2.3　水閘病害調查統(tǒng)計及成因分析

2.3.1　水閘主要病險問題

根據(jù)《全國大中型病險水閘除險加固總體方案》（2012）對全國大中型病險水閘的統(tǒng)計分析，主要病險問題概括為以下9類。

1.防洪標準（擋潮標準）偏低

主要體現(xiàn)在宣泄洪水時，水閘過流能力不足或閘室頂高程不足。主要原因有以下兩個方面：一是原設計水文資料缺少或不準確；二是由于防洪規(guī)劃調整。全國大中型病險水閘有41%存在這類病險問題。

2.閘室和翼墻存在整體穩(wěn)定問題

閘室、翼墻的抗滑、抗傾、抗浮安全系數(shù)和基底應力不均勻系數(shù)不滿足規(guī)范要求，沉降、不均勻沉降超標，承載能力不足，基礎破壞，存在整體穩(wěn)定問題。全國大中型病險水閘有30%存在這類病險問題。

3.閘下消能防沖設施損壞

閘下消能防沖設施損毀嚴重，不適應設計過閘流量的要求，或閘下未設消能防沖設施，危及主體工程安全。全國大中型病險水閘有71%存在這類病險問題。

4.閘基和兩岸滲流破壞

閘基和兩岸產(chǎn)生管涌、流土、基礎掏空等現(xiàn)象，發(fā)生滲透破壞。全國大中型病險水閘有33%存在這類病險問題。

5.建筑物結構老化損害嚴重

混凝土結構設計強度等級低，配筋量不足，碳化、開裂嚴重；漿砌石砂漿標號低，風化脫落；工作橋結構破損等。這類問題較為普遍，全國大中型病險水閘有90%存在這類病險問題。

6.閘門銹蝕，啟閉設施和電氣設施老化

金屬閘門和金屬結構銹蝕，啟閉設施和電氣設施老化、失靈，或超過安全使用年限，無法正常使用。全國大中型病險水閘有85%存在這類病險問題。

7.閘上、下游淤積及閘室磨蝕嚴重

多泥沙河流上的部分水閘因選址欠佳，或引水沖沙設施設計不當，引起水閘上、下游河道嚴重淤積，影響泄水和引水。全國大中型病險水閘有6%存在這類病險問題。

8.水閘抗震不滿足規(guī)范要求

水閘抗震安全不滿足規(guī)范要求，地震情況下地基可能發(fā)生震陷、液化問題，建筑物結構型式和構件不滿足抗震要求。全國大中型病險水閘有7%存在這類病險問題。

9.管理設施問題

大多數(shù)病險水閘存在安全監(jiān)測設施缺失、管理房年久失修或成為危房、防汛道路損壞、缺乏備用電源等問題。

2.3.2　淮河流域典型病險水閘選取

2008年，淮河流域開展了大中型病險水閘的除險加固專項規(guī)劃工作，共有598座大中型水閘列入規(guī)劃，其中絕大部分進行了安全評估工作，資料較為齊全。本書選取其中具有代表性的58座水閘工程作為樣本，包含節(jié)制閘、擋潮閘、分洪閘、排水閘、進水閘及防洪閘六類水閘，六類水閘所占比例見圖2.1，水閘基本資料見表2.1。

2.3.3　淮河流域水閘病害統(tǒng)計和特征分析

通過查閱58座病險水閘的安全評估報告，并進行現(xiàn)場調研，對水閘工程的病害及其表現(xiàn)形式進行了統(tǒng)計分析。

2.3.3.1　按病害的發(fā)生部位統(tǒng)計

按照病害發(fā)生的部位統(tǒng)計的病害情況見表2.2～表2.4。

由表2.2～表2.4可以看出，閘室段應作為病害檢測和監(jiān)測的主要對象，其中各段主要病害如下：

（1）上游段主要病害為上游翼墻的裂縫、破損和上游護坡?lián)p壞。

（2）閘室段裂縫、碳化病害最多，其次是混凝土強度和地基不均勻性病害，過流能力、穩(wěn)定不滿足要求的病害占15%～20%。閘室段的金屬結構和電氣設備病害也較多。

（3）下游段的病害主要是消力池和海漫的長度不夠，下游護坡的破損占81.03%，翼墻裂縫占84.48%。

2.3.3.2　按水閘安全評估要素統(tǒng)計

作者在水閘安全評估工作中將水閘病害劃分為防洪能力、結構安全、滲流安全、工程質量、金屬結構及電氣設備和運行管理六個類別，各個類別又可細分為若干小類別。據(jù)此，水閘各類病害的統(tǒng)計特征見表2.5，各類病害所占比例見圖2.2。

由表2.5和圖2.2可以看出，工程質量方面的病害占很大的比例，淮河流域大部分水閘建于20世紀50—70年代，材料老化、破損的現(xiàn)象明顯。

防洪能力方面的病害主要是消能防沖設施尺寸不滿足要求，其次是過流能力和閘頂高程不滿足要求。

結構安全方面，各部件的病害嚴重性各不相同。閘墩混凝土強度不足的病害最多，其次是閘室的地基不均勻系數(shù)和排架柱混凝土強度不滿足，閘室穩(wěn)定不滿足要求也占較高比例。交通橋大梁主要是混凝土強度不滿足現(xiàn)行規(guī)范，其次為配筋問題。

滲流安全方面，止水老化、滲徑長度不足的病害所占比例較高，其次是滲透穩(wěn)定性和排水設施病害。

工程質量方面，裂縫病害最普遍，其次是上下游護坡的破損病害，混凝土碳化病害也較突出。

金屬結構及電氣設備方面，主要是鋼閘門和啟閉機的病害，其中老化病害比例最高，其次為閘門的擋水能力和啟閉機啟閉能力不足；電氣設備病害主要是老化和配備不完善。

運行管理方面，主要問題是安全監(jiān)測設施失效或不完善，管理用房、交通等輔助設施破損，以及技術人員不足等。

2.3.4　水閘病害成因分析

通過對所選取的五類58座病險水閘工程進行調查和研究，建立病險水閘樣本庫，分析水閘工程病害問題存在的原因，主要有規(guī)劃設計、建設管理與工程施工、環(huán)境與荷載及運行管理四個方面。

2.3.4.1　規(guī)劃設計方面

1.水文系列變化

部分水閘建閘時的氣象資料少、水文系列短，經(jīng)過幾十年的運用實踐，積累了比較豐富的資料和數(shù)據(jù)。對于同樣的洪水重現(xiàn)期，設計洪水的洪峰和洪量發(fā)生了變化。因此，采用新的水文資料進行復核計算時，過閘流量或防洪水位會有所改變，可能較原設計數(shù)值有所增大，這就造成了這些水閘的防洪標準偏低。山東某分洪閘（圖2.3）建于1955年，原設計洪水標準為20年一遇，相應流量為2000m3/s，1957年開閘分洪，分洪流量為2820m3/s，超出了設計洪水標準，造成巨大經(jīng)濟損失。1980年和1994年分別將原洪水系列延長到1979年和1993年，分析計算結果是同頻率條件下的洪水流量有較大幅度的增加。按1994年成果，水閘設計洪水20年一遇流量為3000m3/s。

2.規(guī)劃改變

中華人民共和國成立以來，國務院先后召開12次治淮會議，對淮河治理做出一系列重大決策和部署。在黨中央、國務院的正確領導下，按照“蓄泄兼籌”治淮方針，多次編制了流域規(guī)劃。每次規(guī)劃出臺，都指導著一段較長時期的水閘工程建設。

按最新的流域和河流規(guī)劃安排，有些水閘由單向擋水改變?yōu)殡p向擋水，運用條件發(fā)生了較大變化。部分海堤向海邊外移了，現(xiàn)有擋潮閘的位置以及擋潮標準、設計水位、潮位等都已無法滿足功能要求。

江蘇某城市防洪閘興建于2006年，主要功能為城市防洪排澇。隨著城市建設加快，城市規(guī)劃提出為了改善市區(qū)水環(huán)境、保水活水，該水閘需增加蓄水功能。原水閘采用的人字閘門不能滿足雙向擋水要求，需改造閘門形式；原閘室結構、岸墻、翼墻也需復核整體穩(wěn)定性。

3.規(guī)劃設計標準提高

技術標準是工程經(jīng)驗的總結，其制定、修改以科學技術成果為基礎，適應當時的經(jīng)濟社會發(fā)展水平，難免存在局限性。隨著社會生產(chǎn)發(fā)展、科學技術水平提高和工程經(jīng)驗積累，水利工程規(guī)劃設計的理念和理論逐步完善，水閘相關技術規(guī)范也隨之不斷修改和完善。

比如早期的水閘設計沒有統(tǒng)一的標準，缺少耐久性設計、防環(huán)境污染設計和抗震設計等內容，這就使得早期修建的水閘在安全性、適用性和耐久性方面不能完全滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

山東省某分洪閘建于1955年，是分沂河洪水入邳蒼分洪道的控制性建筑物。20世紀90年代末，沂沭泗河洪水東調南下一期工程規(guī)劃老閘按20年一遇洪水標準設計，設計流量3000m3/s。沂沭泗河洪水東調南下二期工程規(guī)劃要求江風口分洪閘洪水標準提高到50年一遇，洪水標準提高后，水閘設計流量由3000m3/s提高到4000m3/s。經(jīng)計算和水工模型試驗驗證，老閘過流能力不能滿足設計要求，需要擴建。該閘擴建于2010年（圖2.4）。

4.規(guī)劃設計不合理

隨著工程經(jīng)驗的積累，經(jīng)濟社會和科學技術的發(fā)展，規(guī)劃設計考慮的重點從工程技術經(jīng)濟角度轉向重視社會、生態(tài)環(huán)境、水資源等方面的問題及其長遠影響；規(guī)劃設計經(jīng)歷了經(jīng)驗設計到技術設計的過程，水平不斷提高。其間，不可避免地出現(xiàn)了一些規(guī)劃設計不合理的工程，這些水閘“先天不足”，建成之初就存在病險隱患。

河南省北汝河流域某攔河閘，建于20世紀70年代，原設計按上游流域控制面積165km2進行計算，設計防洪標準為20年一遇，相應設計行洪流量為590m3/s。1983年，由于突降暴雨，上游山洪暴發(fā)，原閘被完全沖毀（圖2.5）。該閘除險加固設計時對原設計資料進行了重新復核，上游流域控制面積應按255km2進行計算。綜合考慮恢復重建的該閘防洪標準與河道防洪標準相匹配，按10年一遇防洪標準設計，相應行洪流量為855m3/s。

5.歷史原因

20世紀50—70年代，全國各地相繼建成了大量的水閘工程，受當時經(jīng)濟社會環(huán)境的影響，一些水閘在缺少基礎資料的條件下，幾乎全是邊勘察、邊設計、邊施工的“三邊”工程，工程的規(guī)劃、設計、施工嚴重偏離科學和規(guī)范的軌道?，F(xiàn)在，許多水閘連設計文件、圖紙、施工及竣工資料都找不到，使得這些工程在建成的同時即埋下了安全隱患。

2.3.4.2　建設管理與工程施工方面

1.建設管理程序不完善

在計劃經(jīng)濟體制下，水利工程項目的建設管理采用項目建設自營制管理模式，設計單位、施工單位、運行管理單位等均隸屬于水行政主管部門。參建單位與主管部門是上下級行政管理關系。不合理的建設管理程序，使得我國工程建設管理水平和投資效益在很長一段時期內得不到提高，投資、進度、質量目標失控的現(xiàn)象在許多工程中存在?；春恿饔蛟缙诮ㄔO的很多水閘也不可避免地存在由于建設管理程序不完善而導致的病害問題。

河南省汝河上某水閘，始建于1974年11月，次年7月竣工交付使用。該水閘由地區(qū)水利局負責設計，設計洪水標準為20年一遇，相應設計流量為2300m3/s，原設計閘室為9孔，單孔凈寬10.0m。施工時為節(jié)約投資，直接經(jīng)由革命委員會批準，將閘室調整為8孔，閘室單孔凈寬10.0m。上下游落差增加，單寬流量過大，使得下游河床沖刷嚴重（圖2.6）。

2.施工標準、規(guī)范提高

與規(guī)劃設計一樣，水閘施工技術也隨著社會生產(chǎn)發(fā)展、科學技術水平提高和工程經(jīng)驗積累而不斷提高，相關的國家、行業(yè)標準也在逐漸提出新的要求。比如，較之舊版本SD 133—84《水閘設計規(guī)范（試行）》，2016年頒布的SL 265—2016《水閘設計規(guī)范》在混凝土強度、抗?jié)B和抗凍方面提出了具體的等級要求。

3.經(jīng)濟技術條件限制

20世紀50—70年代，由于當時總的社會經(jīng)濟發(fā)展和科學技術水平都不高，一些基本建設材料（如水泥和鋼材）供應緊張、質量差；缺乏專業(yè)施工隊伍，施工機械較少，許多工種主要依靠手工施工；施工技術上采用土法上馬，降低了工程標準和質量，致使許多水閘自建成之日起即帶病運行。

20世紀70年代，淮河流域建設了一批反拱底板結構的水閘，拱門、拱橋、拱瓦等拱結構被廣泛使用，為國家節(jié)省了材料和投資。需要注意的是，建在松砂土和軟土地基上的反拱底板容易因為不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫。鋼絲網(wǎng)水泥制成的雙曲扁殼閘門能節(jié)省鋼材，是當時普遍流行的門型。由于門的厚度小，鋼筋和鋼絲網(wǎng)的保護層薄，在水流長時間沖蝕下易銹易損。當時的這些成果后來逐漸被新的技術所取代。

2.3.4.3　環(huán)境與荷載方面

1.自然環(huán)境變遷

在水閘的長期運行中，其所處的環(huán)境可能因為自然或人為的原因而發(fā)生改變，繼而引發(fā)水閘工作條件的變化。比如，城市防洪工程建設、上游水利工程建設導致閘前水位提升，河道淤積導致河床抬高，軟土地基的沉降、采煤引起的區(qū)域性沉降使閘頂高程降低等，這些變化都有可能威脅水閘的安全運行。

山東省某水閘采用鋼筋混凝土涵洞式結構。閘址位于地方煤礦的采空區(qū)，水閘各部位發(fā)生不同程度沉陷，并引發(fā)其他病害：涵洞洞身底板高程低于設計高程200mm，各節(jié)間錯臺；接縫縫寬30～37mm，縫間止水拉斷；防洪閘機架橋排架頂向下游傾斜6～18mm；上游翼墻中部斷裂，裂縫上寬下窄，縫間滲水嚴重，翼墻與涵洞間止水拉裂，上游翼墻頂高程低于正常蓄水位。

2.荷載超標

水閘都是依據(jù)一定的作用荷載標準進行設計的，換言之，水閘只能適應一定范圍內的荷載作用。在工程運行中，出現(xiàn)超出設計考慮范圍之外的荷載作用，都有可能對水閘造成危害。

某樞紐工程位于江蘇、山東兩省交界處，其第三節(jié)制閘（圖2.7）建成于1971年8月，下游側設有交通橋，采用鋼筋混凝土空心板橋，空心板每塊橋板寬0.9m。原設計等級為汽-13、拖-60，橋面總寬7.6m、凈寬6.7m、護輪帶寬0.25m。由于該交通橋位于交通主干道上，大型、重型車輛過往頻繁，閘上交通橋已有26孔箱梁底板出現(xiàn)貫穿裂縫，裂縫多為分布在跨中的橫向裂縫；橋面鋪裝層受損嚴重，多處接縫用瀝青修復，經(jīng)多方面了解及局部剝開檢查，接縫處混凝土破損嚴重。

3.環(huán)境污染

一般而言，水閘均處于大氣環(huán)境、土壤環(huán)境和水環(huán)境（海洋環(huán)境）之中。當環(huán)境遭到人為污染時（如大氣中二氧化碳含量增多，土壤中撒了除冰鹽，水中傾倒了工業(yè)廢渣廢水等），水閘工程建設材料（如混凝土、金屬、橡膠等）的耐久性能必然降低，從而逐漸喪失正常工作能力。

目前部分河道水質污染日趨嚴重，水閘受廢污水影響嚴重。污水對閘門、止水、機電設備的銹蝕和腐蝕作用，導致閘門啟閉運行困難，漏水嚴重；水閘混凝土和漿砌石結構受到污水侵蝕，混凝土腐蝕破損、鋼筋銹蝕，加快了水閘結構老化的過程。

安徽省某節(jié)制閘位于濉溪縣徐樓集西南的南沱河上，主要任務是蓄水灌溉，兼有防洪排澇及水資源調度功能。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工礦企業(yè)排污增加，河道污染加劇。2008年3月在閘址取地表水進行水質分析，分析成果為：閘址區(qū)地表水水化學類型主要為·-Na+型，地表水濃度6.91mmol/L（＞1.07mmol/L）；pH值8.28（＞6.5），具弱堿性；無侵蝕性CO2（＜15mg/L）；Mg2+濃度61.74mg/L（＜1000mg/L），濃度580.20mg/L（500mg/L≤＜1000mg/L），閘址區(qū)地表水對普通水泥具有強腐蝕性，腐蝕類型為結晶類硫酸鹽型。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，閘墩、閘底板的有效厚度明顯變?。凰蛔兓瘏^(qū)混凝土剝蝕較嚴重，剝蝕深度一般為20～35mm，存在鋼筋銹脹現(xiàn)象。

4.混凝土結構老化

閘室結構混凝土老化是指其在所處環(huán)境（包括時間和空間）的作用下，混凝土性能開始下降，并且隨著時間的增長性能下降逾甚，最終破壞的過程。對水閘混凝土最有危害性的外來作用有：①環(huán)境水及其所含有的溶解物質的化學作用；②負溫和正溫的更迭作用；③混凝土交替更迭的濕潤和干燥作用；④由于毛細管吸水以及礦化水蒸發(fā)而引起的鹽類在混凝土內部的結晶作用。前一種是化學作用或化學物理作用同時發(fā)生，后三種則為物理作用。正是這些長期的物理化學作用造成混凝土的老化破壞。通?；炷恋睦匣茐挠腥缦聨最悾禾蓟㈤_裂、鋼筋銹蝕破壞、混凝土滲漏、凍融、磨蝕等。

（1）混凝土碳化。

空氣中的CO2進入混凝土的孔隙內，與溶于孔隙液的Ca（OH）2發(fā)生化學反應生成CaCO3和水，結果使孔隙液的pH值由13.5下降到9以下。這種因CO2進入混凝土而造成混凝土中性化的現(xiàn)象，叫做混凝土的碳化。

在碳化的混凝土中，碳酸鹽的分散度隨CO2濃度的提高而提高。混凝土碳化時，開始形成無定形CaCO3，然后結晶，在堿性條件下有生成堿性復合鹽的可能性，但最后產(chǎn)物是CaCO3。研究表明，碳化后固相體積與原Ca（OH）2的體積相比，可增加12%～17%，同時化學反應生成的水向外排出。因此，碳化會使混凝土產(chǎn)生一系列物理、化學以及力學上的變化，從而導致混凝土的一些性能發(fā)生變化。

（2）混凝土開裂。

裂縫是水工混凝土建筑物最常見的病害之一。裂縫主要由荷載、溫度、干縮、地基變形、鋼筋銹蝕、堿骨料反應、地基凍脹、混凝土質量差、水泥水化熱溫升等原因引起，往往是多種因素聯(lián)合作用的結果。裂縫對水閘混凝土建筑物的危害程度不一，嚴重的裂縫不僅會危害建筑物的整體性和穩(wěn)定性，而且還會導致大量漏水，使建筑物的安全受到嚴重威脅。另外，裂縫往往會引發(fā)其他病害的發(fā)生與發(fā)展，如滲漏溶蝕、環(huán)境水侵蝕、凍融破壞及鋼筋銹蝕等。這些病害與裂縫相互作用，形成惡性循環(huán)，對建筑物耐久性危害極大。

裂縫按照深度的不同，可分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫；按照裂縫開度變化可分為死縫、活縫和增長縫；按照成因可分成溫度裂縫、干縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、超載裂縫、堿骨料反應裂縫、地基不均勻沉陷裂縫等。

（3）鋼筋銹蝕。

水工混凝土中鋼筋銹蝕的原因主要有兩方面：一是由于混凝土在空氣中發(fā)生碳化而使混凝土內部堿度降低，鋼筋鈍化膜破壞，從而使鋼筋產(chǎn)生電化學腐蝕現(xiàn)象，導致鋼筋生銹；二是由于氯離子侵入到混凝土中，使鋼筋的鈍化膜破壞，從而形成鋼筋的電化學腐蝕。因此，鋼筋銹蝕過程實際上是大氣（CO2、O2）、水、侵蝕介質（Cl-等）向混凝土內部的滲透、遷移而引起鋼筋鈍化膜破壞，并產(chǎn)生電化學反應，使鐵變成氫氧化鐵的過程。鋼筋生銹后，其銹蝕產(chǎn)物的體積比原來增長2～4倍，從而在其周圍的混凝土中產(chǎn)生膨脹應力，最終導致鋼筋保護層混凝土開裂、剝落，而保護層的剝落又會進一步加速鋼筋銹蝕。這一惡性循環(huán)將使混凝土結構的鋼筋保護層大量剝落、鋼筋截面積減小，從而降低結構的承載能力和穩(wěn)定性，影響結構物的安全。

（4）混凝土滲漏。

滲漏對水工混凝土建筑物的危害性很大，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：

其一是滲漏會使混凝土產(chǎn)生溶蝕破壞。所謂溶蝕，即滲漏水對混凝土產(chǎn)生溶出性侵蝕?；炷林兴嗟乃a(chǎn)物主要有水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵鋁酸鈣及氫氧化鈣，而足夠的氫氧化鈣又是其他水化產(chǎn)物凝聚、結晶穩(wěn)定的前提。在以上水化產(chǎn)物中，氫氧化鈣在水中的溶解度較高。在正常情況下，混凝土毛細孔中均存在飽和氫氧化鈣溶液，而一旦產(chǎn)生滲漏，滲漏水就可能把混凝土中的氫氧化鈣溶出帶走，在混凝土外部形成白色碳酸鈣結晶。這樣就破壞了水泥其他水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的平衡條件，引起水化產(chǎn)物的分解，導致混凝土性能下降。當混凝土中總的氫氧化鈣含量（以氧化鈣量計算）被溶出25%時，混凝土抗壓強度要下降50%；而當溶出量超過33%時，混凝土將完全失去強度而松散破壞。由此可見，滲漏對混凝土產(chǎn)生溶蝕破壞將造成嚴重的后果。

其二是滲漏會引起并加速其他病害的發(fā)生與發(fā)展。當環(huán)境水對混凝土有侵蝕作用時，滲漏會促使環(huán)境水侵蝕向混凝土內部發(fā)展，從而增加破壞的深度與廣度。在寒冷地區(qū)，滲漏會使混凝土的含水量增大，促進混凝土的凍融破壞。對水工鋼筋混凝土結構物，滲漏還會加速鋼筋銹蝕等。

（5）混凝土凍融。

混凝土產(chǎn)生凍融破壞，從宏觀上看是混凝土在水和正、負溫度交替作用下而產(chǎn)生的疲勞破壞；在微觀上，其破壞機理有多種解釋，有代表性和公認程度較高的是美國學者T.C.Powers的凍脹壓和滲透壓理論。這種理論認為，混凝土在凍融過程中受到的破壞應力主要有兩方面來源：一是混凝土孔隙中充滿水時，當溫度降低至冰點以下而使孔隙水產(chǎn)生物態(tài)變化，即水變成冰，其體積要膨脹9%，從而產(chǎn)生膨脹應力；二是混凝土在凍結過程中還可能出現(xiàn)過冷水在孔隙中的遷移和重分布，從而在混凝土的微觀結構中產(chǎn)生滲透壓。這兩種應力在混凝土凍融過程中反復出現(xiàn)，并相互促進，最終造成混凝土的疲勞破壞。

（6）沖磨和空蝕。

沖磨和空蝕破壞往往發(fā)生在水閘過流部位，相對高壩建筑物而言，水閘水頭較小，通常以沖磨和機械（撞擊）磨損為主。沖磨破壞是一種單純的機械作用，它既有水流作用下固體材料間的相互摩擦，又有相互間的沖擊碰撞。不同粒徑的固體介質，當其硬度大于混凝土硬度時，在水流作用下就形成對混凝土表面的磨損與沖擊，這種作用是連續(xù)的和不規(guī)則的，最終對混凝土面造成沖磨破壞。

5.閘門、啟閉機和機電設備老損

閘門、啟閉機和機電設備老損是指在運行過程中受到空氣、負荷、凍融、水流、污染、風、浪、雨、雪等長期作用，出現(xiàn)破損等病害，設備安全性下降，最終導致設備損壞。引起閘門、啟閉機和機電設備老損的主要原因分為人為原因和自然原因。

（1）人為原因。

我國在役水工金屬結構有許多已達到設計使用年限，并缺少必要的維修養(yǎng)護措施，閘門銹蝕、變形、振動、卡阻，軸套磨損，止水老化、脫落、漏水；啟閉機振動、漏油，主要零部件嚴重變形、腐蝕、磨損、裂紋；機電設備陳舊落后等。這些都屬于設備老損，影響工程安全運行。例如閘門止水老化或破損會引起閘門振動，嚴重的振動會使焊縫疲勞破損、門葉與零部件連接松動和材料疲勞破壞，造成閘門整體破壞。

（2）自然原因。

主要為腐蝕，分為電化學腐蝕、鹽分引起的腐蝕、水流速度影響的腐蝕。由于設備經(jīng)常處于干濕交替的環(huán)境中，空氣和水中有各種化學介質，從而產(chǎn)生電化學腐蝕。腐蝕對設備的危害，不僅在于有效截面的削弱，而且產(chǎn)生局部銹坑，引起應力集中，降低結構承載力，加快設備老化。例如某水閘的鋼閘門建成使用14年后，構件腐蝕嚴重，主要受力構件主梁、邊梁、面板強度或剛度降低了35%～40%。

2.3.4.4　運行管理方面

（1）投入不足，管理人才技術業(yè)務水平較低。

水閘是社會防洪保安的重要基礎設施，社會效益大，具有很強的公益性，其管理經(jīng)費主要由政府財政撥付。長期以來，受“重建輕管”觀念和傾向所束縛，輕視工程維護和管理的思想比較普遍，使得管理投入嚴重不足，工程的運行管理、維護等處于無標準、無定額、無穩(wěn)定投入的不正常狀態(tài)?；春恿饔虻脑S多中小型水閘由鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理，原先有專門的管理機構，目前許多管理機構已被撤銷。加上許多工程管理單位地處偏僻，生產(chǎn)生活條件艱苦，經(jīng)濟條件差，人才吸引不來或留不住。很多水閘管理單位人員編制臃腫，人浮于事，缺少或者根本沒有合格的技術人員，管理人員的技術業(yè)務水平較低，有些同志甚至搞不清所管工程的運行、設計及管理要求，只能起到看管的作用。

某水閘1960年5月建成并投入使用后運行基本正常，1967年某晚發(fā)生一孔閘門自動開啟，拉斷鋼絲繩，門葉由高空墜落損壞事故。事故發(fā)生后經(jīng)調查，當天夜晚操作人員沒有關掉總閘，并且對啟閉機維護不到位，限位開關和超負載斷電器等保護裝置不正常，電源觸點處塵埃堆積很厚，已成通路，夜間斜飛進來的雨水接通了啟閉機電路，自動開動電動機引起了事故。

（2）缺乏維修、更新改造資金，維修加固不及時或不徹底。

水閘作為防洪保安、興利除害的重要保障工程，在多年的抗御洪患運用過程中，在發(fā)揮攔洪、滯洪、蓄洪排澇、灌溉等“急、難、險、重”作用的同時，本身勢必要直接承受損害，有時還往往受到“重創(chuàng)”。由于目前各地對水閘的維修、更新改造資金投入不足，許多水閘維修加固不及時或不徹底，久而久之，工程也就“積病成險”，部分水閘運用一定時期后也就成為了“病險水閘”。

河南省某水閘，建成當年在汝河“75·8”特大洪水期間，由于閘室規(guī)模偏小，過閘單寬流量過大，閘下消能防沖設施損毀嚴重。其后，由于缺乏除險加固資金，直至1978年才進行水毀工程的修復，將海漫由原來的20m加長到50m。1989年在閘下游增設了二級消力池、海漫、防沖槽等消能設施。1990年和2007年又分別對下游右岸和左岸的護坡進行延長防護。上述工程措施都是對消能防沖設施的修復，但該水閘的主要問題——閘室規(guī)模偏小，受除險加固資金的限制，一直都未能得到有效解決。

（3）管理設施及手段不完善。

受“重建輕管”觀念影響，許多早期修建的水閘未能將調度運行、安全監(jiān)測、維護等管理設施及手段列入“工程”范疇，致使設施手段不完善。運行中重大問題的技術資料和信息無法掌握，異常情況、小險不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，日積月累，往往使情況愈加惡化，問題更加嚴重。

調研發(fā)現(xiàn)許多水閘存在觀測設施缺少或損壞失效、管理房屋年久失修、缺少備用電源、防汛道路損壞等問題，適應不了安全管理的基本需要。