浅谈水闸除险加固设计

周将

（九江市水利电力规划设计院）

浅谈水闸除险加固设计

周将

（九江市水利电力规划设计院）

随着国内经济的快速发展，各项资源的滥砍滥伐现象较为严重，特别是在北方地区，经常出现洪灾、旱灾等自然灾害，严重影响灌溉和交通的正常运行，因此，如何加固水闸除险加固设计、控制水情成为国内相关部门以及社会科研学者探讨的话题之一。而水闸底板部位是水闸除险加固的重要环节，长期以来国内相关科研学者一直被此类问题所困扰，百思不得其解，不能找到实用的解决办法，不但影响水闸工程工作顺利进行，在一定程度上影响国家建筑形势和经济发展。

水闸；除险加固设计；措施及策略

随着滥砍滥伐的现象日益加重，洪灾、旱灾等自然灾害无法得到有效地控制，更无法在险情发生时提供有力的技术支持，因此，国家对水闸除险加固设计进行有效的改革是符合国情和国家走可持续发展道路的重要措施之一。在设计方面严格要求根据地域的地貌特征、地质条件和水文、施工、管理等因素进行衡量，以此设计出更加完善、有效的设计方案，认真研究、合理布置。

1 水闸的结构设计

1.1 结构设计

水闸设计一般分为：结构设计、消能防冲设计、防渗排水设计。结构设计一般在水闸工程结构布置的过程中，中心线要与河道中心线保持同一水平位置上，在保证建筑建设期间既美观、合理的同时，更要保证一定的成本效益和经济效益。闸孔和宽度要形成统一形式，保持美观的外形，使水闸在运行的过程中充分发挥积极的除险、控制水情的作用。

在水闸的结构设计形式上，一般都是对闸定进行高程设计，不仅可以起到挡水的作用，还可以保证泄水工作的顺利进行，而在挡水的过程中，水位不能低于正常蓄水水位。泄水时不能低于水闸在洪水警戒线上的设计标准，若水情处在枯水期，不仅影响河道流量，还会对水闸底板设计造成影响，一般的水闸流态通常分为两种：①泄流期间水流由于不受阻力的影响，形成堰流现象；②泄流时由于闸门的阻挡现象，极为容易出现孔流现象，因此，在对水闸进行除险加固设计的过程中，一定要根据地域的地理环境、地貌、地质的不同要求进行合理、妥善的设计[1]。

1.2 消能防冲设计

相比于水闸的机构设计来讲，消能防冲设计较为复杂，影响因素较多，所以在控制消力池的过程中，要根据相关数据进行有效、准确的分析上游和下游之间的水位差、过闸流量宽度、下游水深以及空疏、宽度等因素，不仅能够增加调度过程中的操作灵活，还能保证一定程度的安全性。

1.3 防渗排水设计

为了加强对防渗排水的设计符合设计标准，在设计的过程中，要在离闸室上游存在钢筋混内景图加固防渗墙，再在墙体两侧以及混凝土挡土墙下设计高压旋喷防渗墙，以此保证防渗排水工作的稳定性和坚固性。根据排水流量进行科学化、精准化的计算并收集相关数据信息，从而保证渗透过程中的稳定效果。

2 国内水闸除险加固设计方案

2.1 溢流坝除险设计

国内对水闸出现加固设计方案一般分为三种，分别是溢流坝除险设计、冲砂闸除险设计和进水闸除险设计方案。由于混凝土不具备抗冻还会产生一定的碳化深度的特性，因此在溢流坝进行除险设计工程中，施工单位要及时凿除一部分混凝土，确保工程施工的顺利进行，合理、有效地利用低流消能方式，强化溢流坝下游防冲措施。在洪灾发生巨量洪水的期间，要对原溢流坝进行调整，因为消能方式与洪水之间会相互要影响，从而产生许多变化，因此，设计单位和施工单位要利用计算机的先进技术手段，将坝体基础下流水方向的长度进行加长冰准确计算，从而满足国内设计和施工的标准。在延长溢流坝前缘长度后，价款下游堤坝基础建设，保证上游坝面的垂直角度，从而实现各个区域对灌溉的需求[2]。

2.2 冲砂闸除险设计

在国内众多水利工程设计和施工单位中，很少设计并应用于实际工程中，由于冲砂闸设计较小，所以，在面临汛期高峰时，不仅不能满足排砂需求，还会出现严重的淤积现象以及河床抬高现象，不能实现消能防冲的作用，不符合国内相关水闸设计的标准。比如，冲砂闸的垂直水流方向和角度为13m，为了实施除险加固，那么就必须对冲砂闸底板的水流方向长度设计为5m，因此，冲砂闸除险设计无法在国内水利工程中广泛应用。一般情况下，冲砂闸底板的高程与原冲砂闸底板高程保持在同一位置和高度上，由于冲砂闸孔数一直不变，在保证符合国家设计标准的情况下，就要慎重选择溢流坝在河道中发生水断的面积，不仅浪费国家财力、物力，更不利于实现人行通道。

2.3 进水闸除险设计

进水闸除险设计一般由金属结构构成，如果面临汛期高峰时，原进水闸就不能持续运行状态，必须对进水闸增高。由于对进水闸反复利用，再机上长期运行，致使其表面的混凝土和其它粗骨料严重滑落，导致出现混凝土裂缝等现象。因此在进行进水闸除险设计的过程中，根据相关数据信息，及时拆除进水闸的启闭机以及闸墩。为了使水闸基地应力可以满足一定条件和符合国家水闸设计标准，首先将水闸底板进行合理凿除，然后按比例增加和减少混凝土的高程变化，形成新的水闸底板钱，保证石底板与基岩之间的基础形式，上层为开关设备平台，下层为人员检修平台[3]。

3 加强水利工程施工质量的措施

3.1 加强对水闸施工质量的控制和设计标准

作为工程施工阶段最为关键环节的施工质量，施工单位应根据现场的地质、地貌等环境因素进行实际情况分析，从而制定合理、有效的施工方案和应急预备方案，并且严格控制工程的施工质量。建立专业的施工检测部门，对边坡水平位置、沉降、应力等进行实时监测，并收集监测数据，避免监测资料由于设计不足或缺陷造成的数据失准性，以此确保工程安全。建立健全的施工质量管理制度，使施工技术人员可以相互监督，以此进一步确保工程的施工安全，提高水闸的有效利用率，扩大工程的投资效益、环境效益和经济效益[4]。

3.2 建立有效、健全的管理制度

由于水闸在运行的过程中，消耗的能源量较为庞大，因此必须建立有效、健全、完整的运行管理制度，以此保证下游水在消力池范围内不使水流失控扩散，进而避免发生水流偏流，所以在除险水闸设计加固的过程中，更要提高水闸运行管理制度，充分发挥水闸消能的功效和设施的安全。一般建设水闸的过程中，需要进行爆破作业较多，很容易造成爆破失控的现象，因此施工现场应加强对爆破材料的监控和管理，施工单位应根据各项施工制定具体施工细节，确立安全责任范围，避免混乱作业，加强对高空坠物的管理，做好排水和截水等辅助措施的安排，强化施工期间安全施工的效率，减少水对边坡稳定等破坏性的影响。

4 结束语

随着国内经济的快速发展，加强水闸除险加固设计理念，强化水闸除险加固工程质量是国内水利工程可以健康、良好发展的重要技术基础，是国家迎合世界主流形式，推展国家经济增长的主要表现途径之一。因此，实施并加强除险加固设计不仅保障工程的安全性，还能为国家创造更大的经济效益。所以，国内设计部门必须根据相关数据深入研究，从而找到解决问题的最佳方案。

[1]何鲜峰.水闸系统可靠性评价理论及其应用[D].郑州大学，2005.

[2]卡米力江·亚森.浅谈水库除险加固工程坝基防渗方案的设计[J].内蒙古水利，2014（05）：20～21.

[3]李凯.浅谈水闸工程安全评价的必要性及理论研究[J].绥化学院学报，2015，09：155～156.

[4]李永强.水利讲坛第二十四讲：病险水闸除险加固设计要点[J].中国水利，2010（14）：68～70.

TV698.22

A

1004-7344（2016）15-0122-02

2016-5-12

周将（1983-），男，助理工程师，本科，主要从事水利水电设计工作。