病险水闸的原因及加固分析

病险水闸的原因及加固分析

王虹

建银工程咨询有限责任公司    江苏淮安    211600

摘要:水利设施的功能很重要，水闸的作用不可忽视，由于长期使用需要进行良好的维护和保养，如果不能及时的维护和保养，就会发展成为严重质量病害。传统病险水闸加固措施效果较差，耗资高，基于此通过对病险水闸的原因分析，总结主要病险类型，提出了针对性的除险加固方案，结合实验验证了其加固效果，可以在同类型水闸中推广应用。。

关键词:水利设施；病险水闸；除险加固；

0引言

水利建设是国家和人民生活的大事，对促进人民生活、生产、防旱、防涝都有重要作用。由于长期的使用，我国许多大中型水闸都有一定的隐患，这些隐患不但会对闸门的品质造成一定的影响，而且会对闸门的效能产生不利。该文对危险水闸的成因、类型进行了分析，并剖析了加固方案及措施流程，为同类型水闸除险加固作有益探索。

1病险水闸的成因

（1）历史因素。受限于当时筑造工艺、技术，一些水闸设计不合理、施工质量不足；

（2）自然因素。投入使用后，水闸受自然因素影响，出现结构受损现象，如地震、海啸等会导致水闸失稳，汛期隐患较大。

（3）技术因素。部分大中型水闸因建设时间较早，功能指标满足当时标准但低于现行标准；

（4）管理因素。水闸建成后应进行科学维护保养，但管理单位维护意识不强、管理措施不当，维护保养不到位等，均会导致部分水闸长时间处于失修状态，出现病险。

2病险水闸的类型

据相关研究表明，国内现阶段大中型水闸主要存在以下几种病险：

（1）水闸防洪标准不足：水闸设计前未充分了解当地情况，未明晰水文地质资料，导致水闸建成后防洪标准不足，难以充分发挥泄洪能力；

（2）抗震标准不足：国内一些地方极易发生地震，导致地基软化，出现地面塌陷情况。因此水闸修筑前应充分了解区域自然情况，按照地震发生概率，提高水闸防震等级；

（3）大坝存在渗漏问题：国内一些大中型水闸修筑在丘陵间，因勘探、修筑、技术等多方原因，导致坝基、坝体出现渗漏问题；

（4）其他类型：主要有结构老化、坝体变形、水闸锈蚀等。

3除险加固方案

本文选择振动沉膜联合高压喷射灌浆技术措施，构建防渗体系，下图1所示为除险加固方案。

图1:大中型病险水闸除险加固方案

（1）高压喷射灌浆指的是借助钻孔措施于特定位置放置注浆管，注浆管特制合金喷嘴，通过设备喷射出浆液，浆液喷出喷嘴后冲击力较大，确保浆液、土粒等充分混合，重新排序，最终固定。该技术适合在软弱地层使用，施工方法主要有四种，1）单管法；2）双管法；3）三管法；4）多管法。

（2）振动沉膜技术通过振动锤，因此功率达、频率高，因此垂直振动力较强，向指定位置压入模板，形成空槽体，振动、灌浆同时进行。

（3）高喷灌浆优点众多，如浆液适应性强、深度大等，振动沉膜技术则可以促进浆液、土粒充分混合，均匀密布，形成均匀厚度墙体。对比单一使用高喷灌浆技术，联合两种技术形成组合防渗系统，具有良好的除险加固效果，施工效率更高，投入更低，实践性更强。

4水闸除险加固措施流程分析

4.1高压喷射灌浆工艺流程

大中型病险水闸除险加固工作系统性强且较为复杂，高压喷射灌浆工作流程为：

（1）灌浆试验。灌浆前应选择施工某段进行试验，测试岩石凝结度，旨在了解施工地质采取高压喷射灌浆施工技术的可行性，判断施工后是否存在不良变化，决定是否采取该措施继续施工；

（2）放线测量。使用测量设备了解建筑物的高度、位置等，复核施工图，了解图纸精确度和准确性；

（3）制浆。喷浆浆液选择437号水泥硅酸盐制作，使用前需预处理，进行筛选，严格控制搅拌浆液时间，至少搅拌30分钟；

（4）钻孔。根据设计图纸，于渗漏点位钻孔，孔径为45～350mm；

（5）试喷浆液。为提升施工质量、效率，正式喷射前应进行试喷操作，即喷射向地面，观察相关现象，了解相关参数并做好记录工作；

（6）试喷完成且无异常后，进行全面高压喷射。于钻孔中伸入喷射，通过高压泵旋转喷射。

（7）封孔。将水泥浆液使用水泥封孔泵注入其中，完成固化后实现密封效果。

4.2振动沉膜技术工艺流程

振动成膜工艺如下：1）安装模板；2）AB墙板下沉；3）灌浆A后上提；4）灌浆B板后上提；5）再次下沉AB板，重复以上流程。

上述施工通过振锤施工，振锤频率设定为1280次/min，根据施工流程向地层深处打入A板和B板，充分挤压周围土体，将浆液灌入，构成防渗墙体，按程序施工，确保墙体密实、均匀。

5实验研究

为了解本文选择使用的联合除险加固治理措施实际效果，对比传统除险加固措施，设计对比试验了解两种治理措施具体情况。

5.1实验参数

实验参数见表1：

表1:实验参数

5.2实验过程

根据上表1所设定的参数开展试验，对同一大中型病险水闸实施传统除险加固措施及联合防渗措施，分析具体除险加固质效。

5.3实验结果与分析

5.3.1施工耗费成本实验结果

水闸病险数量越多，两种除险加固措施成本均增加，但传统除险加固措施耗资均超过联合除险加固措施耗资。施工耗费成本实验结果为：1）若水闸病险数量为2，传统除险加固措施耗资9万元，联合除险加固措施耗资7.5万元；2）若水闸病险数量为6，传统除险加固措施耗资21万元，联合除险加固措施耗资15万元；3）若水闸病险数量为10，传统除险加固措施耗资29万元，联合除险加固措施耗资19万元；4）若水闸病险数量为14，传统除险加固措施耗资37万元，联合除险加固措施耗资22万元；

根据研究发现，水闸病险数量与除险加固耗资成正相关关系，即水闸病险数量增加，两种治理措施耗资均不断增加，但对比相同数量病险治理花费，传统方式花费更多。

5.3.2除险加固实验结果

检测两种除险加固治理后相关指标：1）抗压强度最小为4.12MPa，满足要求；2）渗透系数最大为1.40×10－6cm/s，满足要求；

5.4实验结论

大中型病险水闸除险加固可以使用传统治理措施，也可以采取本文研究的联合治理措施，但采取本文的联合治理措施，取得更好治理效果，水闸渗漏现象治理质量更优，且投入低、效率高，适用广。

结论

水利工程是关系到国家和人民生活的大事，因此，必须重视其除险加固工作。由于水闸在水压作用下，水的渗透能力强，随着使用时间的延长，结构体易出现质量病害。该文主要研究了导致病险水闸的原因，归纳了病险水闸的类型，剖析了除险加固方案及措施流程，并对比传统加固方案，取得良好加固效果。文章所提出的高压喷射注浆与振动成膜技术，能确保水闸功能充分发挥，且施工效率高，经济效益、社会效益显著，建议在水闸除险加固施工中予以推广应用。

参考文献

[1]康立荣,徐文俊,吝江峰.江苏大中型病险水闸概况及主要加固措施探讨[J].水利建设与管理,2014,34(03):56-58+28；

[2]郭龙.某水闸现状存在的问题及除险加固措施分析[J].陕西水利,2021(11):149-151；

[3]易志刚.岳阳市大中型病险水闸主要问题及处理措施建议[J].湖南水利水电,2011(02):50-51；

[4]张杨.病险水闸成因及其对应加固方式研究[J].河南水利与南水北调,2017(01):55-56；

[5]袁占军,张凤翱,程相旭.青岛市大中型水闸安全运行情况探析[C]//.2021首届城市水利与洪涝防治研讨会论文集.[出版者不详],2022:272-280；