摘要：泵闸是水利工程的重要组成部分，其作用不可忽视。但是由于种种原因，，一些泵闸存在着严重的安全隐患，为了确保泵闸的安全运行，就要对病险泵闸进行加固。因此就结合泵闸工程实例，根据泵闸工程存在的质量隐患，对泵闸进行了除险加固措施。
关键词：泵闸；质量隐患；加固设计
一般来说，我国夏季高温多雨、台风比较多，所以，泵闸工程的使用比较普遍，在供水、灌溉、防洪等方面发挥着重要的作用。随着时间的增加，以及各种因素和人为因素的影响，泵闸工程运行中逐渐暴露的病害也越来越多。泵闸一旦出现大的险情，就会直接影响到区域内的人民生产和生活，也就有可能造成经济损失和社会影响之大，是难以估量的。
1 有关病险泵闸的工程情况
某泵闸工程结构复杂。泵闸建设成以后主要功能是拦蓄水量，提供城市生产生活及农业灌溉用水，并且兼顾发电，在此基础上已经投入了40a米，为当地的工农业发展做出了重要贡献。近20a米，随着城市的发展需要，已经为城市供水的主要水源地，日供水量为30*104m，为城市的发展做出了重要贡献。
2 工程存在的问题
由于在一定程度上工程始建时物力、财力及施工条件也有限，泵闸采用开敞式平板钢闸门来进行控制，南岸渠建设泵闸的时候，要做出充分的论证，这样也就致使泵闸上游的供水不高，洪水淹没面积扩大，上下游水位差也进行变大，不能满足水闸行洪的要求。这样在鉴于泵闸所起的作用中，为了确保其运行的安全，工程安全鉴定专家组，对该工程进行了全面的安全鉴定，鉴定确认为三类泵闸，属于病险泵闸。在根据泵闸安全鉴定结论中，泵闸存在的问题如下：
①工程按30a-遇洪水设计，100a-遇洪水校核，泵闸过水能力不足，闸顶高程不满足设计的要求，右岸防护堤顶高程偏低，不满足要求。
②经过复核，闸基抗渗稳定、闸室抗滑稳定及基地应该满足规范要求，但右岸防护堤在高水位时发生渗透破坏，局部渗透稳定不满足要求。
③经过复核，消力池满足抗浮稳定要求，池深及池长不满足要求，池后为远驱水跃，水闸消能防冲不满足要求，目前消力池底不掏空，护坦、海漫水严重。
根据以上所述的情况来看，目前该泵闸存在的很多的安全隐患，为了确保工程继续发挥其良好的工程效益，及时对泵闸建筑物进行除险加固处理是重要问题。
3 泄水闸加固设计
根据工程的发展情况、安全鉴定情况以及复核计算、泄水闸的主要问题是：泄流时上下游水位差比较大，不满足水闸行洪要求。消力池在小流量下游水位比较低时，不满足消能设计要求。针对存在的问题可以采取合理的方案：扩孔分流、减少泄水闸泄量、减少水闸上下游水位差，使泄水闸上下游水位减小。
泄水闸面积以及消力池混凝土表面，部分出现蜂窝、麻面、露石等现象。采取补强加固措施，可以采用高渗透性环氧砂浆抹面。高渗透性环氧砂浆是由环氧树脂与超硬石砂固结而成，强度比较高，超级耐重压、耐冲击、耐磨损、附着力比较强。
3.1 北岸泄洪闸设计
北岸泄洪闸位于水轮泵引水渠末端，闸底板高程为100.0m，闸孔宽度均为10.0m，闸孔数为2孔，中墩厚2.0,边墩厚1.4m，闸室总宽度24.8m，顺水流方向长度10.0m，闸室基础高程98m，闸顶高程10.8.4m。工作闸门采用平板钢闸门、固定卷扬式启闭机启闭，检修闸门门槽距工作闸门槽上游4.3m，启闭机排架顶高程112.9m，启闭机房建筑面积160m，工作桥布置在闸顶上部，桥面高程108.4m。
水闸上游采用混凝土铺盖，混凝土铺盖顶高程为99.7m，顺水流方向长20.0m，为衡重式挡墙，墙顶高程为108.4m，墙顶宽0.5m，墙底高程为99.2m.
闸室下游所连接段主要布置有：斜坡段、消力池、海漫以及排水渠。闸室与消力池之间的连接段底板边坡为1:4，长18.0m，闸室底板高程100.00m，消力池底板高程96.0m。消力池底板水平段长17.0m。底板厚度0.8m，池深0.50m，坎顶高程为96.50m。消力池左边墙采用混凝土衡重式挡墙，墙顶高程为108.4m-106.0m。消力池下游块石哥滨海护底，长30.0m，左侧墙采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程为102.0m。
3.2 南岸泄洪闸设计
南岸泄洪闸位于水电站发电厂房左侧，采用开敞式有坎宽，共3孔，堰顶高程97.5m，其中右侧为排污闸，孔净宽1.5m，其余两孔为泄洪闸，每孔净宽10m，中墩厚2.0m，左边墩厚1.4m，右边墩厚1.0m，闸室总宽度28.0m，顺水流方向长度为11.0m，闸室基础高程95m，闸顶高程108.5m。工作闸门采用平板钢闸门、固定卷扬式闭机启闭，检修闸门门槽距工作门槽上游3.12m， 启闭机排架顶高程119.0m，启闭机房建筑面积255m。工作桥布置在闸顶上部，桥面高程108.0m。
闸室下游连接段主要布置有：水频段、斜坡段、消力池、海漫以及排水渠。闸室与消力池之间的水平段长2.0m，斜坡段长15.0m，边坡为1:4闸室底板高程98.0m，消力池底板高程为94.0m。消力池底板水平段长25.0m，底板厚度为0.8m，池深为0.80m，坎顶高程为94.0m。消力池左边墙采用混凝土衡重式挡墙，墙顶高程为109m-106m。消力池右边墙采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程为100m。消力池下游采用格宾石笼海漫护底与干砌石海漫护底，其长度分别是20.0m、44.0m。
3.3 消力池下游段除险加固设计
桩号0+000.0-0+41.75段，消力池及护坦与水轮泵站发电水相交，同时在水轮泵站下游与北岸泄洪闸右边相交。为了不影响水轮泵站发电，消力池不设置消力墙，拆除原浆砌块石海漫、清理抛石表面至设计要求，为了北岸泄洪闸安全，混凝土护坦板延长至北岸泄洪闸消力池末端。新浇筑混凝土护坦板最大长度为97.0m，底板面高程出96.50m。
桩号为0+41.75-0+140段消力池及护坦，是本工程经常使用的消能工程，拆除原钢筋笼块石海漫、清理抛石表面至设计要求。混凝土护坦板上游端底板高程为98.50m，水平段长10.35m，斜坡段长度为19.0m，坡比为1:10，末端低高程为96.5m。格宾海漫底板高程为97.0m，水平段长度为30.0m。桩号0+140-0+200段消力池之间埋石混凝土底板拆除，采用c20钢筋混凝土浇筑底板。拆除原钢筋笼块石海漫、清理抛石表面至设计要求。混凝土护坦板上游端底板高程为99.0m，水平段长2.0m，斜坡段长度为19.0m，坡比为1:10，末端低高程98.0m。格宾海漫地板高程为97.0m，水平段长为30.0m。
3.4 溢洪道加固设计
溢洪道位于主泵闸左岸上，为开敞式实用堰，包括进口引渠、泄流堰、一级陡坡段、一级消力池、缓坡段等。但是由于泵闸兴建时建设资金不足也会受到其他因素的营销，目前泵闸溢洪道只是仅仅完成了设计两级消能工种的一级消力池及缓坡段，缓坡段后的二级陡坡段等一部分的问题。
4 分析病险泵闸的一些加固技术
4.1 增加泵闸结构高度，提高泄洪能力
①增加泵闸结构的高度
第一，在已经有的泵闸上浇筑混凝土材料帮助增高泵闸的结构，并且将泵闸下游位置或者是上游的位置将断面进行扩大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第二，利用竖向预应力错索将泵闸和原来的泵闸共同组合成一个整体结构。在选用涂界面胶及植筋方法对于泵闸的混凝土来说不是很好，一般是采用新型的方法进行加固，来确保对其的性能。
对于泵闸的结构：①泵闸高度，通常是在增高下游来进行加固，可以不将水库水进行防放空，从而确保泵闸的运行。如果泵闸具有一定的稳定性、安全性比较低时，就需要结合泵闸稳定的情况来确定实行下游厚度加固的方法。②增设防浪结构墙的要求，针对没有防浪墙结构的泵闸，进行复核之后可以体现出泵闸正常的运行规定，这样就要求泵闸在上游位置增设防浪墙的手段来帮助对其的加固性能，一般防浪墙结构高度为1m-1.2m。
②提高泄洪能力
提高泵闸所具有的泄洪能力，是当前重要的手段，在深入研究原有泄洪建筑物泄洪能力之外，还可以加深、扩宽原溢洪道结构，还可以通过开通新溢洪道的方法。比如，某泵闸可以通过增设溢洪道帮助其提高泵闸的泄洪能力。
4.2 针对泵闸发生渗漏情况的加固处理
①混凝土防渗漏
混凝土防渗墙适用于处理范围大，问题、性质和部位不能完全确定的隐患，只是简单适用于砂类土、粘性土、黄土和淤泥地基。
施工方法：沿着周边的环境可以进行查看，看看是否有渗漏现象。其中该防渗漏结构是可以增设在泵闸的结构上的，还可以深入至基岩位置及更深处，从而帮助截断泵闸结构及相关的结构渗漏通道。那么在某市的小型病险泵闸除险加固，而后工程投入了大量的运行后，效果也比较良好，该种方法只能简单适用于比较严重的工程。
②泵闸及相关高程的工程情况
相关高程就是指高压旋转的处理范围，那么在比较大范围内可以看到有些性质和部位是不能完全确定的隐患，适用于砂类土和粘性土的地基。
高压旋转采用的时候三重管法，立轴式液压回转钻机安置在所设计的孔位上，然后进行钻孔，并且在成孔后，将喷浆管插入到基础设计的深度中去，由泥浆泵通过安装在钻杆杆端的喷嘴将水泥液向周围土体进行喷射。喷射完成后，同时以规定的速度逐渐向上提升钻杆，是由下而上进行喷射作业。喷射完成后，拔出注浆管，卸下器具，冲洗管路和设备，移动机具到新孔位。作业人员必须随时注意检查液浆初凝的时间、浆液流量、压力、提升速度等参数是否符合，并且做好施工记录。在高压旋转施工的时候，钻杆边提升旋转。施工中注意控制旋杆，倾斜度在设计范围内。
5 原型观测和勘探资料的收集与管理
一般，在现有的原型观测资料的整理时、要及时对相关的资料进行分析，钻孔取样、钻孔注水等地质勘测工作，这是证明泵闸状态的重要手段。在很多周边的工程中可以看到，安全评价、加固和扩建的根据其实就是原型观测资源的分析，对于所勘探的资料，钻孔柱状等要进行分析和统计，这样也有助于进一步摸清泵闸存在的病险情况，并提高符合实际的设计参数，为确定合理经济可靠的除险加固方案起着重大的作用。
有关泵闸渗流观测资料的分析应该是以观测资料较全、可靠性好，且泵闸水位比较高的资料系列为主，会通过绘制历时过程线和多个水位的位势过程线，判定泵闸渗流状态和防渗效果。
泵闸渗流量资料的分析，应该绘制水位与泵闸渗流量的过程来进行结合，在泵闸地勘工作中要达到一定规模的要求范围，把取得的成功要进行认真分析和统计，尤其是在试验中可以和一些渗流检测试验，对出现的一些反常现象可以进行认真研究。但是如果在审查过程中可以看到，如果碰到粘粒含量在30%以上，砾石和砂砾粉粒含量比较合理的土质，其渗透系数高于提前预定的范围，还有对容重、渗透系数等的统计不分断面、高程、不剔除明显不合理的数值，全部进入平均值、太值和小值评价值统计，这样也就造成设计采用的参数不准确，然后得出整个泵闸的质量是否有差距，防渗是否能满足要求。有的时候在一定程度阿航泵闸的成功不足、深度不够，是没有办法摸清泵闸渗漏、接触面的渗漏，最后还是要归结为四者均为方案的设计不合理，经济性差。
6 病险泵闸除险加固方案的选择
病险泵闸存在工程质量的问题，就具体来说表现在渗漏、滑坡和裂缝，主要是泵闸的渗漏问题，总的来说，就是防渗加固除险的问题，病险除险加固设计就是要解决泵闸的渗漏问题，降低浸润线，使得其泵闸坡稳定。
对泵闸渗漏处理的问题上可以看出，所做出的措施其实就是垂直防渗和水平防渗，随着技术的发展，垂直防渗除原有粘土铺盖、冲抓套井粘心墙、泵闸灌浆、混凝土防渗墙和相关的灌浆方法外，还有近几年发展很快的塑性混凝土防渗墙、高压喷射混凝土墙、射水造孔混凝土墙等方法，水平防渗有粘土铺盖和水下抛土等。
一般在设计中，要认真分析渗漏的原因，分清是泵闸渗漏、接触渗漏、泵闸渗漏还是绕坝渗漏及其具体部位。泵闸渗漏是坝坡过陡、反滤体设计危害哪一方面引起的。接触渗漏的原因是泵闸的底部和两岸山坡清理不彻底造成的，这样也就失去了原有的设计意义。可以利用天然粘土厚度薄或质量差、防渗深度未截死等。绕泵闸渗漏原因是存在透水层在开挖的时候破坏了泵闸山体的天然铺盖。只有在一定程度上查清了泵闸隐患产生的原因，才能有的放矢，处理方案才能合理经济，防渗效果才是最有效的。
从比较中可以来看处理比较方案时要体现出经济合理可靠的原则，同时又要便于施工和质量检查。从接触过的实际案例可以看出，病险泵闸除险加固设计审查中，有些工程为安全起见，往往上堵下排方案一起上，或者方案无可比性。有的还拿全泵闸段的处理方式进行比较，来分析其原因。
7 泵闸安全监测系统的设计
泵闸安全监测在建设中占据着重要地位，可以评价施工质量、验证设计并且指导工程的安全运行。大部分病险泵闸原有监测设施是随着泵闸同步设置的，积累了一定的监测资料，为泵闸的安全运行起到了比较大作业。但是经过很多的运行费用来看，泵闸安全监测方案已经存在了很多的问题，主要是监测仪器设备陈旧老化，监测手段落后、不规范，资料不系统、不连续，监测资料整编分析工作量大，速度慢，难以对泵闸浸润线抬高、绕泵闸渗漏做出合理的判断，不能及时准确低为泵闸安全运行提供有效的依据。而且，目前的病险泵闸只有在大型工程山才可以节能性观测设施，其他的几乎没有。为此，根据泵闸安全监测的实际情况来看，必须对原有观测的设施进行完善，提高观测手段，建立可靠安全的自动化泵闸监测系统。
泵闸安全监测系统建立应该按照水利部所颁发的规定进行，以渗流观测为主，配齐主要的观测设施，推行自动化实时监测，以人工监测复核。主要监测项目就包括：泵闸渗流压力监测、泵闸渗流压力监测和喜爱优异水位监测等。
泵闸监测设计应该要充分利用原有的设置，结合需要监测的部位增大观测断面。大中型水位应该考虑渗压和渗流量等监测数据自动采集、传送、并进行数据分析和管理，及时对工程性生态进行分析和评价，建立自动化的安全监测系统，并能进一步实施到位。
结束语
以上所述，病险泵闸工程存在很多的问题，但是大多是历史遗留下来的，工程设施方面存在的问题主要进行解决的。工程管理、交通和通讯方面存在的问题也很重要，这些问题之间互相影响，要解决这些问题，除了质量问题外，同时还需要各级政府加大宣传力度和投资力度，才能保证除险加固工程按规划设计完成，来彻底消除病险泵闸的危害，进而确保泵闸的正常运行，发挥出更大的社会、经济效益。
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论文作者:陈云国
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/15
标签：高程论文; 底板论文; 混凝土论文; 工程论文; 下游论文; 水位论文; 水闸论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;