番禺区莲花联围管理所
摘要：水闸在现代水利水电工程建设中被广泛应用。作为水利水电工程的重要组成部分，水闸对于整体水利安全起着不可或缺的作用，随之，也引发了我们关于水闸安全性的思考。对于水闸的除险加固工作，针对不同类型的风险可能，本文从几个角度进行分析设计，并提出相应的处理意见。
关键词：加固除险设计；水闸；围堰加固工程
1.引言
在中国，有着悠久的水闸修建历史，早至BC598-BC591，就有“五闸引水”的故事，楚令尹孙叔敖在寿县建五个闸门引水，这就是中国“水闸建设”的开端。经过千年的积淀，一个现代化水闸建设的高潮在1949年兴起，大大小小的水闸在全国范围内建起，其中以长江葛洲坝枢纽“二江泄水水闸”最为出名，该水闸最大泄洪量为84000km3/s，居于中国水闸之首。苏州河河口水闸其单孔净宽到达103m，闸门尺寸为100m X 9.76m，其规模位居当前同类水闸世界之首【1】水利能源是一种可再生能源，是中国发展可持续建设的重要保障。作为实现充分运用水能的重要保障，水闸工程是水利发展的重中之重。而水闸工程的除险工作是保障水利工程正常运作的实质支持，也是其中技术含量最高的部分。
2.水闸性质特点分析
水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成，闸室是水闸的主体，分别与上下游连接段和两岸或其他建筑物连接。水闸关门挡水时，闸室将承受上下游水位差所产生的水平推力，使闸室有可能向下游滑动。闸室的设计，须保证有足够的抗滑稳定性。同时在上下游水位差的作用下，水将从上游沿闸基和绕过两岸连接建筑物向下游渗透，产生渗透压力，对闸基和两岸连接建筑物的稳定不利。一般来说，水闸会修建在平原地区，由于平原地区的覆盖层相对较厚厚，而地基的压缩性很大，这就直接导致了这类地区抗滑性能差，水闸主要依靠闸门来挡水，因此，闸的稳定性就是设计时必须考虑的一个问题。根据水闸的构造，我们知道，水闸既可以被称为挡水建筑物，也被视为是泄水建筑物。
在闸的上下游，由于水流的作用，会形成的水头差，在这股水头差的作用下，水流会会产生通过闸基和两岸，产生渗流。在水闸的底部，也会产生一股渗透压，这个压力正好可抵消水闸的力量。在这两种压力的作用下，会对闸室及两岸连接的建筑物产生十分不利的影响，存在不稳定的因素。由此产生渗透变形就十分有害，这回危及水闸的安全。但水闸开闸泄水时，闸下的水位并不确定，如若闸下没有谁或水位很浅的时候，在上下游水头差作用下，产生的超大流速，过闸水流携带的能量，会对下流产生冲刷，闸下消能过程就十分困难。但水闸上下游水位差距较小时，就十分容易产生波状水跃，在这样的状况下，下游消能效率下降，对下游河床以及两岸产生冲刷作用，也可能会危及水闸的稳定和安全。
3.水闸险情分析
我国水闸大多建成于20世纪50〜70年代，由于种种原因，存在着各种安全隐患。据不完全统计，目前我国水闸的病险比例高达2/3【2】。以谏壁节制闸为例，谏壁节制闸是太湖湖西流域的骨干中心水闸，最初建成于1959年8月，共有15孔，15孔的净宽为57 m。1996年3月，谏壁节制闸申请款项总计63万元，预计分成几批，分别更新15个严重损坏的混凝土下扉闸门，但后来因为经费问题，更新计划没有能够实现，计划长期搁置。直到1996年7月31日晚，8号孔下扉门突然发生了崩毁，造成了严重的事故，滚滚长江水奔腾涌入苏南大运河。
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据报道，在2009年5月，谏壁节制闸进行了闸底板水下紧急维护工程；次年4月，进行了钢闸门的紧急维护进程；同年5月，数个闸孔别堵住；在此之前，液压启闭机紧急进行了维修。病险水闸即使已经被报批，并且已经全面停止使用，但在就是在拆除重建前，管理单位也要根据实际情况，对病险水闸进行评估，并采取切实可行的方案进行维修，保证工程安全，尽可能地降低发生水闸整体失事，甚至的或闸门崩毁这类重特大事故的几率。
十三陵水库是一座享誉国内外的中型水库，1958年1月开工，同年6月30日竣工。水库属于北运河水系，座落在温榆河北支东沙河上游位置，水库以上流域面积为223 km2。【3】十三陵水库集防洪、保障能电厂发电用水以及发展旅游业为一体的，能调节气候的综合水利设施。水库主要由拦河大坝、溢洪道、输水系统组成。由于风化，冻融等自然天气的影响，再加之水库运行多年，许多地方年久失修，导致水库整体设施受到不同程度的侵蚀破坏，水库的各种功能和基础建筑也都受到不同程度的影响，存在严重的安全隐患。
为保证水库安全运行，保障水库防洪功能不退化，消除水库隐患，维持十三陵蓄能电厂的发电用水以及满足旅游业发展的需要，北京市水利安全鉴定和水利部大坝安全管理中心与2002年核验考察认定：十三陵水库达到三类坝标准，存在严重安全问题，必须进行除险加固处理。十三陵水库除险加固工程于2003年4月开始实施，该工程直至2006年4月，十三陵水库加固工程方才全面完成。
由于我国的地域原因，我国的水闸数量众多、分布广泛、水闸总体运行时间长，再加之历史原因，我国历史上经济、技术条件落后，水客建设标准普遍偏低，对工程质量要求不高，水库配套的设施不全面。水库投入运行后，由于管理者缺乏专业的管理知识，水库长期处于粗放型管理中，却大必要的专业养护，缺乏良性管理体制与机制，再加之这些年来全球异常气候变化以及极端天气事件带来的影响，地震、泥石流、洪水等的影响使税法超标准荷载运转，这些大大加剧了水闸病险程度。
4.加固除险措施
4.1定时检修，及时加固
对于水库的养护，定时检修是十分必要的。对于极端天气，做好提前的预判，并做好水库水闸的保护工作。出现紧急情况，可以采用膜袋围堰技术进行紧急抢救保护。膜袋围堰是一种较为新型的围堰技术，又称沙袋围堰或管袋围堰。【4】它采用的材料成本低，又工艺简单。它的操作原理是用土工布制作成袋，预设好位置，人工安置在预定位置，随后借助水力，进行吹填，使砂土自动溶入土布袋中，形成定型的围堰。随着砂土逐渐脱水固结成块，就可以形成一道能够挡水围堰。如今早已发展成熟，广泛应用于水利、市政、海防等工程的施工。
4.2分门别类，专门检修
一般来说，我们对于工程等级低、防洪标准低、设计流量低，但主体结构基本完好这样的“三低”水闸，还是尽量考虑保持它原有的闸室，根据规划批复的工程规模以及原先设计水位，通过增高或扩张闸孔来提高水闸过流的能力，其他的附属设施也要相对应地进行加固改造。而对于水闸抗震效果没有达到预计规范要求的水闸，液化地基可以加设防渗墙围封和粧基，以此来预防地基失稳，避免损失。
4.3提高施工者责任安全教育
组织单位应该加大水闸施工方的质管组织机构的建设，借此来提高管理的效能。通过项目经理负责制，可以实现工程质量的提高。在水闸的施工过程中，施工班组必须实施严格的责任制，责任确定到人，负责人要肩负起监督和管理的责任，做好全面的管理，以实现对全体人员及施工任务以及进程的严格管控。水利工程的各单位部门人员，在没有通过相应的建筑施工安全测试的，都不能够参与工程的施工。只有经过严格的施工安全教育，并经考试的施工人员才能进行施工。安全责任意识要贯彻到每一个施工人员的心中去，组织单位要加大施工人员的自我保护意识的培养，并且提出一些有针对性的方案，这样才能对施工中可能会出现的安全性问题做出切实可行的防护。总之，做好相关的责任落实和安全教育是实现施工安全最可行的方法。
5.总结语
随着时代的发展，我国的水闸设计已经日渐成熟，但做好其后期的维护工作才是保证水利水电工程建设长治久安的根本之策，在后期建设以及维护过程中还会出现一系列一向不到的问题。本文结合中国实际存在的水闸现状，进行实际的分析和研究，并提出了三条切实可行的策略，希望对未来水闸除险工程贡献一点新思路。
参考文献：
[1]国内外新型水闸的设计研究现状综述[J].梁一飞，刘成有，李国宁. 内蒙古水利.2010（01）
[2]朴哲浩[1].我国病险水闸成因及除险加固工程措施分析.水利建设与管理，2011，（1）；71-72
[3][4]魏效凤.膜袋围堰在十三陵水库除险加固工程中的应用[J].北京水务，2007，（05）：32-34.
论文作者:何炳华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/20
标签：水闸论文; 水库论文; 围堰论文; 下游论文; 工程论文; 闸门论文; 水位论文; 《基层建设》2017年第35期论文;