關(guān)于病險(xiǎn)水閘水工結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)分析

王娟

摘? ? 要：根據(jù)SL 214—2015《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》和《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管【2008】214號(hào)）要求，水閘首次安全鑒定應(yīng)在竣工驗(yàn)收后5年內(nèi)進(jìn)行，以后應(yīng)每隔10年進(jìn)行1次全面安全鑒定。運(yùn)行中遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水、強(qiáng)烈地震、增水高度超過校核潮位的風(fēng)暴潮、工程發(fā)生重大事故后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行安全檢查，如出現(xiàn)影響安全的異常現(xiàn)象的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行安全鑒定[1]。本文主要以南周莊閘為例對(duì)該閘進(jìn)行簡(jiǎn)單的安全評(píng)價(jià)分析。

關(guān)鍵詞：病險(xiǎn)水閘;安全檢測(cè);復(fù)核計(jì)算

1? 引言

南周莊閘自建成后一直沒有進(jìn)行過安全鑒定，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了許多問題，已影響到水閘正常運(yùn)行，為使工程安全運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有作用，應(yīng)及時(shí)對(duì)該病險(xiǎn)水閘進(jìn)行安全評(píng)價(jià)分析。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，南周莊閘混凝土建筑物質(zhì)量評(píng)定為B級(jí)，局部存在缺陷。

安全評(píng)價(jià)主要重點(diǎn)復(fù)核水閘的防洪標(biāo)準(zhǔn)（閘頂高程、水閘過流能力）、滲流安全、結(jié)構(gòu)安全（閘室抗滑穩(wěn)定、閘室地基應(yīng)力、主要結(jié)構(gòu)配筋等）、抗震安全等。

2? 工程概況

南周莊閘位于薊州區(qū)侯家營(yíng)鄉(xiāng)南周莊村西，泃河左堤上，主要功能為汛期防洪、排澇，非汛期引水灌溉。壓力涵洞式結(jié)構(gòu)，3孔，閘門尺寸為2.5m×2.5m，底板高程5.0m，設(shè)計(jì)流量150m3/s，校核流量180m3/s。

南周莊閘1956年春動(dòng)工，1957年春竣工，歷時(shí)1年，參加民工1200人。1958年至1964年，以及上世紀(jì)90年代，曾利用該閘向青甸洼分洪。1973年春，把原木制閘板更換為水泥閘板，水泥閘板破損后，將其更換為鋼閘門。鋼閘門為紅旗莊閘除險(xiǎn)加固更換下的閘門，用于本工程，由于更換的鋼閘門尺寸偏小，而且止水設(shè)于閘門上游側(cè)，導(dǎo)致工程運(yùn)行期間，漏水嚴(yán)重，不能正常使用。此外，啟閉機(jī)排架修建于1957年，原設(shè)計(jì)承載力標(biāo)準(zhǔn)較低，鋼閘門啟閉時(shí)排架有明顯震動(dòng)搖晃，鑒于南周莊閘存在的諸多問題，該閘于2015年進(jìn)行更新改造。

3? 工程現(xiàn)狀及主要問題

3.1? 上下游左右岸護(hù)底、護(hù)坡

2015年更新改造工程中對(duì)原漿砌塊石護(hù)底、護(hù)坡局部翻修。通過現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)、照像、簡(jiǎn)單量測(cè)等方式對(duì)結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，本工程現(xiàn)狀漿砌石護(hù)坡局部出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，勾縫砂漿剝落，縫中長(zhǎng)滿雜草。

3.2? 閘墩及門槽

2015年更新改造工程中配合金結(jié)鑿除重建閘門槽、底檻，鑿除局部閘墩、與新建門槽位置沖突的支撐梁，然后加高局部閘墩并新建支撐梁。通過現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)、照像、簡(jiǎn)單量測(cè)等方式對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，混凝土結(jié)構(gòu)無明顯缺陷。

3.3? 水閘涵洞及底板

2015年更新改造工程中對(duì)閘室、穿堤涵洞等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了缺陷處理。通過現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)、照像、簡(jiǎn)單量測(cè)等方式對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)上游涵洞底板表面砂漿層多處縱橫向開裂、起鼓;水閘底板無明顯缺陷。

3.4 翼墻與鋪蓋

2015年更新改造工程中對(duì)翼墻及鋪蓋混凝土進(jìn)行了缺陷處理。通過現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)、照像、簡(jiǎn)單量測(cè)等方式對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)右岸翼墻下部防腐涂層大面積脫落。

4? 安全檢測(cè)分析與質(zhì)量評(píng)價(jià)

混凝土質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目主要包括：

（1）混凝土外觀質(zhì)量與缺陷檢測(cè)（分布情況檢查和量測(cè)）;（2）混凝土碳化深度檢測(cè)（酚酞試劑測(cè)定法）;（3）混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)（回彈法）;（4）鋼筋位置及混凝土保護(hù)層厚度檢測(cè)（電磁感應(yīng)法）。

通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)得出以下結(jié)論：

通過混凝土建筑物質(zhì)量安全鑒定檢測(cè)，按照SL 214—2015《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中的相關(guān)要求，對(duì)南周莊閘混凝土建筑物質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)等級(jí)為B級(jí)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)論，應(yīng)對(duì)南周莊閘相關(guān)缺陷部位進(jìn)行維修，以確保工程的安全良好運(yùn)行。

5? 水閘安全復(fù)核分析

5.1? 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

（1）洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核。根據(jù)河道兩岸堤防保護(hù)范圍、保護(hù)對(duì)象及區(qū)域防洪標(biāo)準(zhǔn)，按照SL 252—2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50286—2013《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及防洪規(guī)劃總體安排。南周莊閘設(shè)計(jì)流量為150m3/s，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)[2]。南周莊閘是泃河左堤上的穿堤建筑物，根據(jù)防護(hù)區(qū)范圍的重要程度，泃河堤防級(jí)別為3級(jí)，南周莊閘屬于泃河左岸穿堤建筑物，因此確定穿堤涵洞、閘室級(jí)別為3級(jí)，其余建筑物級(jí)別為4級(jí)[3]。

按20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，流量150m3/s，閘上水位11.6m，閘下水位11.3m;擋水時(shí)最高水位11.6m，下游無水。

（2）閘頂和閘門頂高程復(fù)核。計(jì)算最大閘頂高程為12.35m，原設(shè)計(jì)閘頂高程及堤頂高程為12.5m，高程滿足規(guī)范要求。

（3）過流能力復(fù)核。南周莊閘設(shè)計(jì)過流量150m3/s，閘上設(shè)計(jì)水位11.6m，閘下設(shè)計(jì)水位11.3m，上下游水位差取0.3m。經(jīng)計(jì)算，在設(shè)計(jì)洪水工況下，泄流量滿足要求。

（4）防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核分級(jí)。通過計(jì)算得出，洪水標(biāo)準(zhǔn)滿足現(xiàn)行規(guī)范及近期規(guī)劃要求，在該洪水標(biāo)準(zhǔn)下，水閘的閘頂超高及過流能力均滿足規(guī)范要求，防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核評(píng)級(jí)為A級(jí)。

5.2? 滲流安全

（1）計(jì)算方法。本次滲流計(jì)算按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄C推薦公式，采用改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算[4]。

（2）計(jì)算工況。最高擋水工況：閘上水位11.6m，閘下無水。

（3）計(jì)算結(jié)果與分析。經(jīng)計(jì)算，在最高擋水工況下，該閘水平滲流坡降計(jì)算值為0.17，出口滲流坡降計(jì)算值為0.38。查閱相關(guān)地勘資料，根據(jù)SL 265—2016《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.0.4，水平段允許滲流坡降值[J]=0.30;出口段允許滲流坡降值[J]=0.60。由表2.2-3可知，閘室水平段及出口段均滿足滲透要求，水閘運(yùn)行正常，滲流安全評(píng)定為A級(jí)。

5.3? 結(jié)構(gòu)安全及抗震安全

（1）閘室穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)工況、校核工況及地震工況分別對(duì)應(yīng)的水位資料及荷載組合分別進(jìn)行計(jì)算，各工況下抗滑穩(wěn)定安全系均滿足規(guī)范要求，基底應(yīng)力及不均勻系數(shù)均滿足規(guī)范要求。因此，閘室穩(wěn)定安全評(píng)級(jí)為A級(jí)，抗震安全評(píng)級(jí)為A級(jí)。

（2）消能防沖安全復(fù)核。南周莊閘消能防沖型式采用消能墩，由現(xiàn)狀運(yùn)行情況來看，河道沖刷程度較輕，水閘運(yùn)行良好，消能防沖型式基本滿足工程要求，消能防沖安全性分級(jí)為A級(jí)。

（3）結(jié)構(gòu)配筋復(fù)核。根據(jù)收集到的原閘竣工圖資料，對(duì)閘墩配筋進(jìn)行計(jì)算，配筋計(jì)算采用《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算[5]。根據(jù)配筋計(jì)算結(jié)果，該閘主要結(jié)構(gòu)配筋滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)安全復(fù)核綜合評(píng)定為A級(jí)。

（4）結(jié)構(gòu)安全復(fù)核分級(jí)。由計(jì)算結(jié)果來看，各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，水閘運(yùn)行正常，各單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均為A級(jí)，故水閘結(jié)構(gòu)安全復(fù)核綜合評(píng)定為A級(jí)。

6? 水閘安全管理評(píng)價(jià)

本工程管理范圍明確，技術(shù)人員滿足管理要求，運(yùn)行管理現(xiàn)委托薊州區(qū)代為管理。安全管理制度完備，水閘控制運(yùn)用計(jì)劃滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。建筑物及設(shè)備均按時(shí)維護(hù)，能安全運(yùn)行，管理設(shè)施較完善。

7? 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及復(fù)核計(jì)算，南周莊閘部分指標(biāo)未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，鑒于南周莊閘的重要性，為保證工程安全，應(yīng)對(duì)存在問題的部位進(jìn)行維修，從而消除安全隱患，同時(shí)在非汛期充分發(fā)揮工程應(yīng)有的效益，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] SL 214—2015.水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則[S].

[2] SL 252—2017.水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 50286—2013.堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] SL 265—2016.水閘設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] SL 191-—2008.水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].