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摘要：水闸是水利工程的重要组成部分，其作用不可忽视。但由于种种原因，一些水闸存在着严重的安全隐患，为确保水闸的安全运行，必须对病险水闸进行除险加固。笔者结合水闸工程实例，根据水闸工程存在的质量隐患，对水闸进行了除险加固设计，可供类似工程设计人员参考。
关键词：水闸；质量隐患；加固设计；泄洪闸
中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：
我省夏季高温多雨、台风较多，因此，水闸工程的使用较为普遍，在供水、灌溉、防洪、防潮、排涝等方面发挥着重要作用。随着运行时间的增加，以及各种自然因素和人为因素的影响，水闸工程运行中逐渐暴露的病害也越来越多。水闸一旦出现大的险情，直接影响到区域内的人民的生产和生活，其可能造成的经济损失和社会影响之大，是难于用数字估量的。为了确保水闸工程的运行安全，有必要针对存在问题的病险水闸进行实地现状调查，对病险水闸进行除险加固设计，使水闸发挥其作用，保护人民生命财产安全。
1 概况
某水闸工程主要由泄水闸、北岸水轮泵站、南岸水电站、供水泵房等建筑物组成。水闸建成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，并兼顾发电，工程已投入运行40a，为当地的工农业发展做出了重要贡献。近20a来，随着城市发展需要，已成为城市供水的主要水源地，日供水量为30×104m3，为城市发展做出了重要贡献。
2 工程存在的问题
由于受工程始建时物力、财力及施工条件所限，水闸采用开敞式平板钢闸门控制水闸，南岸渠建设南岸水电站，设计未作充分论证，致使水闸上游洪水期抬高水位，洪水淹没面积扩大，上下游水位差较大，不满足水闸行洪要求。鉴于水闸所起的作用，为确保其运行安全，工程安全鉴定专家组，对该工程进行了全面安全鉴定，鉴定确认水闸为三类闸，属病险水闸。根据水闸安全鉴定结论，水闸主要存在如下工程问题：
1)工程按30a一遇洪水设计，100a一遇洪水校核，水闸过水能力不足，闸顶高程不满足设计要求。右岸防护堤顶高程偏低，不满足要求。
2)经复核，闸基抗渗稳定、闸室抗滑稳定及基地应力均满足规范要求，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，目前消力池底部淘空，护坦、海漫水毁严重。
上述表明，目前该水闸存在诸多的安全隐患，为确保工程继续发挥其良好的工程效益，及时对水闸建筑物进行除险加固处理是当务之急。
3 泄水闸加固设计
根据工程现状、安全鉴定情况以及复核计算，泄水闸存在的主要问题是：泄流时上下游水位差较大，不满足水闸行洪要求；消力池在小流量下游水位较低时，不满足消能设计要求。针对存在的问题拟定采取的方案为：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差减小。
泄水闸堰面及已建消力池混凝土表面，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英砂固结而成，强度特高，超级耐重压﹑耐冲击﹑耐磨损﹑附着力强等特性。
3.1 北岸泄洪闸设计
北岸泄洪闸位于水轮泵站引水渠末端，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2.0m，边墩厚1.4m，闸室总宽度24.80m，顺水流方向长度10.0m，闸室基础高程98m，闸顶高程108.40m。工作闸门采用平板钢闸门、固定卷扬式启闭机启闭(门顶允许过水方式)，闸门顶高程103.0m，检修闸门采用电动葫芦启闭，检修闸门门槽距工作闸门槽上游4.30m，启闭机排架顶高程112.90m，启闭机房建筑面积160m2。工作桥布置在闸顶上部，桥面高程108.40m。
水闸上游采用混凝土铺盖，混凝土铺盖顶高程为99.70m，顺水流方向长20.0m，底板厚0.60m。水闸进口处左侧设置混凝土导墙，总长20.0m，为衡重式挡墙，墙顶高程为108.40m，墙顶宽0.5m，墙底高程为99.20m。
闸室下游连接段主要布置有：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108.40m～106.00m。消力池右边墙采用混凝土悬壁式挡墙，墙顶高程为103.00m。消力池下游块石格宾海漫护底，长30.0m，左侧墙采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程为102.00m。
3.2 南岸泄洪闸设计
南岸泄洪闸位于南岸水电站发电厂房左侧，采用开敞式有坎宽，共3孔，堰顶高程97.50m，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27.90m，顺水流方向长度11.0m，闸室基础高程95m，闸顶高程108.50m。工作闸门采用平板钢闸门、固定卷扬式启闭机启闭(门顶允许过水方式)，闸门顶高程103.50m，检修闸门采用台车式启闭机启闭，检修闸门门槽距工作闸门槽上游3.12m，启闭机排架顶高程116.82m，启闭机房建筑面积255m2。工作桥布置在闸顶上部，桥面高程108.50m。
闸室下游连接段主要布置有：水平段、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15.20m，边坡为1:4。闸室底板高程97.50m，消力池底板高程93.20m。消力池底板水平段长26.40m，底板厚度0.8m，池深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108.40m～106.0m。消力池右边墙采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程为100.50m。消力池下游采用格宾石笼海漫护底与干砌石海漫护底，其长度分别为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尾水相交，同时在水轮泵站下游与北岸泄洪闸右边墙相交。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。新浇混凝土護坦板最大长度为96.44m，底板面高程96.50m。
桩号0+41.75～0+140段消力池及护坦，是本工程最为经常使用的消能工段，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98.40m，水平段长10.35m；斜坡段长度为19.0m，坡比为1:10，末段底高程96.50m。格宾海漫底板高程为96.50m，水平段长30.0m。桩号0+140～0+200段消力池及护坦，位于原两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98.40m，水平段长2.0m；斜坡段长度为19.0m，坡比为1:10，末段底高程96.50m。格宾海漫底板高程为96.50m，水平段长30.0m。
3.4 泄水闸的闸门和启闭设备
1)北岸泄洪闸的闸门及启闭设备
北岸泄洪闸为两孔，孔宽为10.0m，底板高程为100.00m，闸顶高程为108.40m，闸前正常挡水位为102.32m，泄水闸20孔完全开启后，如果泄流能力不够，再开启北岸泄洪闸泄洪，考虑到水位抬高因素，闸门顶高程定为103.20m，上游设计洪水位为106.15m，上游校核洪水位为107.32m，下游设计洪水位为105.26m，下游校核洪水位为106.51m。检修闸门采用两台MD-100-18D电动葫芦双吊点启门，吊点距为5.4m，容量2×100kN=200kN。工作闸门采用10.0m×3.2m平面滑动钢闸门，门体自重为14.0t/扇，埋件重为6.0t/孔，每孔一扇，选用QPQ-2×160kN固定卷扬式启闭机，扬程10.0m，每孔1台，共2台。卷扬机采用现地控制和远程控制，每台启闭机预留PLC通讯接口。
2)南岸泄洪闸的闸门及启闭设备
南岸泄洪闸共3孔、排污闸1孔，泄洪闸2孔。泄洪闸孔宽为10.0m，排污闸孔宽为1.50m，堰顶高程为97.50m，闸墩顶高程为108.50m，闸前正常挡水位为102.32m，泄水闸、北岸泄洪闸完全开启后，如果泄流能力不够，再开启南岸泄洪闸泄洪，考虑到水位抬高因素，闸门顶高程定为103.50m，上游设计洪水位为106.38m，上游校核洪水位为107.50m，下游设计洪水位为105.05m，下游校核洪水位为106.33m。泄洪闸顺水流方向布置检修闸门和工作闸门，检修闸门采用一扇10.0m×5.8m平面滑动钢闸门，每扇闸门分为两节，采用QT-2×160kN移动式台车启闭机双吊点启门。工作闸门采用10.0m×6.5m平面滑动钢闸门，选用QPQ-2×400kN固定卷扬式启闭机，共两台。卷扬机采用现地控制和远程控制，每台启闭機预留PLC通讯接口。
3.5 自动化控制
自动化控制主要针对泄水闸和北岸泄洪闸，其主要运行方式为：根据水位开启闸门自流排涝和关闭闸门防洪挡水，要求监控水平既满足闸站中控室上位机控制、启闭房LCU自动控制、现地手动，又满足将来上级管理局远方集中监视，实现在闸站中控室内一个指令通过LCU柜控制流程自动完成开关闸全过程。因此闸站按“无人值守，少人值班”要求设计。系统采用分层分布式结构，包括主控层和现地控制层。主控层设置主操作员工作站1台、操作员/通讯工作站1台、10M/100M以太网交换机1台、网络打印机、网络设备、控制台、1套DLP大屏幕背投拼接系统等，现地控制层设置LCU柜6套(泄水闸5套、北岸泄洪闸1套)。以太网交换机带光口，预留与上级管理局光纤通讯接口。
4 结语
总之，水闸在灌溉、发电、供水等方面发挥着极其重要的地位，一旦水闸工程出现病害，将直接影响到区域内的人民的生产和生活，其可能造成的经济损失和社会影响是难于用数字估量的。因此，必须结合水闸的运行情况，找出存在的质量隐患，及时对病险水闸进行了除险加固。只有这样才能确保水闸的运行安全与可靠，才能发挥其应用的作用。
参考文献
[1] 徐俊.谷皮冲水闸除险加固工程设计[J].工程建设与设计,2012年07期
[2] 杨爱兰.关于病险水闸除险加固设计的思考[J].华东科技,2012年第2期
关键词：水闸；质量隐患；加固设计；泄洪闸
中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：
我省夏季高温多雨、台风较多，因此，水闸工程的使用较为普遍，在供水、灌溉、防洪、防潮、排涝等方面发挥着重要作用。随着运行时间的增加，以及各种自然因素和人为因素的影响，水闸工程运行中逐渐暴露的病害也越来越多。水闸一旦出现大的险情，直接影响到区域内的人民的生产和生活，其可能造成的经济损失和社会影响之大，是难于用数字估量的。为了确保水闸工程的运行安全，有必要针对存在问题的病险水闸进行实地现状调查，对病险水闸进行除险加固设计，使水闸发挥其作用，保护人民生命财产安全。
1 概况
某水闸工程主要由泄水闸、北岸水轮泵站、南岸水电站、供水泵房等建筑物组成。水闸建成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，并兼顾发电，工程已投入运行40a，为当地的工农业发展做出了重要贡献。近20a来，随着城市发展需要，已成为城市供水的主要水源地，日供水量为30×104m3，为城市发展做出了重要贡献。
2 工程存在的问题
由于受工程始建时物力、财力及施工条件所限，水闸采用开敞式平板钢闸门控制水闸，南岸渠建设南岸水电站，设计未作充分论证，致使水闸上游洪水期抬高水位，洪水淹没面积扩大，上下游水位差较大，不满足水闸行洪要求。鉴于水闸所起的作用，为确保其运行安全，工程安全鉴定专家组，对该工程进行了全面安全鉴定，鉴定确认水闸为三类闸，属病险水闸。根据水闸安全鉴定结论，水闸主要存在如下工程问题：
1)工程按30a一遇洪水设计，100a一遇洪水校核，水闸过水能力不足，闸顶高程不满足设计要求。右岸防护堤顶高程偏低，不满足要求。
2)经复核，闸基抗渗稳定、闸室抗滑稳定及基地应力均满足规范要求，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，目前消力池底部淘空，护坦、海漫水毁严重。
上述表明，目前该水闸存在诸多的安全隐患，为确保工程继续发挥其良好的工程效益，及时对水闸建筑物进行除险加固处理是当务之急。
3 泄水闸加固设计
根据工程现状、安全鉴定情况以及复核计算，泄水闸存在的主要问题是：泄流时上下游水位差较大，不满足水闸行洪要求；消力池在小流量下游水位较低时，不满足消能设计要求。针对存在的问题拟定采取的方案为：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差减小。
泄水闸堰面及已建消力池混凝土表面，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英砂固结而成，强度特高，超级耐重压﹑耐冲击﹑耐磨损﹑附着力强等特性。
3.1 北岸泄洪闸设计
北岸泄洪闸位于水轮泵站引水渠末端，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2.0m，边墩厚1.4m，闸室总宽度24.80m，顺水流方向长度10.0m，闸室基础高程98m，闸顶高程108.40m。工作闸门采用平板钢闸门、固定卷扬式启闭机启闭(门顶允许过水方式)，闸门顶高程103.0m，检修闸门采用电动葫芦启闭，检修闸门门槽距工作闸门槽上游4.30m，启闭机排架顶高程112.90m，启闭机房建筑面积160m2。工作桥布置在闸顶上部，桥面高程108.40m。
水闸上游采用混凝土铺盖，混凝土铺盖顶高程为99.70m，顺水流方向长20.0m，底板厚0.60m。水闸进口处左侧设置混凝土导墙，总长20.0m，为衡重式挡墙，墙顶高程为108.40m，墙顶宽0.5m，墙底高程为99.20m。
闸室下游连接段主要布置有：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108.40m～106.00m。消力池右边墙采用混凝土悬壁式挡墙，墙顶高程为103.00m。消力池下游块石格宾海漫护底，长30.0m，左侧墙采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程为102.00m。
3.2 南岸泄洪闸设计
南岸泄洪闸位于南岸水电站发电厂房左侧，采用开敞式有坎宽，共3孔，堰顶高程97.50m，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27.90m，顺水流方向长度11.0m，闸室基础高程95m，闸顶高程108.50m。工作闸门采用平板钢闸门、固定卷扬式启闭机启闭(门顶允许过水方式)，闸门顶高程103.50m，检修闸门采用台车式启闭机启闭，检修闸门门槽距工作闸门槽上游3.12m，启闭机排架顶高程116.82m，启闭机房建筑面积255m2。工作桥布置在闸顶上部，桥面高程108.50m。
闸室下游连接段主要布置有：水平段、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15.20m，边坡为1:4。闸室底板高程97.50m，消力池底板高程93.20m。消力池底板水平段长26.40m，底板厚度0.8m，池深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108.40m～106.0m。消力池右边墙采用混凝土重力式挡墙，墙顶高程为100.50m。消力池下游采用格宾石笼海漫护底与干砌石海漫护底，其长度分别为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尾水相交，同时在水轮泵站下游与北岸泄洪闸右边墙相交。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。新浇混凝土護坦板最大长度为96.44m，底板面高程96.50m。
桩号0+41.75～0+140段消力池及护坦，是本工程最为经常使用的消能工段，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98.40m，水平段长10.35m；斜坡段长度为19.0m，坡比为1:10，末段底高程96.50m。格宾海漫底板高程为96.50m，水平段长30.0m。桩号0+140～0+200段消力池及护坦，位于原两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98.40m，水平段长2.0m；斜坡段长度为19.0m，坡比为1:10，末段底高程96.50m。格宾海漫底板高程为96.50m，水平段长30.0m。
3.4 泄水闸的闸门和启闭设备
1)北岸泄洪闸的闸门及启闭设备
北岸泄洪闸为两孔，孔宽为10.0m，底板高程为100.00m，闸顶高程为108.40m，闸前正常挡水位为102.32m，泄水闸20孔完全开启后，如果泄流能力不够，再开启北岸泄洪闸泄洪，考虑到水位抬高因素，闸门顶高程定为103.20m，上游设计洪水位为106.15m，上游校核洪水位为107.32m，下游设计洪水位为105.26m，下游校核洪水位为106.51m。检修闸门采用两台MD-100-18D电动葫芦双吊点启门，吊点距为5.4m，容量2×100kN=200kN。工作闸门采用10.0m×3.2m平面滑动钢闸门，门体自重为14.0t/扇，埋件重为6.0t/孔，每孔一扇，选用QPQ-2×160kN固定卷扬式启闭机，扬程10.0m，每孔1台，共2台。卷扬机采用现地控制和远程控制，每台启闭机预留PLC通讯接口。
2)南岸泄洪闸的闸门及启闭设备
南岸泄洪闸共3孔、排污闸1孔，泄洪闸2孔。泄洪闸孔宽为10.0m，排污闸孔宽为1.50m，堰顶高程为97.50m，闸墩顶高程为108.50m，闸前正常挡水位为102.32m，泄水闸、北岸泄洪闸完全开启后，如果泄流能力不够，再开启南岸泄洪闸泄洪，考虑到水位抬高因素，闸门顶高程定为103.50m，上游设计洪水位为106.38m，上游校核洪水位为107.50m，下游设计洪水位为105.05m，下游校核洪水位为106.33m。泄洪闸顺水流方向布置检修闸门和工作闸门，检修闸门采用一扇10.0m×5.8m平面滑动钢闸门，每扇闸门分为两节，采用QT-2×160kN移动式台车启闭机双吊点启门。工作闸门采用10.0m×6.5m平面滑动钢闸门，选用QPQ-2×400kN固定卷扬式启闭机，共两台。卷扬机采用现地控制和远程控制，每台启闭機预留PLC通讯接口。
3.5 自动化控制
自动化控制主要针对泄水闸和北岸泄洪闸，其主要运行方式为：根据水位开启闸门自流排涝和关闭闸门防洪挡水，要求监控水平既满足闸站中控室上位机控制、启闭房LCU自动控制、现地手动，又满足将来上级管理局远方集中监视，实现在闸站中控室内一个指令通过LCU柜控制流程自动完成开关闸全过程。因此闸站按“无人值守，少人值班”要求设计。系统采用分层分布式结构，包括主控层和现地控制层。主控层设置主操作员工作站1台、操作员/通讯工作站1台、10M/100M以太网交换机1台、网络打印机、网络设备、控制台、1套DLP大屏幕背投拼接系统等，现地控制层设置LCU柜6套(泄水闸5套、北岸泄洪闸1套)。以太网交换机带光口，预留与上级管理局光纤通讯接口。
4 结语
总之，水闸在灌溉、发电、供水等方面发挥着极其重要的地位，一旦水闸工程出现病害，将直接影响到区域内的人民的生产和生活，其可能造成的经济损失和社会影响是难于用数字估量的。因此，必须结合水闸的运行情况，找出存在的质量隐患，及时对病险水闸进行了除险加固。只有这样才能确保水闸的运行安全与可靠，才能发挥其应用的作用。
参考文献
[1] 徐俊.谷皮冲水闸除险加固工程设计[J].工程建设与设计,2012年07期
[2] 杨爱兰.关于病险水闸除险加固设计的思考[J].华东科技,2012年第2期