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【摘 要】水闸是水利工程的重要组成部分，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，必须对存在病害的水闸进行除险加固。本文结合工程实例，阐述了水闸存在的问题，对水闸除险加固工程设计方案进行了研究，以确保水闸的安全运行，可供类似工程设计人员参考。
【关键词】病险水闸；问题；泄水闸；进水闸；加固设计
水闸工程是水利工程的重要组成部分，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。为了确保工程的运行安全，发挥其正常的作用，需要尽快对病险水闸进行除险加固处理。
1.水闸概况及其存在的问题
某水闸控制流域面积为1298km2，灌溉面积5172亩，发电装机600kW，水闸最大下泄流量2872m3/s，是一座以农业灌溉用水，并兼顾水力发电、供水等综合效益水闸工程。
2008年12月对工程进行了全面安全鉴定，鉴定确认该水闸为三类闸，属病险水闸，主要存在如下工程问题。
（1）工程按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，水闸过流能力满足设计要求。但翻板闸支铰锈蚀，启闭不灵，影响泄洪安全。
（2）闸坝均坐落于岩基上，闸基承载力满足要求，闸基扬压力呈无折减的线性分布。经复核，翻板闸溢流堰抗滑稳定满足要求，闸基抗渗稳定满足规范要求。下游岸坡挡墙抗滑稳定满足要求，但挡墙抗倾稳定不满足规范要求，现状浆砌石边墙存在多处裂缝、错位，挡墙基础局部已淘空。
（3）下游未设消能设施，现已冲刷成坑，任其发展，易淘刷闸基，影响闸坝稳定。
（4）进水闸钢闸门锈蚀严重，泄洪闸及进水闸因闸门槽变形，启闭困难，且采用临时架设葫芦启闭，泄洪安全难以得到保证；翻板闸支铰锈蚀，启闭不灵。
（5）工程无排漂排污设施，闸前杂物、垃圾、藻类密布。
由于水闸存在诸多的安全隐患，及时对水闸建筑物进行除险加固处理是当务之急之事。
2.工程地质
水闸建筑物及其上游河床宽100～130m，两岸发育一级阶地，阶面高程一般为64～67m，宽百余米。闸下游河床略窄，两岸为岩质岸坡，坡度较陡，岸坡稳定性尚好。闸址区出露地层主要为三叠系灰岩及第四系全新统冲积粘土、砂、砾（卵）石。
3.工程布置及主要建筑物
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《防洪标准》（GB50201-94）及《水闸设计规范》（SL265-2001）确定，本工程等别为Ⅱ等大（2）型工程。根据本工程等别，确定泄水闸、左右岸灌溉闸为2级建筑物，次要建筑物级别为3级，临时建筑物为4级。校核洪水位（P=1%）为69.26m；设计洪水位（P=3.3%）为67.76m；正常蓄水位为64.00m；校核洪水位时最大下泄流量（P=1%）为2790m3/s；设计洪水位时最大下泄流量（P=3.3%）为2170m3/s。
工程主要建筑物布置从左至右依次为：左岸灌溉发电进水闸（胸墙式，单孔，净宽4m，总长6.4m）、8孔泄水闸（驼峰堰堰型，每孔净宽12.0m，共8孔，总长113.0m）、右岸灌溉发电进水闸（胸墙式，单孔，净宽4m，总长6.4m）等，设计闸顶高程71.0m。
3.1 泄水闸加固设计
泄水闸布置在原公路桥上游侧，按原桥孔对应布置水闸，每桥孔上游布置水闸两孔，从右岸至左岸分别为1号～8号孔，其中4号孔对应原船闸位置。考虑到水闸两岸均有灌溉发电进水闸，通航船闸仍按原船闸位置布置比较合适，并结合施工导流的布置，确定4号孔为预留船闸孔。
水闸堰体采用驼峰堰，堰顶高程61.50m，堰顶堰面曲线半径为3.0m，上游堰面边坡1：1，驼峰堰上游底板高程60.00m，下游堰面边坡1：3，底板高程60.00m，兼作消力池部分。工作闸门采用平板钢闸门垂直起吊，门顶允许过水方式，闸门顶高程64.0m，闸门底高程61.50m，布置在堰顶最高处，启闭机排架顶高程76.5m，启闭机房建筑面积580m2。检修闸门槽距工作闸门上游6.30m，采用门机起吊方式。交通桥布置在工作闸门下游侧，桥面高程71.0m，考虑到两岸交通要求，桥面宽采用7.0m。
水闸上游进口段护底高程60.0m，护底顺水流方向长25m。闸室下游设消力池，消力池底板高程60.0m，消力池段长度9.30m，闸室段长度4.0m，总长度13.30m，原堰体61.0m高程以上部分拆除，剩余部分用作消力坎，消力池深1m。
消力池下游海漫主要依据河道各种工况下的河道流速所确定。工程河道设计洪峰流量为2170m3/s，流速为2.52m/s，相应下游水位67.50m；校核洪峰流量为2790m3/s，流速为2.74m/s，相应下游水位68.97m；干砌块石海漫抗冲流速为3～4m/s，设计采用格宾块石笼海漫，抗冲流速可达到7m/s左右，海漫末端坐落在原基岩上，故不设防冲槽。海漫长20m，厚度1.0m，下部设0.2m厚的反滤层。
原水闸左岸引水渠基础部分被淘空，为避免边墙倒塌，沿原墙基采用抛石固脚，抛石顶高程61.0m，顶宽2.0m，外边坡1：2，长度64.35m。
3.2 灌溉进水闸加固设计
左右两岸灌溉发电进水闸，均分别易址改建在其所在地的公路桥上游侧，进水闸结构尺寸相同，故不分别阐述。进水闸均采用单孔胸墙式水闸布置，进水闸孔净宽4m，孔底高程61.50m，胸墙底高程64.50m，边墩厚1.2m。工作闸门布置在胸墙上游，采用平板钢闸门卷扬机启闭，启闭机安装高程76.50m，启闭机房建筑面积31m2。 拦污栅与检修闸门布置在工作闸门上游，清污平台布置拦污栅下游侧，清污平台及胸墙上游挡墙顶高程65.0m，胸墙下游边墙顶高程71.0m。进水闸引水渠靠水侧设拦砂坎，坎顶高程61.50m，基础高程59.0m。引水渠靠岸侧设导水边墙，墙顶高程5.0m，为混凝土重力式挡墙。进水闸下游应拆除原进水闸闸室，并采用混凝土重力式挡墙与原引水渠岸墙连接，墙顶高程65.0m，底板采用混凝土护底厚0.30m。
3.3 泄水闸的闸门设计和启闭设备
新建泄水闸共8孔，每孔净宽为12.0m，闸底板高程61.50m，闸墩顶高程71.0m。泄水闸每孔设一扇工作闸门，结构型式为平面滑动钢闸门。采用工程塑料合金材料滑道支承，下游止水下游面板。闸门挡水高度为3.5m，门高为2.5m，门顶溢流。门体与埋件主要材料为Q235，门体含加重共约18t/扇，埋件重约6t/孔，闸门运行条件为动水启闭。
启闭设备选择QP-2×250kN固定卷扬式启闭机，扬程12m，共8台，重量为5.4t/台，启闭平台高程为76.50m。工作闸门上游侧设检修门槽，8孔共用一扇检修闸门，检修闸门静水关门，动水启门。启闭设备为一台单向门机DM2×250kN，门机重约55t/套，轨道重约15t，轨上扬程为6m，轨下扬程为7m。检修闸门平时锁定在闸墩顶。
3.4 灌溉进水闸的闸门设计及启闭设备
灌溉进水闸为拆除重建，布置在泄水闸的两侧，共2孔，顺水流方向依次设置检修闸门、拦污栅、工作闸门。
检修闸门孔口尺寸为4m×2.8m（宽×高），底板高程61.50m，闸墩顶高程65.00m。每孔设一扇检修闸门，结构型式为平面滑动钢闸门，闸门及埋件主要材料为HS型手拉葫芦，门体重3t/扇，埋件重1.0t/孔。闸门静水关门，动水启门，启闭设备为临时设备。
拦污栅孔口尺寸为4m×3.5m（宽×高），底板高程61.50m，闸墩顶高程65.00m。每孔设一扇倾斜式拦污栅，拦污栅为平面滑动式钢栅，栅体及埋件主要材料为Q235，栅重3.0t/扇，埋件重1.0t/孔。拦污栅静水启闭，启闭设备为HS型手拉葫芦。
工作闸门孔口尺寸为4m×2.5m（宽×高），底板高程61.50m，闸墩顶高程71.00m。每孔设一扇工作闸门，结构型式为平面滑动钢闸门，闸门及埋件主要材料为Q235，门体重5t/扇，埋件重3.0t/孔。闸门动水启闭，启闭设备为QP-2×100KN固定卷扬式启闭机，容量2×100KN，扬程12.0m，自重2.5t/台，共2台，启闭平台高程为76.50m。
4.结语
总之，水闸在灌溉、发电、供水等方面有着重要地位，但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之大是难于用数字估量的。因此，必须结合水闸的运行情况，找出存在的问题，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】病险水闸；问题；泄水闸；进水闸；加固设计
水闸工程是水利工程的重要组成部分，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。为了确保工程的运行安全，发挥其正常的作用，需要尽快对病险水闸进行除险加固处理。
1.水闸概况及其存在的问题
某水闸控制流域面积为1298km2，灌溉面积5172亩，发电装机600kW，水闸最大下泄流量2872m3/s，是一座以农业灌溉用水，并兼顾水力发电、供水等综合效益水闸工程。
2008年12月对工程进行了全面安全鉴定，鉴定确认该水闸为三类闸，属病险水闸，主要存在如下工程问题。
（1）工程按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，水闸过流能力满足设计要求。但翻板闸支铰锈蚀，启闭不灵，影响泄洪安全。
（2）闸坝均坐落于岩基上，闸基承载力满足要求，闸基扬压力呈无折减的线性分布。经复核，翻板闸溢流堰抗滑稳定满足要求，闸基抗渗稳定满足规范要求。下游岸坡挡墙抗滑稳定满足要求，但挡墙抗倾稳定不满足规范要求，现状浆砌石边墙存在多处裂缝、错位，挡墙基础局部已淘空。
（3）下游未设消能设施，现已冲刷成坑，任其发展，易淘刷闸基，影响闸坝稳定。
（4）进水闸钢闸门锈蚀严重，泄洪闸及进水闸因闸门槽变形，启闭困难，且采用临时架设葫芦启闭，泄洪安全难以得到保证；翻板闸支铰锈蚀，启闭不灵。
（5）工程无排漂排污设施，闸前杂物、垃圾、藻类密布。
由于水闸存在诸多的安全隐患，及时对水闸建筑物进行除险加固处理是当务之急之事。
2.工程地质
水闸建筑物及其上游河床宽100～130m，两岸发育一级阶地，阶面高程一般为64～67m，宽百余米。闸下游河床略窄，两岸为岩质岸坡，坡度较陡，岸坡稳定性尚好。闸址区出露地层主要为三叠系灰岩及第四系全新统冲积粘土、砂、砾（卵）石。
3.工程布置及主要建筑物
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《防洪标准》（GB50201-94）及《水闸设计规范》（SL265-2001）确定，本工程等别为Ⅱ等大（2）型工程。根据本工程等别，确定泄水闸、左右岸灌溉闸为2级建筑物，次要建筑物级别为3级，临时建筑物为4级。校核洪水位（P=1%）为69.26m；设计洪水位（P=3.3%）为67.76m；正常蓄水位为64.00m；校核洪水位时最大下泄流量（P=1%）为2790m3/s；设计洪水位时最大下泄流量（P=3.3%）为2170m3/s。
工程主要建筑物布置从左至右依次为：左岸灌溉发电进水闸（胸墙式，单孔，净宽4m，总长6.4m）、8孔泄水闸（驼峰堰堰型，每孔净宽12.0m，共8孔，总长113.0m）、右岸灌溉发电进水闸（胸墙式，单孔，净宽4m，总长6.4m）等，设计闸顶高程71.0m。
3.1 泄水闸加固设计
泄水闸布置在原公路桥上游侧，按原桥孔对应布置水闸，每桥孔上游布置水闸两孔，从右岸至左岸分别为1号～8号孔，其中4号孔对应原船闸位置。考虑到水闸两岸均有灌溉发电进水闸，通航船闸仍按原船闸位置布置比较合适，并结合施工导流的布置，确定4号孔为预留船闸孔。
水闸堰体采用驼峰堰，堰顶高程61.50m，堰顶堰面曲线半径为3.0m，上游堰面边坡1：1，驼峰堰上游底板高程60.00m，下游堰面边坡1：3，底板高程60.00m，兼作消力池部分。工作闸门采用平板钢闸门垂直起吊，门顶允许过水方式，闸门顶高程64.0m，闸门底高程61.50m，布置在堰顶最高处，启闭机排架顶高程76.5m，启闭机房建筑面积580m2。检修闸门槽距工作闸门上游6.30m，采用门机起吊方式。交通桥布置在工作闸门下游侧，桥面高程71.0m，考虑到两岸交通要求，桥面宽采用7.0m。
水闸上游进口段护底高程60.0m，护底顺水流方向长25m。闸室下游设消力池，消力池底板高程60.0m，消力池段长度9.30m，闸室段长度4.0m，总长度13.30m，原堰体61.0m高程以上部分拆除，剩余部分用作消力坎，消力池深1m。
消力池下游海漫主要依据河道各种工况下的河道流速所确定。工程河道设计洪峰流量为2170m3/s，流速为2.52m/s，相应下游水位67.50m；校核洪峰流量为2790m3/s，流速为2.74m/s，相应下游水位68.97m；干砌块石海漫抗冲流速为3～4m/s，设计采用格宾块石笼海漫，抗冲流速可达到7m/s左右，海漫末端坐落在原基岩上，故不设防冲槽。海漫长20m，厚度1.0m，下部设0.2m厚的反滤层。
原水闸左岸引水渠基础部分被淘空，为避免边墙倒塌，沿原墙基采用抛石固脚，抛石顶高程61.0m，顶宽2.0m，外边坡1：2，长度64.35m。
3.2 灌溉进水闸加固设计
左右两岸灌溉发电进水闸，均分别易址改建在其所在地的公路桥上游侧，进水闸结构尺寸相同，故不分别阐述。进水闸均采用单孔胸墙式水闸布置，进水闸孔净宽4m，孔底高程61.50m，胸墙底高程64.50m，边墩厚1.2m。工作闸门布置在胸墙上游，采用平板钢闸门卷扬机启闭，启闭机安装高程76.50m，启闭机房建筑面积31m2。 拦污栅与检修闸门布置在工作闸门上游，清污平台布置拦污栅下游侧，清污平台及胸墙上游挡墙顶高程65.0m，胸墙下游边墙顶高程71.0m。进水闸引水渠靠水侧设拦砂坎，坎顶高程61.50m，基础高程59.0m。引水渠靠岸侧设导水边墙，墙顶高程5.0m，为混凝土重力式挡墙。进水闸下游应拆除原进水闸闸室，并采用混凝土重力式挡墙与原引水渠岸墙连接，墙顶高程65.0m，底板采用混凝土护底厚0.30m。
3.3 泄水闸的闸门设计和启闭设备
新建泄水闸共8孔，每孔净宽为12.0m，闸底板高程61.50m，闸墩顶高程71.0m。泄水闸每孔设一扇工作闸门，结构型式为平面滑动钢闸门。采用工程塑料合金材料滑道支承，下游止水下游面板。闸门挡水高度为3.5m，门高为2.5m，门顶溢流。门体与埋件主要材料为Q235，门体含加重共约18t/扇，埋件重约6t/孔，闸门运行条件为动水启闭。
启闭设备选择QP-2×250kN固定卷扬式启闭机，扬程12m，共8台，重量为5.4t/台，启闭平台高程为76.50m。工作闸门上游侧设检修门槽，8孔共用一扇检修闸门，检修闸门静水关门，动水启门。启闭设备为一台单向门机DM2×250kN，门机重约55t/套，轨道重约15t，轨上扬程为6m，轨下扬程为7m。检修闸门平时锁定在闸墩顶。
3.4 灌溉进水闸的闸门设计及启闭设备
灌溉进水闸为拆除重建，布置在泄水闸的两侧，共2孔，顺水流方向依次设置检修闸门、拦污栅、工作闸门。
检修闸门孔口尺寸为4m×2.8m（宽×高），底板高程61.50m，闸墩顶高程65.00m。每孔设一扇检修闸门，结构型式为平面滑动钢闸门，闸门及埋件主要材料为HS型手拉葫芦，门体重3t/扇，埋件重1.0t/孔。闸门静水关门，动水启门，启闭设备为临时设备。
拦污栅孔口尺寸为4m×3.5m（宽×高），底板高程61.50m，闸墩顶高程65.00m。每孔设一扇倾斜式拦污栅，拦污栅为平面滑动式钢栅，栅体及埋件主要材料为Q235，栅重3.0t/扇，埋件重1.0t/孔。拦污栅静水启闭，启闭设备为HS型手拉葫芦。
工作闸门孔口尺寸为4m×2.5m（宽×高），底板高程61.50m，闸墩顶高程71.00m。每孔设一扇工作闸门，结构型式为平面滑动钢闸门，闸门及埋件主要材料为Q235，门体重5t/扇，埋件重3.0t/孔。闸门动水启闭，启闭设备为QP-2×100KN固定卷扬式启闭机，容量2×100KN，扬程12.0m，自重2.5t/台，共2台，启闭平台高程为76.50m。
4.结语
总之，水闸在灌溉、发电、供水等方面有着重要地位，但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之大是难于用数字估量的。因此，必须结合水闸的运行情况，找出存在的问题，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.