江苏大中型病险水闸概况及主要加固措施探讨

康立荣，徐文俊，吝江峰

(江苏省水利勘测设计研究院有限公司，江苏 扬州 225127)

1 江苏水闸概况

江苏各类水闸数量多、分布广、型式全。据统计，江苏省境内现有大型水闸31座，其中大(1)型水闸3座、大(2)型水闸28座、中型水闸405座、小型水闸3504座。按流域划分如下:ⓐ长江流域:大(2)型水闸2座、中型水闸80座、小型水闸129座;ⓑ淮河流域:大型水闸29座，其中大(1)型3座、大(2)型26座、中型水闸309座、小型水闸3375座;ⓒ太湖流域:中型水闸16座。

新中国成立以来，江苏省持续不断地进行大规模水利建设，主要经历了三次治理高潮:20世纪50年代，掀起了以治理淮河为重点的第一次治水高潮;20世纪70年代以洪涝旱渍碱综合治理为重点的第二次水利建设高潮;20世纪90年代以来，全省掀起了以流域治理为重点，带动全面整治、持续发展的第三次水利建设高潮［1］。60多年来江苏大中型水闸数量及建成年代见表1。

由表1可知，20世纪五六十年代以及90年代后期是江苏省大型水闸建设的高峰期，期间建成的大型水闸数量分别占工程总量的58.1%及25.8%。中型水闸建设70年代相对较多，占工程总量的27.9%，其他时期相对比较均衡。

表1 江苏大中型水闸数量及建成年代

2 水闸安全现状及病险原因

工程建设水平在一定程度上是当时的经济、技术水平的反映，我省各个时期建造的水闸在不同程度上刻上了一定的时代烙印。早期建设的一大批水闸工程，因受当时经济和技术水平的限制，部分工程存在设计标准偏低、抗震稳定性不足等问题，现在大都进入老化更新改造时期。从主体工程的混凝土质量来看，20世纪50年代末、60年代初期建成的水闸由于受大跃进、三年自然灾害的影响，混凝土质量较差。

根据安全鉴定成果，江苏省除险加固的病险水闸共116座，其中大型水闸5座，中型水闸111座，按流域划分如下:ⓐ长江流域:大型水闸2座，中型水闸12座;ⓑ太湖流域:中型水闸2座;ⓒ淮河流域:大型水闸3座，中型水闸97座。江苏省病险水闸按流域分布、安全类别分类情况见表2。

表2 江苏病险水闸按流域分布、安全类别分类情况单位:座

按年代划分，116座大中型水闸中，50年代16座、60年代21座、70年代50座、80年代20座、90年代9座，70年代及以前87座，占总数的75%。

根据江苏省水闸安全状况普查、安全复核计算及安全鉴定情况分析，水闸出现病险情况及主要原因分为以下几种。

a.防洪标准发生变化。随着经济水平的发展，防洪要求不断提高，对部分水闸的标准及功能的要求发生了改变，导致原设计的过流能力、防洪标准偏低，建筑物在新的水位组合下不能满足结构稳定、防渗稳定的要求。

b.建筑物抗震能力不能满足规范要求。70年代以前兴建的大多数水闸，设计时未进行抗震设防。特别是经济较落后地区、Ⅶ～Ⅷ等高烈度地震区的众多中型水闸，建设时较多采用浆砌石砌筑水闸主体结构，造成结构抗震能力差，不能满足现行抗震规范要求。部分砂性地基上的水闸，建闸时基础未进行抗震处理，导致建筑物地基存在地震液化的可能，危及建筑物安全。

c.建筑物混凝土结构出现老化、病害。大批20世纪六七十年代建设的水闸，建设时混凝土标号较低，经过40多年的运行，混凝土结构碳化较严重，部分碳化深度超过钢筋保护层厚度，钢筋混凝土保护层脱落，导致钢筋锈蚀严重，从而导致结构强度降低，不能满足现有规范要求。

d.消能设施不能满足规范要求。受经费限制，部分20世纪六七十年代建设的水闸闸下消能设施采用简陋的浆砌块石结构，原有消力池长度、深度不满足现有规范要求。

e.启闭机及电气设备老化、陈旧。大多数水闸的启闭机及电气设备多为兴建时购置，部分至今已运行40多年，大多数启闭机齿轮老化、漏油，螺杆弯曲、锈蚀，电动机及配电设备、输电线路老化，启闭机及电气设备不能正常运行。

3 病险水闸加固的必要性和紧迫性

3.1 病险水闸加固是保证江苏省防洪安全的主要任务之一

经过60多年的建设，江苏省已经形成比较完整的流域防洪工程系统和区域排水工程系统，大型水闸作为防洪体系中的控制性建筑物，在洪水调度和确保防洪安全中起到了重要作用。由于种种历史原因，加上老化失修，许多大型水闸已成为病险水闸，洪水调度和防洪安全能力大大削弱，严重影响防洪安全。江苏省众多的中型水闸作为地方防洪排涝工程体系的骨干工程，在历年的防洪排涝工作中，同样发挥了重要的作用。但大多数中型水闸建于20世纪六七十年代，水闸工程设计标准低，施工质量差，个别水闸在施工时就存在不少工程质量问题，且20世纪80年代以前修建的水闸大都没有进行竣工验收就投入了使用。经过几十年运行，频繁抵御洪涝侵袭，工程老化、年久失修、损坏严重，对防洪安全造成威胁。因此，对病险水闸进行除险加固是提高防洪安全能力、确保防洪安全的首要任务。

3.2 病险水闸加固是恢复工程排水、引水功能的必要措施

水闸的主要作用是防洪、排水、引水等。大中型水闸的建成，为区域经济社会发展发挥了较好的作用，但由于病险的存在，影响了水闸的安全运行，影响其排水、引水功能的发挥。病险水闸带病运行，排涝闸不能敞开排涝，节制闸不能保证相应设计水位，严重影响排涝、灌溉、供水、航运效益的发挥，制约了当地经济社会发展。如:邳城闸是城河上重要的节制闸，主要作用是中运河高水时挡洪，保护超过300km2土地的防洪安全，中运河水位降落期或上升期，伺机抢排超过300km2的涝水，灌溉期引中运河水灌溉运西灌区超过6666.7hm2土地。经过检测鉴定发现存在问题包括:ⓐ消能、防冲设施不满足规范要求;ⓑ渗透稳定性不足;ⓒ闸身及上、下游翼墙地基不均匀系数不满足规范要求;ⓓ工程处于8度地震区，上下游翼墙为浆砌块石结构，不能满足抗震要求;ⓔ混凝土闸门碳化、露筋损坏，漏水严重;ⓕ启闭机老化损坏;ⓖ无启闭机房及观测设施等。由于其只能降低标准使用，每遇汛期，不能有效挡御中运河洪水，影响上游排涝，致使上游饱受涝灾之苦，因此必须进行除险加固，才能正常发挥效益，促进邳州经济社会的发展。

3.3 病险水闸加固是建筑物自身安全的需要

近年来随着治淮、治太工程的进一步开展以及江海堤防达标工程的实施，江苏省已经完成部分病险水闸除险加固任务，另有一部分已经上级主管部门批准，即将进行加固。

江苏省需要加固的大中型病险水闸共116座，其中大型水闸5座、中型水闸111座。这些水闸大部分工程兴建于20世纪六七十年代，运行多年，缺乏正常维修，均存在较严重病害，主要表现为:ⓐ工程标准低，闸身、闸墩、翼墙及消力池等结构稳定不满足规范要求;ⓑ混凝土强度偏低、老化严重，交通桥空心梁板承载力不满足设计要求;ⓒ闸门、启闭机及电气设备陈旧、老化严重，管理设施缺失或陈旧落后，无工程观测设施等。这些病险问题严重威胁到水闸自身的安全，进行除险加固也是建筑物自身安全的需要。

3.4 病险水闸加固是社会经济发展的要求

社会经济的发展对防洪安全、水资源供给的保障要求越来越高，病险水闸的存在，不但危及防洪、排水和供水安全，而且制约国民经济的持续发展，是关系民生的根本打算。

目前，部分水闸管理手段落后，管理设施老化简陋。大部分水闸建设年代较早，设计建造时对于城区防洪工程的人文效益和环境效益也考虑不够，综合效益差，不能满足城市居民日益增长的文化和人居环境需要。在城市防洪体系中，高标准的水闸应建设成为既具有功能效益又具有人文效益和环境效益的防洪工程，应坚持“以人为本”的原则，将水闸工程同优美的人居环境和现代气息相融。

4 除险加固主要工程措施

针对江苏省116座病险水闸工程现状及存在的主要问题，需因地制宜，通过采取各种措施，消除病险，确保工程安全和正常使用，恢复和完善水闸应有的防洪减灾和兴利效益。

按照安全鉴定结果，对于安全类别为四类的病险水闸，在无法降低标准运行的情况下，按照现行区域规划复核流量后，确定新闸规模标准，进行拆除重建。

安全类别为三类的病险水闸，主要采取以下措施进行加固:

a.针对区域防洪标准变化。根据变化后的区域防洪标准，水闸主体结构抗滑、防渗稳定、结构强度等复核计算均满足规范要求时，采取增设挡浪板措施提高防洪标准，或通过增加闸孔数等措施提高水闸泄洪能力［2］。

b.建筑物抗震能力不能满足规范要求。在不影响过流能力的情况下，钢筋混凝土闸墩间增设支撑体系，提高抗震能力;对于高烈度地震区的浆砌块石闸墩、翼墙，经复核地震期结构应力超过规范允许时，对其进行拆除重建;在条件允许的情况下，对粉土、粉砂等易地震液化的闸室基础进行围封，提高闸基抗地震液化能力。

c.建筑物混凝土结构老化、病害处理。根据具体情况进行混凝土表面缺陷修补，采用环氧、丙乳砂浆等化学材料进行混凝土表面防碳化处理［3］，并根据具体情况进行裂缝修补。

d.闸下消能设施处理。根据复核计算情况成果，修复闸下护坦、拆除或加固闸下消力池、修复或增设海漫。

e.闸上交通桥荷载等级偏低处理。经复核计算，闸上交通桥荷载等级低于公路等级时，对其进行拆除重建。

f.建筑物沉降不等问题处理。调查、分析、摸清建筑物之间不等沉降出现原因，采取适当措施阻止沉降差进一步扩大，并进行止水、伸缩缝修复。

g.闸门损坏、漏水问题处理。钢筋混凝土结构闸门更换为钢闸门;腐蚀、锈化严重的钢闸门在分析清楚病害原因后进行更换。

h.启闭设备老化。对于已经运行几十年，工作不稳定、安全性差、已属淘汰产品、无法改造的启闭设计进行更换。

i.电气设备老化。在确保工程用电安全的前提下，对电气设备进行更新改造。

5 结语

大中型水闸工程除了防洪减灾、供水灌溉等社会经济效益、生态效益外，还具有通航、水资源利用、发电等其他综合效益。本文分析了江苏省大中型水闸的基本情况以及病险水闸的安全现状。从保证江苏省防洪安全，恢复工程排水、引水功能，建筑物自身安全及社会经济发展的要求等方面提出了病险水闸加固的迫切性及必要性。针对江苏省116座大中型病险水闸工程现状及存在的主要问题，因地制宜，通过采取各种措施，消除病险，确保工程安全和正常使用。■

1 江苏省水利厅.江苏省大中型病险水闸除险加固专项规划报告［R］.2009.

2 SL 265—2001水闸设计规范［S］.

3 付大平.丙乳砂浆在钢筋混凝土防碳化中的应用及其效果［J］.黑龙江科技信息，2010(12).