阜寧腰閘病險工程成因及處置措施分析

嚴凱，高民望，陳劍，項德銀

（江蘇省灌溉總渠管理處，江蘇 淮安 223200）

水閘在我國生產(chǎn)生活中起著舉足輕重的作用，不僅為城市和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)著無窮無盡的水資源，而且在防洪、排澇中扮演著重要角色。隨著社會發(fā)展水平的逐步提高，工程的安全和穩(wěn)定運行成為必需。由于國內(nèi)大多數(shù)的水閘都是在20世紀中期才建成的，在技術(shù)和經(jīng)費等諸多因素的制約下，容易出現(xiàn)許多水閘質(zhì)量或者管理上的問題，這些問題不僅會對工程的日常運行管理造成一定的負面作用，還會對工程安全造成很大的隱患。

阜寧腰閘位于阜寧縣境內(nèi)陳集鎮(zhèn)閘東村與蘆蒲鎮(zhèn)范蕩村交界的蘇北灌溉總渠上，是總渠上繼洪澤高良澗閘、淮安運東閘之后的第三級水工節(jié)制閘，2級建筑物，設(shè)計抗震烈度為6度。該閘始建于1956年12月，建成于1957年5月。因原閘址處為粉質(zhì)黏土地基，土質(zhì)較松軟，建閘時換用沙土地基。

閘身為輕型框架矩形箱式涵洞結(jié)構(gòu)，兩側(cè)各設(shè)三節(jié)空箱岸墻，靠近閘身的兩側(cè)第一節(jié)空箱岸墻內(nèi)各設(shè)2臺容量為125kW的立式水輪發(fā)電機組。閘身分7塊底板，底板長18.0m，三孔一聯(lián)，共21孔，每孔凈寬米，設(shè)計流量為800m3/s。閘門為平面直升鋼質(zhì)門式，分上下扉門，其中下扉門用于控制涵洞過流，上扉門兼作胸墻，在行特大洪水時開啟使用，用于控制洞頂過流。下扉門配21臺QP-1×160kN卷揚式啟閉機，上扉門啟閉較少，采用5t電動葫蘆起吊。

阜寧腰閘已建成使用65年，工程質(zhì)量變差、沉降量大、老化嚴重，雖經(jīng)多次加固，仍存在較大安全隱患。根據(jù)《水閘安全評價導(dǎo)則》（SL214-2015）5.0.3條規(guī)定，評定防洪標(biāo)準為A，工程質(zhì)量、滲流安全、結(jié)構(gòu)安全、金屬結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備等均為C，綜合評定阜寧腰閘工程安全類別為4類閘。

1 病險水閘的成因分析

（1）歷史原因。由于工程建設(shè)時施工技術(shù)和施工水平有限、施工技術(shù)水平較低、施工技術(shù)人員對水患的了解不夠、施工水閘用的原材料質(zhì)量不達標(biāo)、施工方法落后等多種因素造成了許多水閘的“三邊”施工，既要勘測又要設(shè)計，又要進行施工，造成了施工水平較低、防洪水平較低、無法適應(yīng)現(xiàn)場需要。

（2）自然原因。由于淤積、地震、洪水、海嘯等自然條件，會對水閘的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的損傷，從而導(dǎo)致水閘的表層出現(xiàn)裂縫，除此之外，人為的非理性活動對水體環(huán)境的破壞，也會對水閘的構(gòu)造產(chǎn)生負面的作用，加速水閘的老化。

（3）技術(shù)原因。因為建造年代太過久遠，建筑的強度、抗沖擊能力、防洪標(biāo)準以及總體的穩(wěn)定程度都無法滿足目前的需要。在建造水閘前，必須進行大規(guī)模的測量，采集大量的水文數(shù)據(jù)，精確地進行洪水的預(yù)測，以決定水閘的設(shè)計標(biāo)準。但由于當(dāng)時的技術(shù)和經(jīng)濟狀況，沒有做好充分的前期工作，導(dǎo)致水閘的總體設(shè)計水平較差，遠遠沒有達到防洪要求。

（4）管理原因。水閘管理人員專業(yè)技能不足，管理制度不完善、管理經(jīng)費短缺、維護費用投入不足，導(dǎo)致部分大中型病險水閘的安全性和耐久性下降，少數(shù)水閘處于失修狀態(tài)。設(shè)備配置的問題的處理。目前，在許多水閘工程中，因維修保養(yǎng)不到位，造成了一些設(shè)備不能正常工作，致使水閘的功能不能完全的被利用。

（5）水閘防洪標(biāo)準偏低。由于項目建設(shè)初期沒有搜集到足夠的水文資料，技術(shù)標(biāo)準不統(tǒng)一，致使閘門高程不夠，泄洪能力不強，致使洪水標(biāo)準較差。其次，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的地震等級較低。在河流、海灘、沙灘上、以及在內(nèi)陸的砂巖地層中，都極有可能發(fā)生地震液化，這意味著由于地震造成了缺乏穩(wěn)定的巖石或疏松的沙子，從而引發(fā)了一系列的液化問題，從而使基礎(chǔ)漸漸變得柔軟，工程沉降較大。

（6）水閘的構(gòu)造有問題。其原因有：工程整體穩(wěn)定性差，在水閘工程中，因未做好相關(guān)的設(shè)計，造成水閘和翼墻體的抗滑性不足，產(chǎn)生不均衡的沉陷，最后不能承受較大的壓力，嚴重時會對水閘的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響，造成各類安全事件。水閘結(jié)構(gòu)的陳舊問題。在水閘施工中，因施工工藝的限制，選用的原材料質(zhì)量和數(shù)量都不夠，致使工程出現(xiàn)碳化、開裂等問題，影響工程安全。

2 主要存在問題及控制運用方案

2.1 主要存在問題

（1）水閘地基土質(zhì)差，建閘時采用換砂基礎(chǔ)，目前閘室及岸墻底板沉降量過大，底板沉降量整體呈兩側(cè)大中間小，上游大下游小的拱形態(tài)勢，不均勻沉降量大。

（2）工程砼結(jié)構(gòu)裂縫、破損、露筋、碳化等情況嚴重；洞身頂出現(xiàn)數(shù)條裂縫；閘墩填料缺失、有漏水現(xiàn)象；閘墩聯(lián)系梁部分損壞，排架鋼筋有銹脹現(xiàn)象，下扉門橫撐大面積破損露筋；水下檢查消力池破損嚴重；上下游砼護坡裂縫較多，局部破損。檢測砼抗壓強度、保護層厚度大部分不滿足規(guī)范要求。

（3）閘門在上游水位較高時，下扉門大多關(guān)不到底，普遍存在漏水現(xiàn)象。

（4）啟閉機機架表面油漆剝落，有漏油現(xiàn)象。電氣設(shè)備性能較差，不能滿足安全運行的要求。

（5）上游護坦防滲結(jié)構(gòu)單薄、局部破損，存在較大安全隱患；閘底板最上配筋率不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

2.2 控制運用要求

（1）腰閘上游最高洪水位不超過7.8m。

（2）任何水位組合下，流量均應(yīng)控制不超過800m3/s。

（3）下游水位達4.5m時，方可開足下扉門；下游水位達5.5m時，才可開啟上扉門。

（4）當(dāng)下游水位在5.0～5.3m，閘門開高 1.5～3.0m時，泄水涵洞會發(fā)生水擊現(xiàn)象，造成閘身振動，應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)閘門開度。

（5）閘門應(yīng)采用對稱開啟方式，初次開啟高度不超過0.5m；初始泄洪過程中應(yīng)加強對閘下沖刷的監(jiān)測。

表1 阜寧腰閘設(shè)計水位組合（流量）表

3 應(yīng)急處置措施

3.1 應(yīng)急措施

在工程開展加固改造前，管理單位制定應(yīng)急預(yù)案，對工程存在問題采取針對性的措施，保證工程安全運行。一旦工程有突發(fā)情況時，可以緊急正確應(yīng)對。管理單位應(yīng)成立以主要負責(zé)人為組長的應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組，并在每年汛前修訂工程防汛預(yù)案、反事故預(yù)案，落實防汛、應(yīng)急搶險隊伍和物資。

嚴格執(zhí)行管理處調(diào)度指令，嚴肅值班紀律，實行24h值班制度和汛期領(lǐng)導(dǎo)帶班制度。同時，加強工程巡視檢查。每天巡視1次，腰閘大流量泄洪時每天巡視2次；每周檢查1次，隨時掌握工程狀態(tài)。

3.2 存在問題對策

（1）為及時掌握工程沉降變化情況，垂直位移觀測由原來的每年1次增加到每季度1次。對于工程結(jié)構(gòu)破損、露筋，砼護坡局部破損現(xiàn)象，利用年度養(yǎng)護經(jīng)費進行修補，并定期進行檢查，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即修補。

（2）對于水下檢查發(fā)現(xiàn)消力池破損嚴重現(xiàn)象，破損主要為2004年加固時丙乳砂漿層脫落，管理所將每年1次的水下檢查調(diào)整為每年2次，大流量泄洪后及時進行水下檢查，確保及時發(fā)現(xiàn)消力池破損情況有無增加。若有增加，將及時上報維修計劃。對于砼結(jié)構(gòu)存在其他問題，管理單位加強巡視檢查，發(fā)生變化及時向管理處匯報。

（3）上游水位較高時，下扉門關(guān)不到底的現(xiàn)象依然存在，管理所已制作了頂壓工具，遇到此種情況時，管理所領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員將在現(xiàn)場帶班進行閘門頂壓作業(yè)，處理可能出現(xiàn)的情況，保證閘門關(guān)閉到位。

（4）對于啟閉機機架表面油漆剝落，漏油現(xiàn)象，管理單位每年汛前應(yīng)對啟閉機械進行保養(yǎng)。對于電氣設(shè)備性能較差，不能滿足安全運行的要求的現(xiàn)象，應(yīng)每年對機電設(shè)備進行預(yù)防性試驗，管理所將根據(jù)試驗情況，及時更換不合格的電氣儀表設(shè)備。

（5）上游護坦防滲結(jié)構(gòu)單薄、局部破損，存在較大安全隱患。在2013年水下檢查時發(fā)現(xiàn)護坦壓蓋剝落流失，2014年實施了維修，使用管理處筒型鋼圍堰進行了水下無水修補，局部及沿邊處由潛水工進行水下砼修補。經(jīng)歷年水下檢查，修補處尚完好，表面比較粗糙，其他可檢查部位未發(fā)現(xiàn)新的壓蓋剝落流失現(xiàn)象。管理所每年2次的水下檢查都會認真檢查護坦壓蓋現(xiàn)狀，發(fā)生問題及時上報，立項維修。同時，腰閘測壓管一直在觀測中，數(shù)據(jù)一旦發(fā)生突變，將及時進行分析匯報。

4 結(jié)語

阜寧腰閘自建成投運以來，充分發(fā)揮了其綜合效益。它解決了運東閘至六垛閘間的用水矛盾，調(diào)節(jié)總渠水位，灌溉農(nóng)田120萬畝，排泄洪水，配合渠北地區(qū)分級排澇800多平方公里。另外，它還起著協(xié)調(diào)航運、服務(wù)水力發(fā)電等功能，關(guān)系著沿線群眾的生活。通過工程病險原因分析、控制運用方案制定、應(yīng)急處置措施實施確保了病險工程的安全運行提供了保障，為工程進一步的加固改造提供了技術(shù)支持。