董 瑩吳益星徐亞萍

關(guān)于套閘除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

董 瑩1吳益星2徐亞萍1

一、概況

內(nèi)河航運(yùn)在江蘇省具有舉足輕重的地位，江蘇省內(nèi)河貨運(yùn)量約占全省綜合貨運(yùn)量的三分之一，然而船閘建筑物老化病害，設(shè)備、設(shè)施的損傷與陳舊落后，抑制了內(nèi)河航運(yùn)需求，在工程運(yùn)行過(guò)程中也存在著安全隱患，靖江市十圩港、夏仕港套閘就屬于此類年久失修的船閘。因此系統(tǒng)地對(duì)現(xiàn)有船閘進(jìn)行升級(jí)改造，才能為內(nèi)河航運(yùn)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二、靖江市十圩港、夏仕港套閘的現(xiàn)狀分析

1.工程概況

（1）十圩港套閘

十圩港套閘是靖江市中部地區(qū)及孤北洼地的骨干引排控制建筑物，具有蓄水、擋洪、引排水的控制作用，既可發(fā)揮低潮位自排泄流的排水優(yōu)勢(shì)，較好地解決孤北洼地的澇漬，同時(shí)又可引水解決流域內(nèi)缺乏灌溉水源的矛盾，同時(shí)兼顧通航。

十圩港套閘興建于1973年11月，位于十圩節(jié)制閘西側(cè)，上游連接十圩港，下游距長(zhǎng)江1.6km，閘首凈寬10m，閘室寬12m，長(zhǎng)134.4m，設(shè)計(jì)流量102m3/s，灌溉面積18萬(wàn)畝，一次可通航500噸輪隊(duì)，年設(shè)計(jì)通航量600萬(wàn)噸。1975年10月建成投入運(yùn)行。與十圩港制閘一起承擔(dān)靖江市十圩港流域、孤北洼地及泰州通南地區(qū)的引、排及通航任務(wù)，對(duì)加快靖江乃至蘇中地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了十分重要的作用。

（2）夏仕港套閘

夏仕港套閘位于夏仕港節(jié)制閘東側(cè)，下游距長(zhǎng)江1km，與節(jié)制閘一起承擔(dān)夏仕港的引排任務(wù)，具有長(zhǎng)江潮位低、泄流時(shí)間長(zhǎng)的排水優(yōu)勢(shì)，是泰州通南地區(qū)引排水的主要控制建筑物，同時(shí)緩解了夏仕港節(jié)制閘通航與調(diào)水之間的矛盾。

夏仕港套閘興建于1979年12月，于1985年10月投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)流量108m3/s。閘首凈寬10m，閘室寬14m，長(zhǎng)162m，一次可通過(guò)1000噸船隊(duì)，年設(shè)計(jì)通航量700萬(wàn)噸，灌排面積達(dá)600km2以上。套閘的建成，滿足了通南地區(qū)靖江、泰興、姜堰及如皋等周邊地區(qū)人民生活、生產(chǎn)用水需要，為加快蘇中地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了十分重要的作用。

2.目前存在問(wèn)題

由于兩座套閘均建于20世紀(jì)70年代，已運(yùn)行30多年，隨著工情、水情和運(yùn)行情況的變化，對(duì)夏仕港、十圩港的規(guī)劃要求已經(jīng)改變，其設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，不能達(dá)到省廳規(guī)定防洪要求，同時(shí)工程老化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，加上維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)的不足，兩座套閘僅在90年代末經(jīng)歷過(guò)一次大修，平時(shí)正常的維修、保養(yǎng)得不到保障，工程使用壽命衰減，效益下降，目前仍有許多危及工程安全運(yùn)行的因素不能得到根治，難以確保套閘的汛期安全運(yùn)行。阻礙了日益發(fā)展的內(nèi)河航運(yùn)，成為了制約靖江航道發(fā)展的瓶頸。

3.現(xiàn)狀檢測(cè)

為了對(duì)這兩座套閘進(jìn)行更新改造，首先需要對(duì)套閘的現(xiàn)狀進(jìn)行檢測(cè)，從而為套閘的加固改造提供依據(jù)。

現(xiàn)狀檢測(cè)的對(duì)象：套閘的上下閘首、閘室墻、上游和下游翼墻、上游和下游護(hù)坡的水上部位及公路橋。

檢測(cè)內(nèi)容：檢測(cè)的內(nèi)容分為建筑物缺陷和損傷、材質(zhì)參數(shù)檢測(cè)和閘門與啟閉機(jī)檢測(cè)三個(gè)部分。主要檢測(cè)內(nèi)容如下：

（1）鋼筋混凝土和砌石結(jié)構(gòu)的外觀缺陷、上下游沖坑的調(diào)查和描述。

（2）結(jié)構(gòu)裂縫分布及裂縫長(zhǎng)度及寬度的檢測(cè)。

（3）混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。

（4）混凝土碳化深度、保護(hù)層厚度檢測(cè)。

（5）閘門外觀、銹蝕量檢測(cè)、閘門焊縫超聲波探傷及啟閉機(jī)運(yùn)行狀況檢測(cè)。

檢測(cè)的方法：

（1）建筑物缺陷和損傷按巡視檢查法采用察看、尺量、物探等，主要工具有測(cè)尺、裂縫對(duì)比卡、讀數(shù)顯微鏡等，輔以照相和攝像以作記錄補(bǔ)充。

（2）材質(zhì)參數(shù)檢測(cè)：混凝土抗壓強(qiáng)度采用回彈法，混凝土碳化深度采用試劑法，保護(hù)層厚度采用直接觀測(cè)法和電測(cè)法。

（3）閘門與啟閉機(jī)檢測(cè)：閘門外觀檢查以目測(cè)為主，配合使用測(cè)量工具，對(duì)閘門的外觀形態(tài)和銹蝕狀況進(jìn)行檢測(cè)；閘門銹蝕量檢測(cè)用測(cè)量器具直測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)；閘門焊縫探傷用超聲波探傷法探測(cè)焊縫缺陷位置和定量；啟閉機(jī)運(yùn)行狀況用目測(cè)和測(cè)量?jī)x器檢測(cè)啟閉機(jī)的零部件，如開(kāi)式齒輪、減速器、卷筒、蝸輪、蝸桿輪副、蝸桿蝸母等的磨損、損傷、銹蝕以及其他可以直接檢查到的異常運(yùn)行情況，檢查啟閉機(jī)的配置設(shè)計(jì)與設(shè)備狀況。

4.復(fù)核計(jì)算

復(fù)核計(jì)算的內(nèi)容：套閘閘頂高程復(fù)核；閘基的抗?jié)B穩(wěn)定復(fù)核；套閘的引、排過(guò)流能力復(fù)核；套閘引、排流時(shí)上下游消能防沖能力復(fù)核，以及上、下閘首和閘室墻的抗滑、抗傾、抗浮穩(wěn)定和地基應(yīng)力等，為套閘的安全鑒定及加固改造設(shè)計(jì)提供參考，目標(biāo)與要求分述如下。

（1）套閘閘頂高程復(fù)核

復(fù)核下閘首的閘墻和閘門高程，驗(yàn)證套閘在百年一遇設(shè)計(jì)水位和三百年一遇校核水位條件下是否滿足防洪要求。

（2）抗?jié)B穩(wěn)定復(fù)核

復(fù)核上、下閘首在可能出現(xiàn)最大水位差時(shí)閘基的防滲長(zhǎng)度、基底滲透坡降和出口段出逸坡降是否符合規(guī)范要求，驗(yàn)證套閘整體抗?jié)B穩(wěn)定性。

（3）引、排過(guò)流能力復(fù)核

復(fù)核套閘在汛期的排澇能力和灌溉期引水能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（4）消能防沖復(fù)核

復(fù)核套閘在汛期排澇時(shí)下游消能防沖設(shè)施、灌溉期引水時(shí)上游消能防沖設(shè)施是否滿足規(guī)范要求。

（5）閘身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性復(fù)核計(jì)算

計(jì)算上、下閘首和閘室墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，包括在運(yùn)行工況、校核工況、排水管堵塞工況及檢修工況的抗滑、抗傾、抗浮穩(wěn)定性。

（6）閘基地基應(yīng)力復(fù)核

復(fù)核各種運(yùn)行、校核及特殊工況組合的上、下閘首和閘室墻的地基應(yīng)力和地基應(yīng)力不均勻系數(shù)，驗(yàn)證地基應(yīng)力是否滿足要求。

（7）公路橋主梁強(qiáng)度復(fù)核

復(fù)核公路橋主梁在現(xiàn)行荷載條件下，正截面和斜截面強(qiáng)度是否滿足要求。

5.安全評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)工程現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)和復(fù)核計(jì)算分析，根據(jù)建筑物各部分的現(xiàn)狀情況，用鑒定評(píng)級(jí)法逐項(xiàng)對(duì)照，按《水閘安全鑒定規(guī)定》SL214-98標(biāo)準(zhǔn)，靖江市十圩港、夏仕港套閘評(píng)定為三類閘，需要盡快進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

三、除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

1.原始資料的收集

除險(xiǎn)加固工程不同于新建工程，由于是在原來(lái)的工程基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此原始資料的收集對(duì)于加固工程設(shè)計(jì)方案的確定就顯得尤為重要。

在可能的條件下，應(yīng)收集盡量多的原始資料，其中包括：

（1）設(shè)計(jì)資料：工程地質(zhì)勘測(cè)資料；設(shè)計(jì)（原建、改建或加固）報(bào)告、圖紙；了解設(shè)計(jì)背景；走訪原設(shè)計(jì)人員。

（2）施工資料：收集竣工圖紙、報(bào)告；施工大事記；走訪原施工人員。

（3）管理資料：收集管理單位在套閘的使用中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和影響工程安全運(yùn)行的隱患；管理部門的觀測(cè)資料；歷次加固情況及加固效果；水閘上下游淤積現(xiàn)狀、清淤措施；工程大修和重大事故的處理措施；對(duì)加固工程的建議。

2.除險(xiǎn)加固內(nèi)容的確定

以靖江市夏仕港套閘除險(xiǎn)加固工程為例，除險(xiǎn)加固內(nèi)容中對(duì)閘首是進(jìn)行維修加固還是拆除重建作了充分的論證，依據(jù)安全鑒定結(jié)果和管理單位的意見(jiàn)，最終設(shè)計(jì)確定將上、下閘首拆除重建，具體論證如下：

（1）保障防洪安全的需要

夏仕港套閘處于長(zhǎng)江大堤上，其下閘首直接用于擋洪。目前閘首主要存在問(wèn)題有：①套閘原設(shè)計(jì)防洪水位偏低，與目前的工情、水情不相適應(yīng)。原夏仕港套閘下閘首閘頂及門頂高程為6.00m，不能滿足防洪要求。②下閘首防滲長(zhǎng)度和上、下閘首滲流坡降不滿足規(guī)范要求。③閘首混凝土強(qiáng)度等級(jí)偏低，破損嚴(yán)重、露筋。上述問(wèn)題雖可通過(guò)加固措施來(lái)解決，但仍然有混凝土強(qiáng)度偏低、擋浪墻高度偏高等問(wèn)題；且由于口門寬度沒(méi)有擴(kuò)大，船只通過(guò)上、下閘首時(shí)，對(duì)閘首混凝土碰擦嚴(yán)重，不但影響船舶進(jìn)出閘室，對(duì)閘首也造成損害，從而影響套閘的防洪安全。

（2）保障套閘排澇安全的需要

夏仕港是通南地區(qū)重要的通江引排骨干河道，具有排澇、引水、降漬及航運(yùn)等綜合效益，受益面積超過(guò)600km2。根據(jù)江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院編制的通南規(guī)劃，按十年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，夏仕港需承擔(dān)排水流量462m3/s，其中套閘承擔(dān)108m3/s。夏仕港套閘口門寬度只有10m，設(shè)計(jì)單寬流量偏大，排澇時(shí)對(duì)下游沖刷很嚴(yán)重。因此，對(duì)閘首進(jìn)行拆除重建，增加閘首凈寬，減小單寬流量，是確保套閘的排澇安全的根本性措施。

（3）保障航運(yùn)安全的需要

近年來(lái)，隨著水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展和船型的不斷升級(jí)改造，現(xiàn)有夏仕港套閘已嚴(yán)重不適應(yīng)水情船情形勢(shì)變化的要求：一方面因套閘10m口門尺度偏小，不滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的船閘最小有效寬度，使得船舶過(guò)閘效率較低，大量船舶經(jīng)常擁擠、積壓在上、下閘首停泊區(qū)，影響了套閘的航運(yùn)安全，同時(shí)也間接影響了排澇安全；另一方面因船型大吃水深，大量本可從夏仕港套閘通過(guò)的船舶不得不繞道而行。夏季洪水期，上閘首的公路橋則又成了航障，大噸位空船不抽水壓倉(cāng)就無(wú)法過(guò)閘。因此，為保障航運(yùn)安全，迫切需要對(duì)閘首拆除并擴(kuò)大口門重建。

綜上所述，如對(duì)閘首只進(jìn)行維修加固，相比拆除重建，雖投資較小，可解決工程防洪安全和防滲問(wèn)題，但仍然存在以下遺留問(wèn)題：①套閘的排澇能力仍然受到制約；②仍然存在閘首口門偏小，待渡船舶積壓，影響套閘和節(jié)制閘安全運(yùn)行等現(xiàn)象；③閘首混凝土強(qiáng)度及耐久性沒(méi)有根本性的改變。因此設(shè)計(jì)最終確定將上、下閘首拆除重建，將口門擴(kuò)大與閘室一致的14m。

由于除險(xiǎn)加固工程的安全鑒定是在有水的情況下鑒定的，因此待工程打壩抽水后，需進(jìn)一步對(duì)原水下情況進(jìn)行調(diào)查、檢測(cè)，根據(jù)補(bǔ)充檢測(cè)情況，最終確認(rèn)除險(xiǎn)加固內(nèi)容，不留安全隱患，確保充分發(fā)揮工程效益。

以十圩港除險(xiǎn)加固工程為例，打壩抽水后發(fā)現(xiàn)上閘首底板有南北縱向裂縫并伴有滲水現(xiàn)象，隨即建設(shè)單位委托原檢測(cè)單位對(duì)套閘上閘首底板部分進(jìn)行了補(bǔ)充檢測(cè)。

補(bǔ)充檢測(cè)結(jié)論建議：十圩港套閘上閘首底板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)低，不能滿足現(xiàn)行規(guī)范對(duì)耐久性的要求；施工質(zhì)量差，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)用后底板開(kāi)裂、止水破損，影響安全運(yùn)用的因素多且嚴(yán)重，加固處理困難、不經(jīng)濟(jì)，而且效果難以保證。因此建議對(duì)底板作拆除重建處理。

根據(jù)補(bǔ)充檢測(cè)報(bào)告的檢測(cè)及建議，設(shè)計(jì)最終確定將上閘首的除險(xiǎn)加固內(nèi)容由原先的維修加固變?yōu)椴鸪亟ā?/p>

（作者單位：1.江蘇省靖江市水利局214500 2.解放軍理工大學(xué) 210029）

（專欄編輯：周 權(quán)）