关于水库金属结构加固问题综述

摘要：本文主要就水库金属结构加固问题进行了详细的分析与研究，对不同金属结构类型，如闸门、金属埋件、启闭机等，按其病险情况提出了相应的补强加固措施和方法，本文在此提出了自己的看法和观点，可供同行工作人员参考和借鉴。

关键词：金属结构； 加固设计； 病险水库； 加固方法；

一、前言

随着水库应用要求的不断提高，研究其金属结构加固问题凸显出重要意义。该项课题的研究，将会更好地提升金属结构加固的实践水平，从而有效优化水库在实际应用中的效果。

二、水库金属结构加固的必要性

1.建筑物结构老化损害严重。混凝土结构设计强度等级低，配筋量不足，造成大量混凝土碳化、开裂、松散、脱落、钢筋锈蚀等损害。

2.闸门锈蚀、启闭设施和电气设施老化。金属闸门和金属结构锈蚀，启闭设施和电气设施老化、失灵或超过安全使用年限，无法正常使用。

3.水闸抗震不满足规范要求。处于地震设防区的水闸，原设计未考虑地震设防或设计烈度偏低，结构不满足抗震要求。

4.上下游淤积及闸室磨蚀严重。多泥沙河流上的部分水闸因选址欠佳或引水冲沙设施设计不当，引起水闸上下游河道严重淤积，影响泄水和引水，闸室结构磨蚀现象突出。

5.闸基和两岸渗流破坏。闸基和两岸产生管涌、塌坑、冒水、滑坡等现象，发生渗透破坏。

6.管理设施问题。大多数病险水闸存在安全监测设施缺失，难以满足运行管理需求。

7.防洪标准偏低。防洪标准偏低造成超标准泄流、闸前水位超高甚至洪水漫溢。

8.防渗铺盖、翼墙、堤岸护坡损坏，管理房年久失修房、防汛道路损坏、缺乏备用电源和通除险加固讯工具等问题。

9.闸室稳定不满足规范规定的要求。闸室的抗滑、抗倾、抗浮安全系数以及基底应力不均匀系数不满足规范要求，沉降、不均匀沉陷超标，导致承载能力不足、基础破坏，影响整体稳定。

三、闸门加固

闸门加固主要方法有加焊钢结构加固法和粘钢加固法。

1.加焊钢结构加固法

加焊钢结构加固法因其加固工艺方法简单，是门叶加固中较为常用的方法。对于门叶刚度和强度不够问题，可采用在面板背面加焊梁格或支臂增加加劲筋板的方法进行加固；对局部面板破坏，可采用加焊面板的方法进行加固；对面板局部锈蚀减薄较严重的部位，可补焊新钢板加固。

某水库溢洪道闸门即采用加焊钢结构法加固。大煅水库主坝为混凝土防渗面板浆砌石重力坝，其中溢流坝段长81m，由5孔组成，单孔净宽12m，由露顶式弧形钢闸门控制，闸门尺寸12m×9m。大煅水库蓄水运行近20a，其溢流坝弧形工作门开启泄洪时有强烈振感，且存在门叶、埋件及启闭机锈蚀、止水老化失效等问题。经分析，弧形工作门开启时的强烈振动，系门叶刚度不够所致。经研究，闸门采用的加固方案为：在弧形工作闸门的水平梁及纵梁之间增设次梁，次梁规格采用I22b工字钢；在闸门支臂原筋板间增设加劲筋板，加劲筋板采用厚度为12mm钢板。

2.粘钢加固法

粘钢加固法是采用胶粘剂把钢板粘贴在构件外部的一种加固方法。粘钢加固法具有工艺简单，施工方便，可以在无需焊接的情况下达到对金属结构件补强的效果，克服了焊接高温使构件产生变形的不利影响。粘钢加固采用高强度的结构胶，胶粘剂硬化时间快、工期短、受现场条件影响小，尤其适用于金属结构件的加固。

某水电站弧形钢闸门即采用粘钢法加固。水库溢流坝段设有9个溢流孔，孔口尺寸10m×12m，每孔设1扇露顶式弧形钢闸门。闸门经过多年运行，于1994年进行了安全检测，结果表明：钢闸门主横梁、支臂及面板的应力值都超过了规范的容许值，须采取结构补强措施。根据检测及复核结果，弧形钢闸门采用粘钢加固方案：①在主横梁和纵向中隔板位于支点附近的横梁腹板上粘贴钢板，钢板厚度为6mm。②在纵向中隔板与主横梁相交位于支点附近中隔板腹板上，粘贴钢板，钢板厚度为6mm。③在支臂翼缘和腹板粘贴厚度为6mm的钢板。④在闸门面板锈蚀严重的部位，粘贴厚度为4mm的钢板。粘钢加固的施工工艺为：将原结构钢板及被粘钢板之间留1～2mm的缝隙，沿周边点焊，焊接缝长占周边缝总长的20%～30%，一般每段焊缝长20～30mm，空隔80～70mm用高强结构胶沿被粘钢板周边将未焊的缝封闭（密封）起来；在被粘钢上预设灌浆嘴及排气孔；经压气试验检测，周边封缝不得漏气；采用高压灌胶设备将专用灌注胶注入新老钢板预留的1～2mm缝隙之间，灌胶压力控制在0.3MPa；灌入胶后，保持结构不振动、不变形，固化72h后即可以受力使用。实践证明，新老钢板粘结密实度达100%，受力后检测效果良好。

四、埋件加固

水利工程常用的闸门中，平面闸门埋件有主轨、反轨、底槛和门楣等；弧形闸门埋件有底槛、侧轨、门楣和铰座基础螺栓等。埋件安装通常采用二期混凝土埋入法，即在浇筑水工建筑物混凝土时，先埋入安装用的螺栓并预留二期混凝土槽，在混凝土拆模和进行槽内凿毛清理后，顺序吊入埋件，用预埋的螺栓和拉紧器调整固定，浇筑二期混凝土。

闸门埋件经多年运行使用，会出现磨损、锈蚀等问题，当上述问题影响到闸门的正常运行时，必须进行加固处理。对于损坏较为严重的，一般采取拆除重新埋设；对于仅有轻微锈蚀或磨损的，可采取在支承及止水面加焊不锈钢板的加固方法。

某水库引水洞出口工作闸门埋件加固。它是一座以防洪、灌溉为主，兼有发电、养殖、航运、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程。其引水洞出口弧形工作门孔口尺寸为4.5m×4.5m，底坎高程42.15m，支铰高程为49.15m，曲率半径为9.5m。安全检测报告显示，工作门埋件存在的主要问题为：侧轨锈蚀严重，蚀坑深度0.5—1.5mITl，胸墙埋件失效。根据安全检测结果及现场查看，引水洞出口弧形工作门埋件采用的加固方案为：拆除更换门楣；导轨门楣以下及底槛打磨光后焊6ram厚、12cm宽的不锈钢板，轨其他部位打磨光后做防腐处理。加焊不锈钢板的工序及方法为：①除锈。清除原埋件的锈蚀层，使埋件表面呈现出金属的本色，对凹凸不平的区域进行预先处理，使其平整。②焊接。将不锈钢板固定于原埋件表面，通过塞焊等焊接方式将不锈钢板与原埋件连接牢固。③打磨。对焊缝进行打磨平整。④防腐。对加固后的埋件进行防腐处理。

五、启闭机加固

病险水库工程启闭机的形式主要有卷扬式、液压式和螺杆式。启闭机经过多年的运行，加上平时养护不到位，大部分启闭机锈蚀、磨损严重。当启闭机达到报废条件，应进行报废，更换新的启闭设备。在加固设计中，应选用标准化启闭机，方便启闭机今后的保养、维修及部件的更换。对未达到报废条件的启闭机，根据实际情况，更换磨损、老化严重的零部件，并进行清洁、润滑及防腐等养护。

六、结束语

通过对水库金属结构加固问题的相关研究，我们可以发现，该项工作的顺利开展，有赖于对其多项影响环节与因素的充分掌控，有关人员应该从水库金属结构的客观实际要求出发，研究制定最为优化可行的加固应对策略。

参考文献：

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