獻縣樞紐除險加固工程規劃設計階段建管結合效果分析

宗同娟

獻縣樞紐除險加固工程規劃設計階段建管結合效果分析

宗同娟

（河北省子牙河河務管理處，河北 衡水 053000）

一項工程的建設管理和運行管理有機結合是提高水利工程效益的必要條件，獻縣樞紐除險加固工程規劃設計階段將建設管理與運行管理有機結合，使設計方案得到優化，在節約投資、提高工程管理水平、發揮工程調洪、泄洪方面有重要意義。

除險加固；規劃設計；建管結合；方案優化

工程的建設與管理本身是一個有機整體，運行管理階段是建設階段的延續。幾乎所有工程尤其是水利工程，其效益的發揮是在運行階段，在工程項目生命周期的各個階段進行建管結合是保證水利工程運行期社會效益和經濟效益的正常發揮的前提條件。近十多年，病險水利工程相繼進行了除險加固，使工程的大部分安全隱患得到解決，但建管結合沒有得到足夠重視。在項目實施中堅持建設管理與運行管理相結合，對于提高水利工程管理水平以及水利工程功能的發揮具有積極意義。工程前期管理數據為項目規劃、工程設計提供了重要參考，獻縣樞紐除險加固工程在規劃設計階段充分考慮了運行管理經驗，設計方案更加完善，更加適應工程管理的需要。

1 獻縣樞紐概況

獻縣樞紐1967年建成，位于河北獻縣縣城西北3公里處，由子牙河節制閘、子牙新河主槽進洪閘、灘地溢流堰三個建筑物組成，主要任務是上承滹沱河、滏陽河、滏陽新河來水，使洪水主要由子牙新河下泄，控制子牙河不再擔負主要的泄洪任務，只作為供水、排水及相機泄洪的河道。承擔著保護京津兩市、京九鐵路、京滬鐵路、石德鐵路、華北油氣田和下游廣大地區人民生命財產安全的重任，在子牙河河系洪水控制調度中發揮著重要作用。節制閘共三孔，每孔凈寬10m，高6.5m，原設計過閘流量600m3/s，設計水位16.3m。進洪閘共六孔，每孔凈寬8m，高6.5m，原設計過閘流量943 m3/s，設計水位16.3m。溢流堰為漿砌石駝峰堰，長1000m，寬14m，堰頂高程13.5m，水位高時自由漫溢。

2 項目規劃階段建管結合

通過對獻縣樞紐工程的技術指標、運行管理、經濟等方面進行調查、匯總、分析，對多種建設方案進行論證，并對除險加固后的社會效益和經濟效益進行預測和評估，使項目規劃報告在工程技術上更可行、經濟上更合理。

2.1 工程安全鑒定

2008年由經驗豐富的工程技術管理人員組成工作組，通過認真勘查、檢測，并查閱相關的運行管理資料，完成了《獻縣樞紐工程現狀調查報告》，同時委托河北省水利水電第二勘測設計研究院、河北省水利工程質量檢測中心對獻縣樞紐進行安全鑒定工作。 2009年3月26日，由河北省水利廳主持召開了獻縣樞紐工程安全鑒定會議，根據《水閘安全鑒定規定》（SL214-98），該樞紐被定為3類水工建筑物，為獻縣樞紐工程進行除險加固提供了理論依據。

2.2 專項規劃報告編制

根據獻縣樞紐安全鑒定結論：節制閘存在機架橋結構強度不滿足要求、啟閉機陳舊老化、變壓器屬淘汰產品、監控設備落后等問題；進洪閘存在閘底板計算裂縫寬度超過規范要求、海漫長度不滿足要求、啟閉機陳舊老化、變壓器屬淘汰產品、監控設備落后等問題，被評為三類閘，工程存在較大的安全隱患，需要進行除險加固以保證工程運行安全。在編制專項規劃報告時，以鑒定的病險工程情況為除險加固的主要內容，通過1968年、1969年、1970年、1977年、1996年幾次較大洪水的調度運用做參考，并進行經濟及技術比較，制定出此次除險加固的規劃方案。

3 設計階段的建管結合

獻縣樞紐除險加固工程規劃報告得到批準后進入工程設計階段。設計方案的優劣直接影響著工程造價和建成后的運行效果。設計方案應在實現除險加固目標的前提下，最大限度地減少資金投入，方便管理單位的運行管理。，在工程設計階段運行管理單位參與其中，形成設計與管理實踐的結合，及時修改完善了設計方案。

3.1 運行管理中發現的問題

管理單位在多年的運行管理中，對獻縣樞紐工程出現的問題、采取的維修措施等都做詳細的記錄，這些工程檔案是除險加固工程設計的基礎資料。

3.1.1 節制閘存在問題

節制閘閘墩中下部布滿剝蝕坑，水位變化區混凝土保護層剝落。機架橋T梁混凝土部分剝落、開裂，排架柱表層分布細小裂紋。通航孔閘門鋼絲繩與T梁腹板摩擦碰撞使混凝土剝落露筋。下游左側混凝土塊海漫部分已架空。閘門下部涂層部分脫落，啟閉機陳舊老化、抱閘銹蝕嚴重、電機電流不平衡超出正常范圍。節制閘變壓器S7型無功損耗過大，屬淘汰產品。

3.1.2 進洪閘存在問題

進洪閘上下游兩側混凝土砌塊護坡多處塌陷、架空、破碎，下部砌石護坡坍塌沉陷。啟閉機陳舊老化、抱閘銹蝕較重。

3.1.3 自動化監控系統存在問題

節制閘現有測壓管10個、沉降標點2個；進洪閘現有測壓管13個、沉降標點4個，兩閘觀測設施滿足使用要求。2000年應急處理時對每個測壓管安裝了滲壓計進行自動觀測，經10多年運行大部分精度降低，需要更新。

3.2 通過復核計算驗證工程穩定性

對節制閘和進洪閘的過流能力、消能、閘基滲流、穩定、閘底板、閘墩進行復核計算，均能滿足要求。對節制閘排架柱結構進行驗算，發現在閘門正常運用+地震工況情況下2號排架柱加固段、3號排架柱加固段和中間橫梁、4號排架中間橫梁計算配筋面積均大于實際配筋面積，排架結構不滿足規范要求。節制閘鋼閘門經復核計算，上節門面板蝕余厚度已到允許臨界值，下節門面板蝕余厚度不滿足要求、主梁最大彎應力不滿足要求。

3.3 除險加固內容的確定

根據工程存在問題及復核計算結果，確定除險加固的內容。針對安全鑒定時“進洪閘存在閘底板計算裂縫寬度不滿足規范要求”的結論，通過復核計算，進洪閘閘底板裂縫計算寬度基本滿足要求，取消底板加厚工程，采取對局部破損表面進行處理的措施即可。除險加固工程主要包括：節制閘排架柱及機架橋拆除重建、下游護坡維修；節制閘、進洪閘混凝土表面破損部位處理、進洪堰堰面及防沖槽維修；金屬結構和電氣設備及自動化監測系統更新改造等。

3.4 設計方案的優化

在工程設計方案提出時參考管理單位的需求及意見，設計單位力求將除險加固設計方案在滿足規范要求的前提下更加適應該工程的運行管理，保證工程的安全運行。

3.4.1 節制閘機架橋拆除重建工程

節制閘機架橋結構強度不滿足要求，簡單采取加固處理措施解決不了問題，擬拆除重建。由于啟閉機常年裸露而導致老化加速，惡劣天氣時工作人員操作不安全，因此設計中在機架橋上增建輕型啟閉機室以利于設備維護和日常管理。通航孔排架柱在1968年施工拆模后就發現框架存在先天性設計缺陷，隨時進行了加固處理，經過復核計算將排架柱的斷面尺寸由原來的0.8m×0.4m改為0.8m× 0.6m，橫梁斷面由0.3m×0.6m改為0.4m×0.6m，增強了其安全性。

3.4.2 混凝土表面防碳化處理工程

節制閘和進洪閘閘墩、閘底板等閘室部位混凝土老化，部分保護層脫落，有的出現裂紋，露筋現象。依據多年維修養護經驗，采取防碳化處理就能解決問題。對混凝土缺陷較嚴重部位采用TB—砼寶Ⅲ型及TB膠施工工藝。這種方案既能保證工程的安全又能節約投資。

3.4.3自動化監測系統更新改造工程

獻縣樞紐現在使用的是2000年應急處理時安裝的系統，經過10多年的運用，發現該系統很容易出現故障，安全性、可靠性較差，觀測數據精度降低。因此在這次除險加固設計時，采取更換監控主機、滲壓計、現地控制設備。對自動監控系統進行升級改造，使其既能實現方便管理，又能準確調度控制。設計更換每個測壓管內滲壓計，并由現地PLC采集滲壓計數據，并上傳至監控主機，由監控主機完成對安全監測數據的分析處理。此種設計方案更加方便提取工程測壓管觀測數據，監測工程運行狀況。

3.4.4 金屬結構更新改造工程

根據安全檢測報告及閘門復核計算，節制閘三扇閘門面板大多已銹損，部分已銹穿，面板蝕余厚度及主梁彎應力不滿足要求，部分主輪銹死無法維修；進洪閘和節制閘啟閉機陳舊老化，大大超過使用年限，抱閘失靈，閘門運行穩定性受到很大影響；進洪閘6扇閘門利用歲修資金在2008年至2010年陸續進行了更換，閘門型式由弧形改為更為方便管理的平板閘門。此次設計節制閘三扇閘門和兩閘的所有啟閉機進行更換。

由于2000年曾對節制閘閘底板裂縫進行處理時將底板加厚了0.2m，設計閘門高度由原來的6.5m改為6.3m，設計擋水位由原來為17.4m改為18.0m，通航孔活動式閘門（上扇）胸墻高度由4.4m改為4.8m。進洪閘在更新改造時將主輪改為免維護式，經過這幾年運用，給運行管理帶來諸多方便。在這次設計中管理單位推薦節制閘閘門主輪也采用免維護式。節制閘由于閘門高度降低的緣故，每扇閘門重由原來的48T改為36T，啟閉機由2×63T更換為2×400kN；活動式閘門高度增加引起門重由14T增至16T，選用2×160kN啟閉機。這樣的改動既滿足了閘門擋水高度的要求及啟閉力的需要，又節省了投資。

3.4.5 電氣設備更新改造工程

獻縣樞紐主要用電設備包括3孔節制閘和6孔進洪閘的啟閉設施、監控、通信及管理生活用電負荷。工程現配置兩臺變壓器和1臺柴油發電機。日常生活用小容量變壓器，操作閘門時用大變壓器，兩臺變壓器不能同時使用。變壓器為S7型屬淘汰產品，設計工況下原有柴油發電機組啟閉閘門時電壓降不滿足規程要求，需要加大容量。本次設計變壓器更換為SCII型干式，大變壓器仍為315kVA；由于日常用電負荷的增加，小變壓器容量由80kVA調整為100kVA；增加一臺200kW的移動式柴油發電機組兩閘公用。

4 結 語

運行管理單位全方位、全過程參與工程規劃設計實現建管結合，管理人員可以站在使用者的角度在設計階段核查產品的技術性能、使用環境等與未來使用條件的一致性和合理性，最大限度地減少設計疏漏與缺陷，及時提出優化意見，消除運行中的安全隱患，既可以方便運行管理又能節省部分技術改造投資，使設計成果技術上更可行、經濟上更合理，工程的社會效益和經濟效益得以充分發揮。

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10.3969/j.issn.1008-1305.2014.03.007

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1008-1305（2014）03-0022-03

宗同娟（1965年-），女，高級工程師。