水利工程水闸除险加固设计分析

水利工程水闸除险加固设计分析

李刚

                 山东省武城县调水工程运行维护中心

摘要：入二十一世纪，在社会经济水平不断提升下，我国水利快速发展。为了加强水利工程水闸除险加固设计，调查现有水闸结构的安全隐患，并针对这些安全隐患，提出一系列水闸除险加固设计的有效路径，包括评估水闸结构的稳定性和可靠性、增加水闸结构截面尺寸、加固闸门框架、改进防渗措施、改进操作和控制系统等，以提升水闸的结构强度和抗灾能力，确保水闸的安全运行，并为相关工程提供实践参考。

关键词：水利工程；水闸；除险加固

引言

十四五时期，水利工程管理已经全面进入高质量管理的攻坚时代，政府部门明确强调各级相关单位组织必须着力补齐水利工程管理短板，通过不断改进与完善管理方法以及理念，全面提升水安全保障能力。其中，水闸工程安全运行作为水利工程管理的重中之重，需要结合水利工程管理要求针对水闸工程面临的安全风险问题、病险问题进行突破性解决。结合实际情况来看，水闸工程运行环境相对特殊，再加上运行规模以及体系建设难度较大，导致其安全运行管理涉及的要点问题较多。如果疏忽管理，就很容易对水闸综合效益发挥产生不利影响，且难以达成防洪减灾目标。针对此，相关人员应该通过总结过往经验以及吸取教训，对水闸工程安全运行管理措施进行优化改进，助力提高水闸工程运行效益与社会效益。

1水利工程水闸除险加固设计的必要性

对于水库大坝工程而言，在对其进行除险加固作业之前，往往已经出现淤积严重、基础渗漏等问题，这也导致工程质量及功能受到严重影响，需要尽快对其进行除险加固作业，避免出现水库大坝运行安全受到影响的情况。具体而言，水利工程出现加固设计与施工的必要性主要体现为以下几个方面：首先，是满足区域经济发展及人们日常生活的基础前提，如果水库大坝设施长时间处于带病运行的状态，不仅无法满足一系列用水需求，反而会对当地农业、制造业及人们日常生活产生一定负面影响。因此，一旦发现水库大坝设施存在质量问题，应该及时对其进行安全鉴定，并且尽早恢复水库大坝的各项功能。其次，对于水库大坝设施而言，防洪是其最为重要的功能之一，一般来说，会将水库设计成一座拦河水库，通过这种方式来保证具体的防洪效果，从而避免周围的公共设施、公共用地、农田等受到洪水侵害。同时，水库大坝的安全程度还会直接关系到下游灌区人民的财产安全及生命安全，因此，想要实现对防洪作业成效的有效保障，必须将加固水库大坝作为关键入手点。最后，对水库大坝设施进行加固是当前社会发展的需要，这样可以充分利用当前的骨干水利工程效益来实现对社会经济可持续发展的有效促进。

2水利工程水闸除险加固设计的有效路径

2.1增加水闸结构截面尺寸

（1）结构评估。通过结构力学分析、材料强度评估、检查现场状态等来进行水闸结构评估，以确定是否需要增加截面尺寸。评估时要考虑水闸所承受的荷载、结构工作状态以及潜在安全问题。（2）荷载计算。进行详细的荷载计算，包括静态和动态荷载。由于水闸会受到水压、风压、流体动力学效应、地震力等外部荷载的影响，要根据相关规范和标准，计算出适当的设计荷载，并用于后续的结构分析。（3）结构分析。基于水闸结构的实际荷载情况，进行结构分析，以确定原始截面尺寸是否满足设计要求。通过FEM或其他结构分析方法，计算水闸结构的应力、应变、挠度等数据，评估其安全性和稳定性。（4）截面尺寸增加设计。如果结构分析发现原始截面尺寸不满足设计要求，需要进行截面尺寸增加设计。在设计过程中，需要考虑结构的强度、刚度和稳定性。通过增加混凝土梁、墙的高度或宽度，以及增加钢筋数量和直径来增加截面尺寸，确保新的设计符合相关规范和标准要求。（5）材料选择。根据设计要求和材料特性，选择适当的混凝土和钢筋材料。混凝土的强度等级应满足使用环境和荷载要求，而钢筋的抗拉强度和黏结能力也应符合设计要求。（6）施工计划和施工监控。制订施工计划，包括混凝土浇筑、钢筋安装和沉降观测等。在施工过程中，对于截面尺寸增加的部分，要严格按照设计要求进行施工，并开展施工监控工作，确保施工质量和尺寸合格。（7）结构验收和监测。完成施工后，进行结构验收和监测。检查增加的截面尺寸是否符合设计要求，并通过应力监测、振动监测和温度监测等手段，进行必要的试验和监测。

2.2注重细化日常检查工作以及严格排查隐患

水闸管理部门应该严格按照达标建设内容针对日常检查工作重点进行精细化贯彻落实。相关工作人员除了需要做好例行日常巡查等基础工作之外，还应该针对汛期前中后的既定安全生产检查任务进行贯彻落实。其中，应该加强对重要节假日以及汛期来临之前的检查工作力度，可通过提前制定专项安全运行管理方案，加强对细枝末节的检查处理，尽量将水闸安全生产工作做足做实。在日常检查工作期间，从业人员应该围绕闸门日常清理、检查以及观测等工作内容进行合理开展。日常清洁阀门作为保障闸门安全性能的重要措施，在工作开展过程中，相关人员应该针对闸门启动闭合功能是否正常发挥进行检查。客观来讲，伴随闸门使用年限的不断增加，水体中的某些漂浮物会积聚在闸门周边位置或者直接黏附在闸门轨道内部，长年累月之下，闸门会被这些漂浮物堵塞，最终引发漏水现象。因此在日常检查过程中，相关人员应该及时清除闸门周边的漂浮物。关于水闸观测工作的开展应该围绕一般性观测与专门性观测两大内容进行合理开展。一般性观测主要针对水面、流量以及垂直/水平位移等工作内容进行开展，而专项性观测主要针对永久缝、结构应力以及地基反力等工作内容进行开展。通过联合观测与管理分析，可以及时发现水闸设施存在的不足问题并加以处理。

2.3闸墩施工设计

闸墩是水闸设施中重要的组成结构之一，通常在对闸墩结构进行修复时，会想要使其修复效果得到保证，所以在对闸墩进行浇筑施工时，应该将提高其结构紧密性为主要方向，从而避免混凝土结构在后续施工过程中出现结构曲折、变形等问题。还要求施工单位根据不同闸墩的实际情况来实现同步立模，这样可以使浇筑施工的方向性、目的性更强，同时也保证了模板的安全程度。除了要保证水库闸墩的密实性外，还应该注意在闸墩浇筑操作时悬挂铅锤，通过这种方式来及时确定浇筑操作是否存在偏差情况，一旦发现偏差，应该在浇筑作业过程中及时矫正，避免偏差更严重的情况出现，这也是保证闸墩修复施工质量的关键。

结语

通过对水利工程水闸除险加固设计进行研究，提出相应的加固设计方案。这项研究对于确保水闸的安全性、可靠性和持续运行具有重要意义。通过采取合适的加固设计方案，可以延长水闸的使用寿命，提高其抵御自然灾害和外部压力的能力。未来需要进一步深化研究，不断优化加固设计方案，以应对日益复杂和严峻的水利工程挑战，保障人民生命财产安全，促进水资源管理与利用可持续发展。

参考文献

[1]陈卫东.水利工程除险加固水闸消能防冲措施研究[J].水利科学与寒区工程，2022，5（7）：138-140.

[2]王敏.水闸施工技术及除险加固方案的研究[J].科技创新与应用，2022，12（14）：143-146.

[3]程薇.水利工程水闸除险加固设计及研究[J].居舍，2021，（29）：87-88.

[4]张瑜洪,陈鹏.助力新阶段水利高质量发展扎实推进水利工程运行管理工作:访水利部运行管理司司长阮利民[J].中国水利,2021(24):17-18.