)發(fā)生巨量洪水的期間，要對原溢流壩進(jìn)行調(diào)整，因為消能方式與洪水之間會相互要影響，從而產(chǎn)生許多變化，因此，設(shè)計單位和施工單位要利用計算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)手段，將壩體基礎(chǔ)下流水方向的長度進(jìn)行加長冰準(zhǔn)確計算，從而滿足國內(nèi)設(shè)計和施工的標(biāo)準(zhǔn)。在延長溢流壩前緣長度后，價款下游堤壩基礎(chǔ)建設(shè)，保證上游壩面的垂直角度，從而實現(xiàn)各個區(qū)域?qū)喔鹊男枨骩2]。

2.2 沖砂閘除險設(shè)計

在國內(nèi)眾多水利工程設(shè)計和施工單位中，很少設(shè)計并應(yīng)用于實際工程中，由于沖砂閘設(shè)計較小，所以，在面臨汛期高峰時，不僅不能滿足排砂需求，還會出現(xiàn)嚴(yán)重的淤積現(xiàn)象以及河床抬高現(xiàn)象，不能實現(xiàn)消能防沖的作用，不符合國內(nèi)相關(guān)水閘設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。比如，沖砂閘的垂直水流方向和角度為13m，為了實施除險加固，那么就必須對沖砂閘底板的水流方向長度設(shè)計為5m，因此，沖砂閘除險設(shè)計無法在國內(nèi)水利工程中廣泛應(yīng)用。一般情況下，沖砂閘底板的高程與原沖砂閘底板高程保持在同一位置和高度上，由于沖砂閘孔數(shù)一直不變，在保證符合國家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的情況下，就要慎重選擇溢流壩在河道中發(fā)生水?dāng)嗟拿娣e，不僅浪費國家財力、物力，更不利于實現(xiàn)人行通道。

2.3 進(jìn)水閘除險設(shè)計

進(jìn)水閘除險設(shè)計一般由金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如果面臨汛期高峰時，原進(jìn)水閘就不能持續(xù)運行狀態(tài)，必須對進(jìn)水閘增高。由于對進(jìn)水閘反復(fù)利用，再機(jī)上長期運行，致使其表面的混凝土和其它粗骨料嚴(yán)重滑落，導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土裂縫等現(xiàn)象。因此在進(jìn)行進(jìn)水閘除險設(shè)計的過程中，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，及時拆除進(jìn)水閘的啟閉機(jī)以及閘墩。為了使水閘基地應(yīng)力可以滿足一定條件和符合國家水閘設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，首先將水閘底板進(jìn)行合理鑿除，然后按比例增加和減少混凝土的高程變化，形成新的水閘底板錢，保證石底板與基巖之間的基礎(chǔ)形式，上層為開關(guān)設(shè)備平臺，下層為人員檢修平臺[3]。

3 加強(qiáng)水利工程施工質(zhì)量的措施

3.1 加強(qiáng)對水閘施工質(zhì)量的控制和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

作為工程施工階段最為關(guān)鍵環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，施工單位應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)、地貌等環(huán)境因素進(jìn)行實際情況分析，從而制定合理、有效的施工方案和應(yīng)急預(yù)備方案，并且嚴(yán)格控制工程的施工質(zhì)量。建立專業(yè)的施工檢測部門，對邊坡水平位置、沉降、應(yīng)力等進(jìn)行實時監(jiān)測，并收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，避免監(jiān)測資料由于設(shè)計不足或缺陷造成的數(shù)據(jù)失準(zhǔn)性，以此確保工程安全。建立健全的施工質(zhì)量管理制度，使施工技術(shù)人員可以相互監(jiān)督，以此進(jìn)一步確保工程的施工安全，提高水閘的有效利用率，擴(kuò)大工程的投資效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益[4]。

3.2 建立有效、健全的管理制度

由于水閘在運行的過程中，消耗的能源量較為龐大，因此必須建立有效、健全、完整的運行管理制度，以此保證下游水在消力池范圍內(nèi)不使水流失控擴(kuò)散，進(jìn)而避免發(fā)生水流偏流，所以在除險水閘設(shè)計加固的過程中，更要提高水閘運行管理制度，充分發(fā)揮水閘消能的功效和設(shè)施的安全。一般建設(shè)水閘的過程中，需要進(jìn)行爆破作業(yè)較多，很容易造成爆破失控的現(xiàn)象，因此施工現(xiàn)場應(yīng)加強(qiáng)對爆破材料的監(jiān)控和管理，施工單位應(yīng)根據(jù)各項施工制定具體施工細(xì)節(jié)，確立安全責(zé)任范圍，避免混亂作業(yè)，加強(qiáng)對高空墜物的管理，做好排水和截水等輔助措施的安排，強(qiáng)化施工期間安全施工的效率，減少水對邊坡穩(wěn)定等破壞性的影響。

4 結(jié)束語

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加強(qiáng)水閘除險加固設(shè)計理念，強(qiáng)化水閘除險加固工程質(zhì)量是國內(nèi)水利工程可以健康、良好發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是國家迎合世界主流形式，推展國家經(jīng)濟(jì)增長的主要表現(xiàn)途徑之一。因此，實施并加強(qiáng)除險加固設(shè)計不僅保障工程的安全性，還能為國家創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。所以，國內(nèi)設(shè)計部門必須根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)深入研究，從而找到解決問題的最佳方案。

[1]何鮮峰.水閘系統(tǒng)可靠性評價理論及其應(yīng)用[D].鄭州大學(xué)，2005.

[2]卡米力江·亞森.淺談水庫除險加固工程壩基防滲方案的設(shè)計[J].內(nèi)蒙古水利，2014（05）：20～21.

[3]李凱.淺談水閘工程安全評價的必要性及理論研究[J].綏化學(xué)院學(xué)報，2015，09：155～156.

[4]李永強(qiáng).水利講壇第二十四講：病險水閘除險加固設(shè)計要點[J].中國水利，2010（14）：68～70.

TV698.22

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1004-7344（2016）15-0122-02

2016-5-12

周將（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事水利水電設(shè)計工作。