中山市中顺大围工程管理处
摘要：本文通过对东河水利枢纽工程水闸进行安全检测，并结合水闸实际运行情况，提出了防渗加固方案。经回弹法检测分析可知水闸检测强度满足设计工况，碳化深度检测结果表明碳化深度较小，水闸内外江的沉箱已部分散乱沉陷，部分已被淤泥覆盖。闸门构件钢板厚度满足规范要求，分别将新建钢板桩防渗墙布置在闸室底板的内河侧和外河侧，并对闸基进行灌浆加固设计。
关键词：水闸；安全检测；防渗加固；混凝土检测
1 工程概况
中山市东河水利枢纽工程由排水防潮节制闸、通航船闸和排涝泵站组成，是一个以防洪、防潮、排涝、灌溉、航运、冲污等功能为主的大（2）型水利枢纽工程，东河水利枢纽工程水闸总净宽150m，共10孔，设计过闸流量为1020m3/s，水闸双向挡水，闸门采用平板钢闸门，液压式启闭机开关，设计启闭力2x40T。水闸底板为1.2m厚钢筋混凝土结构，分缝宽度34m，基础处理采用φ800钻孔灌注桩，水闸两侧闸墩基础为φ1200钻孔灌注桩，设计桩长29m。水闸基础原防渗措施采用9m长防渗钢板桩。由于东河水利枢纽工程水闸运行时间已经有19年，根据《水闸安全鉴定管理办法》规定，需要对其进行安全检测，并在检测结果的基础上提出加固方案。
2 安全检测的项目内容
2.1混凝土回弹法检测
采用回弹法检测混凝土现有抗压强度。回弹法是一种无破损检测方法。在结构上布置（200×200）mm2回弹测区若干，用钢丝刷、砂轮除去表面的疏松层并磨平。在测区内弹击16个回弹测点，剔除3个最大值和3个最小值，以剩下的10个回弹值的平均值作为该测区的回弹测值。同时选取一定数量测区测量碳化深度，根据回弹值、碳化深度与混凝土强度之间的换算关系得到测区的混凝土强度值[1]。测试结果见表1。
2.3多波束测深仪检测
多波束回声测深仪是利用多波束回声信号测量、绘制海底地形和水深的装置。整个系统由声波收发射器、信号处理装置和工作站三个基本部分组成[3]。
2.4潜水员探摸
采用轻装潜水员水下探摸检查的方法，通过潜水员在水下对待查部位所有细节的探摸排查，配合水上工程技术人员通过电话实时指挥对水闸裂缝、凹坑、沉箱等重点部分多角度全方位实施技术测量、标识、记录。
图1 多波束测深仪检测彩图 图2 潜水员下水作业
根据潜水员、多波束探测结构表明，水闸内外江的沉箱均已散乱沉陷，部分已被淤泥覆盖。均出现了淤泥深厚的河床中普遍出现的“沙跑石沉”的现象，严重影响了基础的抗冲能力。1#-10#水闸闸室底板与预埋件存在高低差，参差不齐，闸室底板发现预制在底板上钢管，钢管高处底板18厘米左右，部分水闸与预埋件的缝隙被砂浆覆盖，无法探摸具体情况，3#水闸外江方向底板与预埋件的缝隙中发现有2处凹坑，长60厘米，宽22厘米，深度60厘米，凹坑底部为粘泥、沙，其他位置未发现异常情况；内江方向预埋件摆放比较杂乱，底部有淤泥，沙袋及水泥袋等垃圾。
3金属结构检测
3.1闸门外观检测
以目测并借助卷尺、卡尺、数码相机等工具，描述、记录金属结构主要构件的外观情况，调查记录涂层老化、构件腐蚀的部位，腐蚀的程度，构件的变形、损伤、缺陷的数量、部位，液压启闭机与电气设备的老化、磨损以及完善性，设备的运行情况等。工作闸门面板、横梁、纵梁、边梁、支臂等构件均未见明显变形，横纵梁系及支臂设排水孔部分未见锈蚀，为设排水孔部分受降雨积水影响有部分锈蚀。止水橡皮有少量老化破损，门体左右两侧下角侧止水有微渗水现象。闸门外观检查结果见表3。
复核可知底板水平段5渗透坡降不满足规范要求。
水闸原钢板桩防渗墙已失效，且底板水平段5渗透坡降不满足现规范要求，急需对水闸闸基进行防渗加固处理。根据地质勘察报告情况，参考本地区已建类似工程的经验，主要对钢板桩防渗墙和闸基灌浆加固设计。
4.2钢板桩防渗墙设计
新建钢板桩防渗墙分别布置在闸室底板的内河侧和外河侧，内河侧和外河侧防渗墙长度均为172m，使内、外侧防渗墙共同对水闸闸基形成围封状态。
水闸1#、2#闸孔外河侧设有原钢板桩防渗墙（9m长），本次新建钢板桩设在原钢板桩外河侧，间距按0.5m控制。其他部分均紧靠水闸闸底板设置，槽宽为0.5m。
新建钢板桩防渗墙上部设C30混凝土盖梁，使钢板桩顶部嵌入混凝土盖梁内，其中顶部0.3m厚为膜袋混凝土铺盖，设计防渗墙顶高程与水闸底板高程齐平，为-5.20m，设计钢板桩顶高程为-5.50m。原1#和2#闸孔外侧的钢板桩应进行水下切割，保证顶部高程不大于-5.50m。防渗墙顶部与水闸闸底板之间采用柔性防渗连接[5]。
本工程钢板桩采用拉森Ⅲ钢板桩，型号为PU400×125×13。
4.3闸基灌浆加固设计
水闸地基为软弱的淤泥土，而水闸基础处理采用进入基岩的混凝土灌注桩，地基沉降时，水闸底板不会沉降，则闸底板下部容易造成脱空。根据调查了解，水闸挡水时出现的渗流异常也说明了这一点。水闸地基灌浆处理后，问题消除，但经过一段时间运行后又会出现，所以水闸底板灌浆是长期的加固措施。
此次采用钢板桩防渗墙对水闸防渗处理后再进行底板灌浆，填充底板以下空隙，增强底板以下土层的密实度。
为尽量保证闸底板的完整性，本次闸基充填灌浆布孔可利用原有底板灌浆孔，灌浆施工采用船上或岸上灌浆，孔位定位需要潜水员精密配合作业。结合水闸运行特点，为便于以后再次灌浆，本次灌浆材料采用粘土浆，建议粘土的塑性指数为10~25，粘粒含量为20%~45%，粉粒含量为40%~70%，砂粒含量小于10%。浆液水灰比大致控制在0.5~1.5：1之间，开灌时采用浓浆，以后慢慢调为稀浆。本次灌浆压力控制不大于0.1MPa，开始灌浆时按0.05MPa左右控制，如难以进浆，可适当加大压力。灌浆必须按分序加密的原则进行，同一排孔分两序施工，先施工Ⅰ序孔，再施工Ⅱ序孔。灌浆时先采用无压自重灌浆，然后再有压复灌，压力大小根据现场试验确定，以不破坏水闸底板为准。灌浆结束后，清理混凝土底板钻孔，采用环氧树脂混凝土进行水下封孔。
5结论
本文通过对东河水利枢纽工程水闸进行安全检测，并结合水闸实际运行情况，提出了防渗加固方案。得到以下结论：
1）经回弹法检测分析可知水闸检测强度满足设计工况；
2）碳化深度检测结果表明碳化深度较小；
3）多波束测深仪检测结合潜水员探摸表明水闸内外江的沉箱均已散乱沉陷，部分已被淤泥覆盖。闸门构件钢板厚度满足规范要求；
4）由于门体左右两侧下角侧止水有微渗水现象，将对闸门止水橡胶进行全面更换。
5）分别将新建钢板桩防渗墙布置在闸室底板的内河侧和外河侧，并对闸基进行灌浆加固设计。
参考文献：
[1]张洪星，朱俊.水闸水下结构检测新技术的发展和应用[J].科技创新与应用，2019（01）：143-144+147.
[2]唐飞.水闸工程安全检测及评估标准分析[J].山西水利，2018，34（09）：16-18.
[3]王志成.希尼尔水库放水闸安全检测[J].云南水力发电，2017，33（05）：157-159.
[4]邵琳玉. 水闸工程健康服役性能评价方法研究[D].扬州大学，2017.
[5]茹瑞春.软土地基水闸桩土承台共同作用的沉降分析及检测[J].科技资讯，2017，15（07）：77-79+81.
论文作者:张法明
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
标签：水闸论文; 底板论文; 防渗墙论文; 钢板论文; 混凝土论文; 波束论文; 闸门论文; 《防护工程》2019年9期论文;