桥闸闸门破损原因分析及维修养护探讨

许凤华

（泊头市水务局，河北 泊头 062150）

1 引言

2 工程概况

某桥闸位于河流的下游部位，闸址以上控制流域面积达到3 960 km2，是大型二类水利工程。桥闸于1967年开始兴修，1970年修建完毕并投入使用，全长1 km，由拦河闸和土堤孔桥组成，共有99个孔，在桥闸闸室上面是一条钢筋混凝土公路桥，净宽为6.5 m。该水利工程的功能主要包括防洪、排涝、蓄水、交通等方面，总灌溉面积达1.2万hm2，惠及的人口约30万。桥闸的闸门共包括83孔拦河闸，闸门面板厚度100 mm，采用的是直升式钢筋混凝土闸门。其中，1～17孔宽度为4 m，其余宽度为5 m。

3 闸门破损情况调查

该桥闸自投入使用直至今天，带来了巨大的社会经济效益，不仅有力地促进了当地农业的发展，还在促进当地经济发展的过程中发挥着巨大的作用。然而，随着运行年限越来越长，桥闸闸门相继出现不同程度的破损情况，如混凝土碳化、裂缝、漏水，横梁、底拉梁、底弓形梁等出现破损，这些问题的存在影响桥闸正常功能的发挥和水利工程综合效益的提高。尽管相关部门十分重视对桥闸的维修工作，也进行了好几次的维修，但是桥闸的安全隐患仍然存在。经过对闸门破损情况进行仔细的调查，目前桥闸闸门存在着以下问题。

（1）底弓形梁、底拉梁破损。经仔细调查，共有11扇闸门出现这种情况，包括13、31、33、36、43、48、54、70、72、79、80号。其中，43、54、70、79、80号5扇闸门破损已经较为严重，并出现了漏水情况；43、54号孔的底梁破损严重，甚至几乎断裂。

（2）部分闸门漏水。主要是由于弓形闸门闸板两侧微裂破损引起的，出现这种情况的共有19扇闸门。如，47号孔闸门左侧开裂，裂缝上出现3处漏水，右侧也有2处漏水；79号孔闸门左侧有2处漏水，右侧有1处漏水。

（3）抗拉强度不足。主要存在于部分闸门斜拉梁中，出现混凝土拉裂、碳化和露筋、锈蚀现象。如，31号孔闸门中部有1处竖向裂缝，长2 m，宽2 mm，底弓形梁出现2处破损，钢筋锈蚀约200 mm；80号孔闸门底弓形梁中部出现漏水情况，底板也出现破损现象。

（4）一些闸门破损严重。54、57、58、82号孔闸门破损严重，不能正常发挥功能。如，54号孔闸门底拉梁几乎完全断裂，58号孔闸门底部横梁已经断裂，不能进行正常的调水。

4 闸门破损的特征

通过仔细的调查和分析，可以得知桥闸闸门破损具有以下几个方面的特点。

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（1）闸门钢筋混凝土出现碳化、破损、露筋、锈蚀现象，已经影响到了闸门的正常使用。

（2）闸门的有些横梁出现断裂现象，闸门的底拉梁、底弓形梁也出现破损、露筋、锈蚀现象，不能发挥正常的功能。

（3）闸门左侧或者右侧的混凝土也出现问题，存在不同程度的裂缝、剥落、露筋、锈蚀、漏水现象，使混凝土的功能不能正常发挥，对整个闸门产生不利影响。

（4）细微的裂缝、漏水现象是闸门存在的比较普遍的问题，这些现象的存在大大影响了闸门正常功能的发挥。

5 闸门破损的原因

导致闸门破损的原因不是单一的，而是多种因素共同作用的结果。总的来说，包括以下几个方面的原因。

5.1 闸门构筑材料

该桥闸共有83孔，都是200号钢筋混凝土预制桥闸，尽管修筑时对桥闸进行了适当的防腐处理，起到了一定的防止破损的效果。但是，闸门已经运行了几十年，各部分必然出现不同程度的碳化现象，尤其是混凝土的碳化现象更加严重，其受到侵蚀之后往往还会出现渗漏现象。

5.2 闸门所处工作环境

（1）涨潮的影响。由于该桥闸位于河流下游的入海口河段，昼夜就有两次涨潮现象，对桥闸带来很大的不利影响。加之当地的夏季气温比较炎热，混凝土闸面板的厚度仅为100 mm，并且长期处在高温、高热、高湿的环境中，各种有害的、有腐蚀性的介质对闸门不停地进行冲刷，如果混凝土出现开裂现象，钢筋的锈蚀将会更加严重。

（2）淤泥顶托损坏。调查显示，上游来水含沙量为0.02～0.50 kg/m3，这就使得闸底聚集了较多的淤泥。关闸时，往往不能一次关到底，堆积的淤泥对闸门底部产生顶托现象，在上部压力和下部顶力的作用下，底拉梁、底弓形梁会出现受弯、变形损坏。并且，其产生的动水压力、冲击力会更大更强，时间长了闸门的底梁、拉梁会遭到更加严重的损坏。

5.3 闸门设计、施工水平

（1）闸槽设计不合理，存在着隐患。由于该水利工程是在20世纪60年代修建的，受到当时设计水平、施工水平的制约，闸槽粗糙不平、间隙过大，闸门与闸槽配合不良。同时，闸墩上下部厚度也不一样，导致闸槽深度上下不一致。因此，闸门中心点往往会出现位移现象，闸门启闭时边梁顶部常常会被通行孔卡阻，或者出现偏向一边的情况，产生摩擦、振动或者跑出石门槽外的情况。这些情况的产生不仅会使闸门的正常运行受到影响，还会导致闸门边梁两侧的混凝土保护层被剥落碰坏，甚至拉坏闸门的斜梁或者横梁。在实际工作中发生多次闸门被卡死的情况，采取了紧急处理措施才排除险情。

（2）应力较大，闸板较薄。经过仔细的观察得知，在横拉梁、斜拉梁与弓形闸板交接附近的地方，混凝土往往更容易发生破损，并且大多数集中在后启孔。导致这种情况发生的原因是：弓形闸门边梁内侧闸板的受力情况比较复杂，水压力、闸板自重都会传递给边梁，从而导致此处的内力集中，应力较大，但是闸板比较薄、抗拉强度不够，这样就很容易导致裂缝的产生。

5.4 闸门启闭方式

自2006年以后，52孔后启孔不再采用以前的启闭方式，而是运用4台20 t的移动式卷扬机启闭，在启闭的过程中卷扬机放下的钢丝绳吊钩与门体吊耳难以挂钩。所以，每次开关闸门时，都要工人站在排架下拿1根4～5 m长的竹杆钩子帮助钩对。有时出现钩对不上的情况，浪费了大量的时间。即使钩对上了，由于卷扬机的中心垂线与门体重心存在着较大的偏差，在运行的过程中往往出现闸门跑偏的情况，与石槽产生严重摩擦，甚至发生碰撞现象，由此引发了较大的振动力。加上该工程已经运行了几十年，闸门的混凝土结构强度不如从前，出现了明显的减弱。所以，对闸门两侧而言，在重力和摩擦作用的影响下，很容易出现开裂现象。

5.5 闸门有效保护层不足

该水利工程所配置的闸门采用的都是200号钢筋混凝土弓形闸门，面板厚度100 mm。经过几十年的运行，碳化的影响使闸门的强度大大下降。水流又对闸门的表层水泥砂浆进行长时间的冲刷，导致表层出现严重的剥蚀现象，所有的闸门表层砂浆都受到严重的剥蚀，有些还出现微裂、穿孔、漏水现象，有效保护层严重不足。调查统计显示，在所有的闸门中，存在着裂缝、破损、露筋的闸门有43扇，占闸门总数的51%。

6 桥闸闸门维修养护策略

导致桥闸闸门破损的原因是多方面的，并且这些原因往往不是突发性的，而是经过一定时间的积累，有一个量变到质变的过程。因此，在日常工作中，要加强巡视和检查，做好维修和养护工作，防治桥闸闸门破损，使水利工程发挥更好的效益。

6.1 涂刷防腐材料

该方法具有一定的局限性，主要适用于状态较好或者是损坏轻微的闸门。比较常用的防腐材料是环氧砂浆或者其他种类的防腐材料，通过这样的处理可以防止混凝土进一步发生碳化现象，防止裂缝出现漏水现象。

6.2 修补裂缝

该方法主要适用于具有一定程度的破损、裂缝、漏水的闸门，对裂缝进行修补之后能够使闸门的功能得以恢复。如，对于闸门的表面裂缝，在处理的过程中，一般应该结合结构的耐久性和抗渗性能，在其表面涂刷保护涂料。如果是深层的裂缝，则有必要凿槽嵌补，可以先用红墨水渗入到裂缝，然后沿缝开凿V形槽，深度以见不到红墨迹为止。如果裂缝已经贯穿，那就需要两面凿通，并用400号以上的膨胀水泥砂浆嵌补。

6.3 修补局部破坏

闸门往往出现局部破损严重的情况，这就需要根据具体情况采取相应的措施。如，如果闸门钢筋网出现锈蚀情况或者存在孔洞现象，修补时首先应该将损坏处周边的砂浆凿去，凿除的范围要比原来孔洞的范围要大一些，最好让开口成一斜面，这样就能够使新老砂浆的接触面大一些，效果会更好。对于锈蚀严重的钢筋网，有必要将其割掉，注意需要留一小段以便搭接新钢筋网，还应该根据实际情况适当地加密钢筋网。填补前，要对旧砂浆面喷水湿润，然后使用1∶1砂浆进行填补。砂浆初凝后，要压平抹光，使新老砂浆更好地结合在一起。同时，做好养护工作，防止新老砂浆结合处出现裂缝。

6.4 修补闸门横梁、斜梁、底拉梁破损

这些梁都是闸门的重要构件，如果出现问题，往往会影响整个闸门的功能。修补时，对于破损、松动、开裂的混凝土要凿除，将破损部位清理干净。对于原来的混凝土表面污尘也要清理干净，使得新旧混凝土能够更好的结合。对于变形的钢筋要及时矫正，对于锈蚀的钢筋要除去锈迹，如果是锈蚀严重的钢筋要割除并及时更换，这样能够提高钢筋的承载力。需要注意的是，更换的钢筋型号与原来的钢筋型号要一致，不能偏大或者偏小。进行新老钢筋焊接时，要按照焊接规范进行。当准备工作完成后，要及时浇筑混凝土，防止钢筋出现再次生锈的情况。在施工过程中，要捣拌密实，防止结合部位出现干缩裂缝现象，并做好养护工作，提高质量。修补应该在开闸期间进行，这样能够避免潮水、水流对闸门产生振动现象，有利于提高工程质量。

6.5 防碳化处理

该方法主要适用于碳化深度超过混凝土保护层、钢筋已经产生锈胀的部位。首先要对表面进行清理，然后使用水泥砂浆或者混凝土进行修补，注意要使用黏结性好、密实度高的砂浆或者混凝土。修补后，整个结构物的外形得以恢复，再使用防碳化柔性涂料对整个钢筋混凝土结构进行全面的封闭，从而达到对整体进行防护的效果。对于闸门存在的碳化问题，可以使用丙乳砂浆抹面防腐，然后在碳化混凝土表面喷漆C-M混凝土耐久防水剂一层。此外，也可以采用SK柔性防碳化涂料。

6.6 更换问题严重的闸门

该方法主要适用于破损严重的闸门，采用其他方法难以修复或者修复后不能完全恢复正常使用功能。对于这种情况必须进行更换，如果条件允许，还可以配置备用闸门，以确保闸门的安全、提高整座桥闸的安全性。

7 结语

总而言之，桥闸闸门在水利工程中的巨大作用是不言而喻的。桥闸闸门修筑完毕之后，由于受到多方面因素的影响，往往会出现破损情况，大大影响了桥闸闸门质量和整个水利工程综合效益的发挥。今后，在实际工作中，一方面，桥闸闸门修筑时要重视采取各种策略，提高桥闸闸门的质量；另一方面，桥闸闸门出现破损时需要根据具体情况采取行之有效的维修和养护策略，提高桥闸闸门质量，保证桥闸闸门各项功能的正常发挥，使整个水利工程发挥最大的效益。

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