摘要：水闸是重要水工建筑物，遍布江河湖泊，起到调蓄防洪、灌溉水运、供水发电等兴利除害的作用，在国民经济活动中有着举足轻重的地位。由于各种原因，水闸会出现不同程度的病害。病害的类型主要有，闸室结构破坏与变形、地基渗流破坏、消能防冲设施破坏、混凝土表面劣化、闸门及启闭系统老化。
关键词：水闸工程；病害；加固技术
1 前言
我国现有各类水闸几万座，是我国水利基础设施的重要组成部分。由于历史和现实的原因，不少水闸工程在设计标准、工程质量、运行管理能力、维修养护经费等方面存在不足，加重了水闸工程病害，危及水闸的安全性、适用性。本文主要对水闸病害及成因、加固处理技术等进行阐述。
2 水闸工程病害类型?
2.1闸室结构破坏与变形
闸室结构破坏分为结构整体位移和局部变形，主要表现为结构水平位移和竖直位移超标、砼开裂、结构缝张开、止水失效等，这些破坏往往是相互关联和同步发生的。结构整体位移通常是闸室、岸墙、翼墙水平位移、沉降与倾斜等；砼开裂和结构缝张开属于局部变位，与结构整体位移往往构成因果关系。
结构水平位移和竖直位移原因主要有：设计原因造成结构本身的稳定性不足，结构超载及不均匀荷载作用，天然地基承载力不足，地基渗透变形，砼强度低和地震等原因。
2.2地基渗流破坏
水闸渗流包括闸下渗流和侧向渗流，有管涌、流土和接触破坏，是水闸的主要破坏形式之一。闸下渗流是通过闸室本身构造和闸基向下游渗漏，侧向渗流是通过闸室与两岸连接处的绕渗，有正常渗流和异常渗流。
异常渗流产生的破坏是严重的。首先，增大闸底板的扬压力，减小闸室有效重量，不利结构稳定；其次，缩短渗径，增加逸出坡降和流速，诱发渗透变形和集中冲刷。
引起水闸渗流破坏的原因比较复杂，可能是勘察深度不够，设计标准偏低，高水位差运行，止水设施失效，排水反虑设施失效，结构性裂缝，地基土有不利特性和缺陷，运行管理不当，长期超负荷运行及地震等。
2.3消能防冲设施破坏
水闸上下游消能防冲设施的破坏，降低了消能能力。消能防冲设施破坏主要在四个方面；一是上游段冲刷和磨损，破坏形式为铺盖和护底表面剥蚀、浆砌石勾缝脱落，黏土铺盖被整体冲走，砌石防冲槽块石被冲走；二是闸室底板、护坦、消力坎受冲刷，破坏形式为砼严重剥落、钢筋外露，消力坎和消能工被冲毁，排水孔堵塞；三是下游翼墙冲刷和汽蚀，破坏形式为砼表面剥蚀，浆砌石砂浆缝脱落、石块冲翻；四是海漫、防冲槽的冲刷，设施遭到剥落、冲走和掀底。
消能防冲设施破坏主要原因包括以下几点：闸门设计标准低，运行期间，河道水力条件发生改变，水闸消能防冲设施尺寸和结构形式不能满足要求；水闸设计不当，消能防冲设施不健全；地基不良，出现局部沉陷或不均匀沉降；管理不善，开启水闸时产生集中水流、折中水流、回流和旋涡等不良流态；人为破坏等。
2.4混凝土表面劣化
水闸运行期间，受自然环境、工作环境、运管水平的影响，砼表面会发生劣化，主要表现在砼碳化及钢筋锈蚀、砼表面剥蚀破坏。
砼碳化是空气中二氧化碳与砼碱性物质相互作用的复杂物理化学过程，影响因素主要是外界侵蚀和砼抵抗能力。外界侵蚀因素主要是二氧化碳、环境温度和湿度等，砼抵抗能力取决于砼质量。钢筋锈蚀是在特定环境下的电化学腐蚀，有几个方面的原因；一是钢筋保护层砼由于碳化降低了碱度，破坏钢筋表面的钝化膜；二是氯离子入侵；三是施工质量差，钢筋保护层厚度严重不足；四是水闸在运行过程中遭冲击，砼掉落、开裂、松动等。
砼表面剥蚀破坏有内在和外在原因。内因变现为砼的耐久性不良，水闸的外部环境与砼及其内部的水化物、砂石骨料、掺和物、外加剂、钢筋等相互作用，产生一系列机械和物理化学反应，伴随生成超过砼强度的破坏应力。外因有冻融破坏、过流部位的冲磨和空蚀、钢筋锈蚀和水质侵蚀等。
2.5闸门及启闭系统老化
闸门破坏一般在闸室过水时发生的，在受水力冲击时闸门会发生振动，甚至产生共振和动力失稳。
闸门产生共振时，振幅陡增、振动剧烈，门叶结构产生应力和应变，引起闸门金属构件疲劳、变形、焊缝开裂、紧固件松动、止水件损坏等；同时，闸门异常强烈振动会破坏闸门槽；另外，自然环境影响、污染水质侵蚀，会加速劣化或破坏防护层。启闭系统老化通常表现在多个部位，如电机、螺杆或联动杆、传动轴或齿轮、钢丝绳等。
3 水闸加固技术
3.1 闸室结构破坏与变形加固处理
对闸室进行纠偏处理时，应在沉降较小的一侧密集设置钻孔，按照分期分批、有计划地对孔内软土进行适量掏取，以降低地基局部应力，促使软土移动，加大该侧闸室沉降量，实现纠偏。该施工技术工期短、成本低、施工简单，方法有效。实施时要注意，掏深不掏浅，掏软不掏硬，掏基底外不掏基底内。
对于水闸位移或不均匀沉降，可采用掏土与锚杆静压相结合进行纠偏，也可采用旋喷桩进行加固。对于水闸裂缝修补，主要有表面覆盖、灌浆、凿槽充填等技术措施。
3.2地基渗流破坏加固处理
地基渗流加固技术旨在降低水流渗透坡降，提高基础抗渗坡降，使渗透坡降达到安全要求。地基渗流加固技术有，一是修复沉陷缝止水；二是修复下游排水，将反滤层拆除重建，在海漫段加做反虑排水设施；三是适当延长上游防渗铺盖；四是补救闸基板桩；五是灌浆加固闸基。侧向渗漏加固技术有，闸背开挖回填，加深和加长刺墙，垂直止水修复和灌浆等。
3.3消能防冲设施破坏加固处理
上下游消能防冲设施的破坏，主要有工程措施和非工程措施。
非工程措施主要是制定制度，落实责任，严肃纪律，加强培训，提高运行管理能力。
工程措施主要是针对水闸水力条件改变、结构设计缺陷等因素造成的破坏。对于严重破坏，根据现实条件重新设计消能防冲设施；施工时，严格按图施工，编制方案，优化工艺，细化质量控制措施，确保消能工程满足功能要求。对于轻微破坏，如铺盖、海漫或护坦、消力坎或防冲槽损毁，可视破坏类型、部位和程度，采取相应加固技术；对于反虑层、排水孔淤堵，则先清除淤积层或残积物，再铺设级配良好的砂砾料或反滤特性良好的土工织物。
3.4混凝土表面劣化加固处理
混凝土表面加固处理要结合劣化类型和程度采用相应的技术。
对于砼碳化和钢筋锈蚀处理，要基于碳化深度和部位，一般处理方法是将碳化层凿除，表面清洗干净，再用高一等级砼修补；也可采用功能性材料进行加固，如环氧树脂、丙乳砂浆、HBR聚合物砂浆等。碳化处理后，需进一步采取防碳化措施，如使用环氧厚浆涂料进行封闭。若钢筋锈蚀，则先除锈后处理，锈蚀严重可能影响结构安全的，要进行结构验算，视情况作换筋、更换构件处理。
对于混凝土表层剥蚀的处理，首先应对砼剥蚀进行诊断和危害性分析，选用相应的加固技术，通常是“凿旧补新”，即先对砼剥蚀面进行凿除，再用修补材料进行浇筑、嵌填或罩面等，修补材料可选用聚合物砂浆、PCM、树脂砂浆等。?
?3.5闸门及启闭系统老化维修加固处理
闸门损坏严重的，通常予以更换，对于无检修闸门和门槽的，可一并考虑解决。闸门一般性损伤、变形，可采取矫正、修补、局部加强等措施。闸门止水、滑轮、定轮等构件受损，则可对各构件予以修补或更换。闸槽变形、移位，接触面砼不密实，则先对止水钢板进行矫正、校位或更换，再对接触面作注浆、充填处理。闸门保护层破损或门体锈蚀的，视情况作喷砂除锈、填充、喷涂复合层涂料处理。
启闭机系统改造重点是供电和控制系统，完善辅助功能，提高自动化程度。对于卷扬式启闭机要定期清洁电气和机械，保持传动润滑，制动器工作状态良好，钢丝绳顺直润滑，变速器工作正常等。
4 结语
病害是水闸的安全隐患。对水闸病害类型和成因分析，并据此进行加固处理，甚是重要。水闸工程在寿命周期内，受各环节、内外环境、现实考量等复杂因素制约，基于各类病害和加固技术的运用，需要久久为功，我们要用发展的理念和动态的思维来处之。
参考文献
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