外高橋泵閘安全現(xiàn)狀分析及除險加固措施探究

唐建強

上海市浦東新區(qū)水閘管理署，上海 浦東 201299

1 泵閘工程概況

外高橋泵閘位于浦東新區(qū)高橋鎮(zhèn)北，外環(huán)運河北端入長江口，距長江約300m，入口外側(cè)為碼頭港區(qū)。外高橋泵閘工程于1994 年3 月22 日開工建設(shè)，1995 年9 月28 日完工，至今已運行20 余年。外高橋泵閘由節(jié)制閘和泵站組成，采用“閘+泵”閘站布置型式。節(jié)制閘為鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)，1 孔，閘孔凈寬12m，閘門為直升式平面鋼閘門，采用QPQ2×25T 繩鼓式雙吊點啟閉機，節(jié)制閘引、排水量80m3/s。泵站采用臥式雙向軸流泵，共布置4 臺泵，單機流量7.5m3/s。

2 泵閘工程存在的問題

2.1 水工部分

泵閘主體結(jié)構(gòu)、內(nèi)外河翼墻結(jié)構(gòu)等防洪高程不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；節(jié)制閘、泵站、內(nèi)外河翼墻等抗滑穩(wěn)定不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；節(jié)制閘啟閉機房與泵站主廠房不均勻沉降明顯［1］。

2.2 水機部分

水泵葉輪室、葉輪有明顯銹蝕；導(dǎo)水錐明顯銹蝕，呈蜂窩狀；輪轂表面明顯銹蝕、汽蝕，水機工作效率降低明顯。

2.3 金結(jié)部分

節(jié)制閘閘門主梁應(yīng)力不滿足規(guī)范要求；閘門有明顯傾斜現(xiàn)象，側(cè)向止水老化，閘門右側(cè)有漏水現(xiàn)象，封水性能差［2］。

2.4 上下游河床部分

泵閘進、出水池，內(nèi)、外河河床均存在大量淤泥淤積現(xiàn)象。

3 泵閘安全問題的原因分析

3.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低

由于該水閘建設(shè)年代為90 年代，防洪標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)強度、主要建筑物的穩(wěn)定性、閘門結(jié)構(gòu)應(yīng)力等設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求。

3.2 設(shè)備自然老化

因設(shè)備已經(jīng)運行20 多年，加上水機設(shè)備無法經(jīng)常拆開保養(yǎng)，水機設(shè)備自然老化銹蝕嚴(yán)重。

3.3 周邊環(huán)境影響

泵閘建在長江口，該段泥沙較多，引水時帶入，致使泵閘外側(cè)附近沉淀大量泥沙；另由于外河側(cè)建有碼頭，致使外河側(cè)引排水截面變窄，導(dǎo)致外河側(cè)常年淤積。

4 工程除險加固措施

4.1 加高加固處理

水工結(jié)構(gòu)的除險加固內(nèi)容為站身加固改造、閘室加固改造、內(nèi)外河翼墻加高加固改造。站身加固改造為加高泵站墩墻、泵房外河側(cè)側(cè)墻至防洪高程。閘室加固改造為：加高節(jié)制閘外河側(cè)墩墻頂、節(jié)制閘外河側(cè)胸墻頂高程至防洪高程，拆除重建節(jié)制閘啟閉機房及啟閉平臺梁板結(jié)構(gòu)；對節(jié)制閘門槽埋件鑿除重建，并進行調(diào)直處理［3］；閘室內(nèi)外側(cè)重建止水結(jié)構(gòu)。內(nèi)外河翼墻結(jié)構(gòu)分為三種結(jié)構(gòu)，分別為扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)、懸臂式擋墻結(jié)構(gòu)及U 型墩墻結(jié)構(gòu)。針對扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)和懸臂式擋墻結(jié)構(gòu)段其加高加固方式為鑿除原結(jié)構(gòu)，保留主筋及其下部結(jié)構(gòu)，采用懸臂式擋墻高樁承臺結(jié)構(gòu)，恢復(fù)并加高擋墻頂高程至防洪高程，樁基采用鋼筋砼灌注樁；U 型墩墻結(jié)構(gòu)加高加固方式為采用在原臨土側(cè)墩墻上加高的方式。泵閘防洪加高加固部位施工均采用植筋工藝及澆筑混凝土的方式進行施工［4］。

4.2 水機設(shè)備除險

泵站土建結(jié)構(gòu)不拆除重建，僅進行加固，主要對主機組設(shè)備進行更換，盡量利用原混凝土進、出水流道，仍選用臥式軸流泵?？紤]到泵站出水側(cè)的長江口水體中含氯濃度較高，盡管出水側(cè)有閘門阻擋，但無法確保出水側(cè)水體不會滲漏到水泵內(nèi)，所以水泵需要具有一定的防止含氯濃度較高海水腐蝕的能力。臥式軸流泵的葉輪和泵軸采用不銹鋼材質(zhì)，其他部件選用球墨鑄鐵或碳鋼，連接螺栓和螺母等也采用不銹鋼。非不銹鋼材質(zhì)表面則采用可防海水腐蝕的涂料處理［5］。

4.3 金結(jié)設(shè)備除險

節(jié)制閘由于原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，各零部件均不同程度出現(xiàn)老化、銹蝕，閘門主梁結(jié)構(gòu)已不能滿足規(guī)范要求，需對閘門門葉進行更換，更換的閘門采用原閘門門型，為潛孔式平面直升門。同時更換相應(yīng)配套閘門啟閉設(shè)備卷揚式啟閉機。根據(jù)兩側(cè)閘墻傾斜現(xiàn)狀，對門槽進行拆除調(diào)整。閘門須作防腐處理，采用熱噴金屬加防護涂料的方式，先表面噴砂處理，再噴鋅處理，最后用涂料予以封閉。

4.4 河床清淤處理

對泵閘上下游河床進行清淤處理。為了避免損壞底板，內(nèi)外河泵房閘室、消力池、進出水池等部位清淤，采用水力沖挖機組；泵閘水下結(jié)構(gòu)以外疏浚建議采用液壓反鏟挖泥船。疏浚工藝流程可定如下：施工準(zhǔn)備→挖泥→裝駁外運→底泥處置。疏浚時，應(yīng)根據(jù)水位、水流流向、流速的變化情況，及時調(diào)整疏浚參數(shù)。疏浚時應(yīng)注意保護兩側(cè)護岸的安全，避免船只，機械直接撞擊護岸。液壓鏟斗或抓斗將挖出的底泥直接卸裝在泥駁上運至正規(guī)卸泥點。

5 結(jié)語

綜上所述，外高橋泵閘目前的安全狀況給工程管理造成很大困難，制約了工程的控制運行，需盡快采取工程性措施，消除泵閘存在的安全隱患，繼續(xù)發(fā)揮好泵閘在防洪、排澇、引清調(diào)度等方面的功能，在浦東新區(qū)的二次創(chuàng)業(yè)過程中，繼續(xù)發(fā)揮好社會、經(jīng)濟和環(huán)境生態(tài)綜合效益。