胡緒寶 中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司

1.工程概況

大涌口水閘是位于坦洲涌入江口中珠聯圍干堤上的一座集防洪（潮）、排洪、抗咸，兼顧供水的綜合性水利工程，是聯圍主要的水工建筑物之一。該水閘初建于1959年，經2006年重建。重建后水閘為12孔，過流總凈寬170.4 m，閘室總寬198 m，閘底板高程-3.5m，排澇標準能力達50 年一遇標準，防洪潮標準達到100年一遇。大涌口水閘全貌見圖1。

圖1 大涌口水閘全貌圖

2.病險問題分析

2.1 工程現狀調查

工程現狀調查反映出的水閘存在的主要病險問題包括以下幾點：

閘室邊墩及1#～2#、2#～3#、4#～5#及8#～9#中墩出現混凝土保護層剝落露筋或裂縫；閘室1#、2#、5#、7#工作橋面層混凝土保護層開裂剝落露筋；水閘交通橋外河側欄桿底部全部銹蝕破損，欄桿外側設有防浪墻（兼做欄桿），防浪墻縫墩位置內側混凝土保護層剝落露筋；現狀各液壓支墩均存在不同程度的混凝土保護層剝落露筋；廊道外河側（胸墻）多處混凝土保護層開裂。

水閘原設計未考慮混凝土防腐處理。經過多年運行，水閘多處結構，如水閘閘墩、液壓支墩、前后翼墻、防浪墻迎水側等位置的混凝土結構受到較重腐蝕，影響到水閘的結構安全。

現狀水閘主體與兩岸翼墻間結構縫，翼墻間結構縫均超過原水閘設計要求，結構縫最寬處達150.27mm，可能是因為翼墻發(fā)生位移導致結構縫變大，過大的結構縫可導致分縫處止水拉裂失效。

大涌口水閘工作閘門全部為鋼閘門，運行至今已有15年，由于閘門位于咸潮河段，受海水浸蝕，門體構件均出現輕微銹蝕現象；受風浪作用垂直水流方向晃動幅度大，閘門主輪均有不同程度的傾斜，其中8#閘門右側下主輪已缺失，5#～7#工作閘門底部支承已缺失；閘門主輪不能有效與軌道接觸導致啟閉時滾輪與軌道間的滾動摩擦變成滑動摩擦，軌道均有一定銹蝕現象；閘門頂止水橡皮均有不同程度的老化、損壞、撕斷、缺失，止水壓板及螺栓銹蝕，閘門止水效果較差。啟閉機液壓桿普遍存在銹蝕現象，銹蝕主要發(fā)生在活塞桿下半部位，導致啟閉時液壓缸漏油，部分油缸漏油嚴重致使液壓桿吊點不同步，閘門無法正常啟閉；用于監(jiān)控工作閘門開度的液壓啟閉機的行程檢測裝置采用傳統(tǒng)的鋼絲繩纏繞的方式對閘門的開度進行監(jiān)控，鋼絲繩易受外界環(huán)境影響，監(jiān)控精度不高。

電氣設備部分現在雖能正常運行，保養(yǎng)維護也較好，但由于運行時間較長，液壓啟閉機及控制柜、PLC等軟硬件需要更新升級，部分操作手柄老化腐蝕。

2.2 現場安全檢測

廊道、下游側胸墻、水閘液壓支墩等各主要構件的混凝土強度不滿足原設計要求。

根據水下潛摸檢測，大涌口水閘6#、7#、9#、11#、12#閘槽有明顯漏水現象，止水效果較差。內外河側消力池底板相對閘室底板面存在沉降，消力池底板與閘室底板分縫處存在一定縫隙。

根據大涌口閘底脫空安全檢測（沖擊影響法）結果，閘室檢測結果中共發(fā)現28 處較為嚴重缺陷部位，包含19 處為疑似脫空區(qū)域，9 處為疏松區(qū)域，其中10#閘室底板情況最為嚴重，疑似脫空占比最高；6#、7#、8#閘室底板整體存在疏松狀態(tài)，并零散分布疑似脫空點位，需要引起注意；3#閘室中心線底板下疑似存在一條由外河一側向內河一側的貫穿通道。

檢測水閘1#、4#、8#工作閘門最大防腐涂層厚度183μm，不滿足《水工金屬結構防腐蝕規(guī)范》的標準要求。

3.結構安全復核

3.1 水閘消能防沖復核

大涌口水閘為雙向運用，因此分別按排洪和引水進行消能防沖計算。

該閘正向排洪消能防沖的防洪標準為：涌內50 年一遇洪水設計，200 年一遇洪水校核，當閘內水位超過正常蓄水位0.55m 時水閘開閘泄水，此時遭遇閘外為歷年低潮平均值-1.07m 時最不利，故采用該工況進行排洪時的消能防沖計算。以設計洪水和校核洪水時的最大過閘流量的上、下游水位兩種工況進行復核。

引水時，閘內水位取最低內水位為-0.60m，由于引水時機是由涌內水量和外江洪潮水咸度決定的，而外江洪潮水位具有不確定性，故分別取1.60m、1.00m和平均高潮位0.45m進行消能防洪計算。計算方法參考《水利水電工程等級劃分及洪水標準》《水閘設計規(guī)范》。

排水工況時根據消能計算過程，海漫實際長度小于理論設計長度，其他均滿足設計要求，根據最新實測地形圖，現狀外河消力池存在左岸淤積，右岸沉降。不影響水工建筑物安全。

引水工況時根據消能計算過程，消力池各種尺寸均滿足設計要求，根據最新實測地形圖，內河消力池及海漫消能防沖設施基本完好，未受損壞，靠近海漫側消力池出現沉降現象，不影響水工建筑物安全。

3.2 閘室穩(wěn)定復核

水閘閘室穩(wěn)定復核計算內容包括閘室沿基礎底面的抗滑穩(wěn)定計算、抗浮穩(wěn)定計算、閘室基底應力、基底應力不均勻系數的計算，計算方法參考《建筑樁基技術規(guī)范》，《水閘設計規(guī)范》，計算工況包括內河蓄水期、設計擋潮期、校核擋潮期、檢修期、天鴿洪水期、山竹洪水期，計算結果見表1。

表1 閘室穩(wěn)定計算成果

本工程水閘閘室采用φ1000灌注樁。每聯閘室段共布置63根樁，矩形布置。順水流方向樁距2.9m，垂直水流方向樁距3.8m，采用粗、礫砂層為持力層，水閘閘室入土樁長為40m-50m。

根據閘室穩(wěn)定復核計算，閘室在設計擋潮期時最大應力為79.77 KPa，故閘室段豎向力為79.77＊20＊33=52648.2KN，每段閘室有63 根，水閘閘室單樁平均豎向荷載最大值為835.68kN，根據收集到的本工程單樁豎向抗壓靜載試驗，單樁豎向承載力特征值不小于1700kN，同時根據理論計算單樁豎向承載力特征值為1090.95kN。

根據閘室穩(wěn)定復核計算，閘室段在設計擋潮期時最大水平力為7376.69KN，運行期基樁單樁水平荷載最大值為117kN，根據收集到的本工程單樁水平靜載試驗，單樁極限水平承載力不小于95kN（經水平承載力理論計算的單樁水平承載力特征值125.26 KN），滿足規(guī)范要求。

根據閘室樁基礎豎向承載力復核結果和閘室多年沉降觀測數據以及對閘室墩墻等結構的調查，水閘閘室未發(fā)生不均勻沉降，故判斷閘室基礎滿足規(guī)范要求。

根據閘室樁基礎水平力承載力復核結果，抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，根據現場調查及測量，閘室未發(fā)生明顯位移，說明抗滑穩(wěn)定安全。

3.3 閘室主體結構計算

計算主要依據規(guī)范《水工混凝土結構設計規(guī)范》、《水工建筑物荷載設計規(guī)范》，對閘室邊墩、底板結構進行復核計算。結合地質報告分析，水閘邊墩及檢修橋環(huán)境類別為四類環(huán)境，底板環(huán)境類別為三類環(huán)境。

根據回彈法檢測和鉆芯法檢測混凝土抗壓強度檢測，墩墻現齡混凝土強度推定值為27.0MPa，檢修橋現齡混凝土強度推定值為24.5MPa。

經過配筋復核計算，基本組合時底板、縫墩、邊墩面層鋼筋受拉截面面積和底板底層鋼筋受拉截面面積均滿足規(guī)范要求，偶然組合時底板面層鋼筋受拉截面面積和底板底層鋼筋受拉截面面積均滿足規(guī)范要求，底板現狀情況的配筋滿足規(guī)范要求。其中中墩不滿足受力鋼筋最小配筋率的要求。

根據《水工混凝土結構設計規(guī)范》（SL191-2008），對三類、四類環(huán)境，配筋混凝土最低強度等級為C 25，胸墻、支墩及廊道結構經檢測局部現齡期混凝土強度尚達不到設計強度，混凝土強度不滿足規(guī)范要求。

經計算，閘室的閘墩主體結構滿足結構性安全，閘室底板配筋率不滿足要求及裂縫寬度均不滿足要求。閘室結構不滿足混凝土結構耐久性要求。

3.4 閘室抗震驗算

由計算結果可知，根據閘室穩(wěn)定復核計算，閘室在地震期時最大應力為79.18KPa，故閘室豎向力為79.18＊20＊33=52258.8KN，該段翼墻有63 根鉆孔灌注樁，閘室單樁平均豎向荷載最大值為829.5kN，根據收集到的本工程單樁豎向抗壓靜載試驗，單樁豎向承載力特征值不小于1700kN；經理論計算，單樁豎向承載力特征值不小于1090.95kN。

根據閘室穩(wěn)定復核計算，外河翼墻在地震期時最大水平力為2795.22KN，閘室單樁水平荷載最大值為65.5kN，根據收集到的本工程單樁水平靜載試驗，單樁極限水平承載力不小于95kN（經水平承載力理論計算的單樁水平承載力特征值125.26 KN），滿足規(guī)范要求。

本工程坐落于淤泥質土層，水閘地基采用樁基，地震作用會使地基與閘底板脫離而產生掏空或集中滲流。

現狀閘室下游側閘墩頂部交通橋簡支于閘墩上，無防落梁，設置橡膠支座，由于橡膠支座的自振周期較長，對上部交通橋地震慣性力的下傳有較大的消減作用。

水閘閘室結構采用鋼筋混凝土結構，分縫設置在閘墩上，止水采用紫銅片止水，鋼筋混凝土整體結構抗震效果較好。

4.結論及建議

大涌口水閘存在一定安全隱患，建議采取以下改進及加固措施：

（1）針對胸墻、支墩等結構的鋼筋保護層局部脫落、露筋，混凝土表面存在一定程度碳化、鋼筋保護層厚度不滿足規(guī)范要求的問題，建議進行補強加固。

（2）針對交通橋結構安全性，橋板為預應力混凝土空心板結構，預應力鋼束不滿足最新規(guī)范要求，部分閘孔的交通橋支座存在安全隱患，建議對交通橋進行限重限行并對支墩進行維修加固。

（3）針對水閘底板疑似脫空的問題，建議對底板疑似脫空的位置進行充填灌漿處理。

（4）針對翼墻與水閘、翼墻與翼墻之間分縫較大的問題，建議對較大分縫進行填縫處理。

（5）金屬結構建議對閘門主輪進行維修；更換啟閉機液壓油管管夾，管夾采用不銹鋼材質；對啟閉機油路加強日常巡視檢查工作。

（6）大涌口水閘機電設備運行時間較長，存在安全隱患，建議做以下機電設備現場改造：更換高壓開關柜、變壓器、低壓開關柜；計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件升級改造；視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件升級改造，更換并新增網絡攝像機。