吳良勇,邵彥俊,許長(zhǎng)安

(1.浙江省圍海建設(shè)集團(tuán)股份有限公司,浙江 寧波 315040;2.湖州市水文站,浙江 湖州 313000;3.湖州市水利水電工程質(zhì)量監(jiān)督站,浙江 湖州 313000)

1 常見(jiàn)險(xiǎn)情

水工擋墻、防汛墻的正常運(yùn)行,必須保證不發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞、地基整體失穩(wěn),抗水平滑動(dòng)或傾覆穩(wěn)定,同時(shí)滿足擋洪和滲透穩(wěn)定要求[1].。根據(jù)近年來(lái)水閘、防汛墻安全檢查的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),水工擋墻、防汛墻常見(jiàn)出險(xiǎn)情況有:①受船撞擊,造成墻體結(jié)構(gòu)損壞;②地基整體失穩(wěn);③結(jié)構(gòu)滑動(dòng)或傾覆;④防洪高程偏低,洪水發(fā)生漫溢;⑤滲透破壞導(dǎo)致安全隱患。

2 常見(jiàn)原因及出險(xiǎn)實(shí)例

2.1 受船撞擊

船閘閘室擋墻、翼墻、碼頭駁岸段以及水流彎道處防汛墻極易受船撞擊,而墻體混凝土屬于脆性材料,不耐沖擊,因此常造成墻體結(jié)構(gòu)損壞而發(fā)生險(xiǎn)情,輕則開(kāi)裂,重則倒坍形成缺口,究其原因主要是墻體防撞保護(hù)裝置或管理措施不到位。

實(shí)例1:因多次受船撞擊,某船閘閘室有12節(jié)擋墻嚴(yán)重受損,其中4節(jié)被撞斷,墻身外觀呈破碎狀,墻內(nèi)豎向主筋彎折,結(jié)構(gòu)失去整體性而出現(xiàn)險(xiǎn)情?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),閘室墻未安裝橡膠護(hù)弦或鋼護(hù)木,僅在墻體上部1.5m外包鋼板防護(hù),墻體撞擊位置無(wú)任何保護(hù)裝置。為安全度過(guò)本汛期,管理單位在此處設(shè)置了出險(xiǎn)警示標(biāo)記,并添加了橡膠護(hù)弦。

實(shí)例2:某建材公司碼頭駁岸,由于貨運(yùn)船只在高潮位泊岸撞擊墻體,致使泊位處上部墻體裂縫及內(nèi)傾錯(cuò)位。該出險(xiǎn)段為拉錨板樁結(jié)構(gòu),上部薄墻厚0.3m,高2.0 m,墻后為臨空面,與薄墻連接的導(dǎo)梁高度2.70 m,厚0.45m,導(dǎo)梁頂高程為5.1m,低于墻后覆土面標(biāo)高,導(dǎo)梁下部為鋼筋混凝土板樁?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),上部薄墻因無(wú)保護(hù)裝置,被撞后墻身多處貫穿性斜向嚴(yán)重開(kāi)裂,但薄墻下部導(dǎo)梁未見(jiàn)裂縫,與下部板樁連接處亦完好,分析認(rèn)為與導(dǎo)梁前有鋼護(hù)木、后有覆土保護(hù),緩沖作用明顯有關(guān)。根據(jù)檢查結(jié)果,駁岸使用單位對(duì)出險(xiǎn)段上部薄墻已進(jìn)行翻建。

2.2 地基整體失穩(wěn)

沿海地區(qū)地基軟弱,由于管理和施工不當(dāng),常發(fā)生墻后超載、墻前超挖等現(xiàn)象,引起水工擋墻地基整體失穩(wěn)。

實(shí)例3:沿海某市某裝卸儲(chǔ)運(yùn)公司在防汛墻后7 m處,長(zhǎng)達(dá)125m范圍內(nèi)大量堆放重約28～30 t/卷的鋼卷,且疊放3層,造成地坪嚴(yán)重坍塌,防汛墻嚴(yán)重外移內(nèi)傾,土體擠壓進(jìn)入河道20 m,直接影響防汛安全和河道通航,屬于典型的地基整體失穩(wěn)事故。該防汛墻為高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu),地基整體穩(wěn)定復(fù)核安全系數(shù)僅為0.60。

實(shí)例4:某建材堆場(chǎng)公司在水閘旁8m左右大量堆放建筑渣土,渣土堆放最大高度達(dá)10m以上,造成閘室擋墻嚴(yán)重沉陷、內(nèi)傾,伸縮縫處脫開(kāi),止水失效?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),閘室南側(cè)擋墻為淺基礎(chǔ)漿砌塊石結(jié)構(gòu),2個(gè)測(cè)點(diǎn)沉降量分別為43,39 cm,超過(guò)SL 265—2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》建議的限制值(15 cm),北側(cè)擋墻因遠(yuǎn)離堆場(chǎng),實(shí)測(cè)沉降量明顯較小。另外,堆載還造成外閘首塢式結(jié)構(gòu)4個(gè)角點(diǎn)最大沉降差達(dá)12.5 cm,大大超出規(guī)范建議的限制值 (5 cm),引起排架柱傾斜,閘門(mén)卡阻。

2.3 結(jié)構(gòu)滑動(dòng)、傾覆

實(shí)例5:某內(nèi)港水上加油站,全長(zhǎng)120m,防汛墻采用漿砌塊石,采用無(wú)樁混凝土平板基礎(chǔ),建造時(shí)間為20世紀(jì)90年代,由于當(dāng)時(shí)內(nèi)河機(jī)動(dòng)船無(wú)大噸位船舶,基本上在60 t左右,吃水不深,且運(yùn)輸頻率不高,因此掛漿機(jī)淘刷等現(xiàn)象不太明顯。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,內(nèi)河機(jī)動(dòng)船舶強(qiáng)制改用埋艙機(jī),船只噸位越來(lái)越大,基本上在200 t以上,有的已達(dá)500～1 000 t,且吃水深,運(yùn)輸頻率高,因此在水上加油站進(jìn)出加油后,使得防汛墻前淘刷嚴(yán)重,墻體滑動(dòng)及突然傾覆現(xiàn)象頻出,危害性日漸突出,嚴(yán)重影響生命及生產(chǎn)安全。因此,目前在有堆載要求且運(yùn)輸頻率大的河道防汛墻設(shè)計(jì)中,應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)滑動(dòng)及傾覆的因素。

2.4 防洪高程偏低,洪水發(fā)生漫溢

實(shí)例6:沿海某市圩區(qū)某水閘建于1983年,防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低,外閘首閘頂高程、閘室擋墻(或內(nèi)閘首)頂高程分別為5.2,4.0m,而該區(qū)域其它水閘相應(yīng)高程分別為5.8,4.5m。“99630”洪水,圩區(qū)外圍洪水高程達(dá)5.6m時(shí),外閘首閘門(mén)關(guān)閉,但該水閘閘門(mén)頂過(guò)水,且洪水漫過(guò)閘室擋墻,整個(gè)圩區(qū)淹沒(méi)。結(jié)果約40 hm2(600多畝)水田受淹,損失嚴(yán)重。因此,建議對(duì)現(xiàn)有的水閘進(jìn)行洪水位校核,設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低的水閘應(yīng)進(jìn)行加固改造,特別對(duì)20世紀(jì)七八十年代修筑的水閘進(jìn)行復(fù)核,如防洪高程偏低,應(yīng)對(duì)閘室擋墻、內(nèi)閘首部位進(jìn)行加高處理,且對(duì)閘門(mén)頂進(jìn)行加高加固處理,保護(hù)當(dāng)?shù)厝嗣裆詈蜕踩?確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不受洪災(zāi)影響。

2.5 滲透破壞導(dǎo)致安全隱患

滲透破壞導(dǎo)致安全隱患,包括外側(cè)高水位時(shí)正向滲流作用下的管涌、流土,外側(cè)低水時(shí)反向滲流作用下的土體流失、淘空等。遇到以下情況易發(fā)生滲透破壞。

(1)墻前泥面遭淘刷,滲流出口段逸出坡降超標(biāo);

(2)基礎(chǔ)底板座落在回填土上,時(shí)間長(zhǎng)后與底板脫開(kāi),形成滲透通道;

(3)基礎(chǔ)底板座落在天然的粉砂和粉土上,允許滲透坡降較小;

(4)墻后回填土質(zhì)量較差,如土質(zhì)填筑時(shí)夯壓不實(shí),建筑棄料、垃圾等;

(5)板樁結(jié)構(gòu)防汛墻由于板樁脫榫、破損,樁后土體逐漸流失,形成進(jìn)水通道。

實(shí)例7:某市市內(nèi)河某段約640m范圍墻前泥面線遭淘刷,加上墻后回填土填筑時(shí)夯壓不實(shí),發(fā)生嚴(yán)重的滲透變形破壞,墻后回填土坍陷,地下水與河水連通,影響防汛安全。

3 排除險(xiǎn)情的對(duì)策措施

對(duì)于水閘擋墻、防汛墻受船撞擊后多數(shù)嚴(yán)重?fù)p壞,汛期搶修成本較大,且汛后常需要推倒重建,工程處理成本較大,建議有關(guān)部門(mén)采取如下措施:①根據(jù)防汛墻實(shí)際運(yùn)行情況,加大保護(hù)范圍,增加防撞裝置數(shù)量,如橡膠護(hù)弦、鋼護(hù)木、保護(hù)鋼板等;②在水閘進(jìn)出口處、河道水流彎道處設(shè)置船撞警示裝置;③在受船撞擊頻率較高處,提高覆土高程,加大緩沖作用[2].。

對(duì)于墻后超載、墻前超挖會(huì)引起工程地基整體失穩(wěn),直接影響防汛安全和河道通航,還影響周邊建筑物的安全,建議管理單位加大巡查力度,重點(diǎn)檢查裝卸作業(yè)岸段有無(wú)違章堆載、疏浚等。一旦發(fā)生地基整體失穩(wěn)險(xiǎn)情,應(yīng)立即停止墻后裝卸作業(yè)、轉(zhuǎn)移堆載,通知相關(guān)單位,如墻體坍塌不能擋水,則應(yīng)立即采取施工圍護(hù)。同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的沉降量及水平位移監(jiān)測(cè),及時(shí)采取防范措施。

對(duì)于無(wú)樁基礎(chǔ)防汛墻,如發(fā)生墻前淘刷或墻后堆載超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)復(fù)核防汛墻抗滑能力 (沿基底滑動(dòng))與抗傾覆能力(沿基底前沿傾覆);對(duì)于樁基承臺(tái)漿砌塊石結(jié)構(gòu),應(yīng)復(fù)核漿砌塊石墻身與樁基承臺(tái)結(jié)合面處抗滑能力,同時(shí)需復(fù)核樁基的水平承載力[3].。

對(duì)于墻后土體流失導(dǎo)致滲透破壞往往不易察覺(jué),建議設(shè)計(jì)單位防滲設(shè)計(jì)時(shí)留有足夠的安全余地,對(duì)粉土或粉砂地基、墻前沖刷嚴(yán)重地段引起足夠重視,必要時(shí)可設(shè)計(jì)板樁基礎(chǔ)。

當(dāng)汛期高水位超過(guò)墻后填土面高程時(shí),防汛墻后會(huì)發(fā)生潮濕、間斷滲水、連續(xù)滲水甚至發(fā)展至流土、管涌險(xiǎn)情,搶險(xiǎn)基本原則為迎水面(上游)堵截,背水面(下游)導(dǎo)滲。上游堵截,即用滲透系數(shù)較小的材料封堵滲漏水處通道口;下游導(dǎo)滲,即用滲透系數(shù)較大的材料覆蓋于滲水處,以降低上下游滲透壓力,并起到反濾作用。鑒于搶險(xiǎn)時(shí)間與搶險(xiǎn)工具的限制,墻前高水位時(shí)一般優(yōu)先采用背水面工程措施,墻前低水位時(shí)一般優(yōu)先采用迎水面工程措施。主要工程措施如下:①如墻后填土面僅出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象,一般不需處理,但應(yīng)加強(qiáng)觀察,現(xiàn)場(chǎng)作標(biāo)記;②如發(fā)生間斷滲水,則在滲水處將土工編織布覆蓋在滲水面上,四周用磚塊將其固定,嚴(yán)重時(shí)可在土工布表面鋪厚度10 cm的中細(xì)砂,將滲水導(dǎo)入附近下水道。鋪設(shè)土工編織布起到反濾作用,防止?jié)B水時(shí)帶出土顆粒,搶險(xiǎn)時(shí)應(yīng)注意處理后的滲水應(yīng)該是清水,否則應(yīng)加鋪中細(xì)砂等過(guò)濾層直至冒清水為止;③如發(fā)生連續(xù)滲水甚至發(fā)展至流土、管涌險(xiǎn)情,在鋪砂基礎(chǔ)上,加鋪30 cm厚、粒徑2～4 cm的小石子導(dǎo)滲,鋪設(shè)面積為2m×2m范圍或視滲漏孔情況而定;同時(shí)應(yīng)摸清迎水面滲水位置,從墻頂向下沉放復(fù)合土工膜覆蓋在滲水處,表面拋放袋裝土壓實(shí)封堵,袋裝土必須緊貼墻體拋放,以免覆蓋布防滲失效。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)多年的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出了以上水閘擋墻、防汛墻等易出險(xiǎn)的案例,并對(duì)易出險(xiǎn)的在不同工況的情況下,提出了應(yīng)積極采用的相關(guān)對(duì)策措施,使其能在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮作用,并為以后的工程設(shè)計(jì)、施工、管理提出了

可借鑒的依據(jù),為水利工程發(fā)揮最大效益作出貢獻(xiàn)。

[1].水利部.水建管(2008)214號(hào)文水閘安全鑒定管理辦法 [S]..北京:中華人民共和國(guó)水利部,2008.

[2].江蘇省水利廳,水利部水管司.SL 214—98水閘安全鑒定規(guī)定[S]..北京:中國(guó)水利水電出版社,1998.

[3].江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.SL 265—2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]..北京:中國(guó)水利水電出版社,2001.