水閘安全鑒定應注意的問題

褚益清

（河北省子牙河河務管理處，河北衡水053000）

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水閘安全鑒定應注意的問題

褚益清

（河北省子牙河河務管理處，河北衡水053000）

摘要：以獻縣節制閘安全鑒定為例，分析了節制閘在鑒定過程中發現的問題及容易出現隱患的部位。討論了流域內其它水閘在鑒定過程中出現類似共性問題的可能性及應重點關注的一些問題，以確保水閘安全鑒定工作質量。關鍵詞：獻縣；節制閘；安全鑒定；流域內水閘

水閘是子牙河流域平原地區較為常見的水工建筑物，具有擋水和泄水雙重功能，在防洪、除澇、灌溉、航運等方面應用較為廣泛。目前流域內大部分水閘建于上世紀六七十年代，由于歷史原因，存在工程建設標準偏低，施工質量差等問題，加之長久運用，工程管理不到位等因素，造成水閘安全隱患嚴重。通過獻縣節制閘安全鑒定項目，探討流域內水閘安全鑒定中應注意的問題。

獻縣節制閘位于子牙河上，設計流量300m3/s，鑒于滹沱河北大堤為Ⅰ級堤防，節制閘主要建筑物級別按1級設計，次要建筑物級別為2級。自2000年節制閘進行應急加固處理后，根據《水閘安全鑒定管理辦法》規定，應進行全面檢測，鑒定節制閘類別，判定工程是否屬于病險水閘。

1　節制閘運行情況

獻縣節制閘自建成運行以來，建立了工程日常維護管理制度、工程安全操作制度、閘門啟閉規程等，保障了水閘的安全運行，發揮了各方面的效益。

“96.8”洪水時，閘前最高水位14.97m，最大過閘流量266m3/s，自2000年節制閘應急處理后，未遭遇洪水考驗。

2　工程現狀調查分析

2.1節制閘工程現狀調查分析

調查人員通過目測、使用鋼尺等工具對節制閘混凝土結構、金屬結構、機電設備等進行了檢查觀測，發現節制閘閘墩中下部布滿剝蝕坑，水位變化區防腐層剝落。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。下游左側混凝土砌塊海漫部分已架空。

節制閘閘門下部涂層部分脫落，布滿銹坑；下游面上下門節接縫處下部鋼板大多已銹損，部分已銹穿；下主輪銹蝕較重，部分主輪已銹死。啟閉機超折舊年限，陳舊老化，變速箱輕微漏油，行程開關全部失效，抱閘銹蝕較重。

通過對獻縣節制閘工程設施、金屬及機電設備狀態的初步觀察分析，并結合獻縣節制閘目前的運行管理情況，建議應盡快進行節制閘的安全檢測和復核計算。

2.2流域內水閘現狀調查時應注意的問題

現狀調查分析是在管理單位日常管理基礎上，對工程進行全面檢查。通過節制閘現狀調查，發現水閘工程隱患主要存在于混凝土結構、土石結構、機電設備、金屬結構設備等方面。

因子牙河流域平原區水文、氣象條件大體相似，流域內其它水閘在上述方面極有可能存在不同程度的隱患，因此在對流域內水閘進行現狀調查時，應對以上幾個方面加以關注，重點對混凝土碳化、剝離、露筋等情況、上下游護砌的完好性、閘門的銹蝕程度、機電設備運行狀況等進行細致觀測。

特別是中小水閘日常管理較薄弱，平時對一些輔助設備維護不到位，調查時還要考慮到電氣設備與觀測設備等方面是否存在問題。

工程現狀調查結束后，根據調查結果，應提出水閘下一步應進行的安全檢測項目。

3　現場安全檢測

3.1節制閘現場安全檢測

根據獻縣節制閘現狀調查發現的主要問題并結合工程實際情況，對節制閘有代表性的部位進行了重點檢測，包括建筑物外觀檢查、酚酞試劑法檢測混凝土碳化深度、回彈法檢測混凝土抗壓強度、鉆芯法檢測混凝土抗壓強度、鉆芯法檢測混凝土天然密度、金屬閘門銹蝕檢測。

檢測結果如下：

節制閘閘墩混凝土平均碳化深度15.5mm，機架橋柱平均碳化深度28.3mm，機架橋T梁平均碳化深度17.5mm。

按鉆芯法檢測，節制閘機架橋排架柱混凝土平均天然密度2.41g/cm3，強度推定值為18.1MPa。按回彈法檢測，節制閘閘墩混凝土強度推定值為21.2～23.7MPa，機架橋柱混凝土強度推定值為19.5～23.2MPa，機架橋T梁混凝土強度推定值為23.0～26.6MPa。

節制閘閘門總體平均銹蝕量1.84mm，平均銹蝕速率0.042mm/a。節制閘啟閉機超折舊年限，陳舊老化，行程開關全部失效，抱閘銹蝕較重，電機電流不平衡度超出正常范圍。

3.2流域內水閘安全檢測時應注意的問題

安全檢測是水閘安全鑒定過程中重要的環節，也是工程進行維修加固的必要依據。獻縣節制閘安全檢測中，開展了外觀檢測、混凝土碳化深度檢測、利用回彈法和鉆芯法檢測了混凝土的抗壓強度值、進行了閘門銹蝕檢測等項目，得到了詳細的測試數據。

經過幾十年運行，流域內水閘混凝土結構碳化、剝蝕現象較為常見，是混凝土破壞的主要形式之一，應根據水閘的規模大小，選擇適量的樣本進行混凝土碳化深度及強度值檢測。

混凝土強度檢測時，最好同時使用回彈法與鉆芯法，兩種方法可以互相參考校核，從而更加準確的測定混凝土強度值。

目前流域內河流中的水質較差，對水閘金屬結構的損害不容輕視，檢測時，可以采集水樣化驗分析水質情況，以便更加準確的找出金屬結構銹蝕的原因。

流域內大部分水閘機電設備及配套電氣設備大部分超期服役，根據節制閘的檢測數據，推斷水閘的機電設備及電氣設備存在嚴重隱患，因此進行現場檢測時要特別留意。

除參考節制閘進行上述項目檢測外，還應根據工程實際情況進行地基土基本性質檢測、防滲及消能設施的完整性與有效性檢測，觀測設施的有效性檢測，重點是測壓管、繞滲管等設備的有效性檢測。

4　工程復核計算

4.1節制閘復核計算

根據現狀調查及安全檢測，確定了節制閘進行過流能力、消能防沖、閘室穩定、閘室結構、排架結構、機架橋結構、工作閘門復核計算。

（1）過流能力復核。

根據《子牙河系防洪規劃報告》中獻縣泛區及子牙新河規劃，節制閘泄量采用堰流計算公式，經計算，校核洪水位18.0m時，節制閘最大泄量為716.21m3/s，滿足節制閘相機泄量300m3/s的要求。

（2）消能防沖復核。

采用《水閘設計規范》SL265-2001附錄B中的相關公式計算消力池深度、長度、底板厚度及海漫長度。經計算，節制閘的消力池深度、長度、底板厚度及海漫長度均滿足消能防沖要求。

（3）閘室穩定復核。

利用《水閘設計規范》（SL265-2001）中的相關公式對基底應力、閘室抗滑穩定、滲流穩定進行了復核。

復核結果表明，在各計算工況下，節制閘的閘室基底應力滿足地基承載力的要求，基底應力不均勻系數滿足規范要求；閘室抗滑穩定安全系數均大于1.0，抗滑穩定系數滿足規范要求；閘基水平段及出口段水力坡降均小于允許坡降，閘基滲流能夠滿足安全運用要求。

（4）閘室結構復核。

閘室結構復核進行了閘底板結構復核及閘墩結構復核，節制閘閘室結構采用倒π字型，即在中孔中間分縫，將三孔閘底板和閘墩分成二塊整體，按半無限大的彈性地基梁計算；閘墩結構復核時，計算閘墩底面正應力將閘墩作為固接于閘底板的懸臂梁，按材料力學偏心受壓構件計算其接觸正應力。

門槽應力驗算時，在門槽處截取下游段閘墩為脫離體進行計算。經計算，各種工況條件下閘底板下層實際配筋裂縫寬度均小于允許最大裂縫寬度，閘底板結構滿足規范要求；墩底縱向正應力、門槽應力均滿足要求。

（5）排架結構復核。

考慮在三孔閘門同時開啟和閘門全開，地震兩種工況條件下對各排架進行橫向（順水流方向）及縱向（垂直水流方向）計算。經計算，地震工況下2號排架立柱加固段、3號排架立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。

（6）機架橋結構復核。

經計算機架橋主梁最大彎矩配筋面積為4390mm2，由《獻縣樞紐施工圖》知主梁實際配筋面積為4241mm2，機架橋主梁計算配筋面積雖大于實際配筋面積，但低于5%，故主梁結構基本滿足承載力要求。

（7）工作閘門復核。

節制閘閘門復核計算面板蝕余厚度、主梁蝕余厚度、及邊梁蝕余厚度是否滿足強度及剛度等相關要求。節制閘上節門面板蝕余厚度滿足要求，但已到允許臨界值；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，最大剪應力及撓度滿足要求。邊梁強度及剛度滿足要求。

4.2流域內水閘復核計算時應注意的問題

節制閘復核計算是以前期的工程現狀調查分析及安全檢測內容為基礎，依照現行的《水閘設計規范》（SL265-2001）及《子牙河流域防洪規劃報告》對工程安全狀況進行分析判斷，為工程后期的安全評價提供數據支持。

流域內的水閘進行復核計算時，一定要參考《子牙河流域防洪規劃報告》，以規劃報告中的數據為依據進行相關復核。除參考節制閘復核項目外，還要根據水閘的實際情況進行混凝土結構強度和變形復核、抗震性能復核等。現就水閘過流能力復核、滲流復核、閘室結構復核等方面應注意的問題簡要說明。

過流能力復核時應注意正確理解過閘水位差的問題，過流能力復核主要依據閘上下游水位差，計算閘孔過流量，并與水閘原設計流量進行對比，以判定水閘過流能力是否滿足要求。

有時安全鑒定報告是復核過閘水位差，若水位差超過0.3m，則認為不滿足《水閘設計規劃》中的要求，認定水閘過流能力不足。

但在實際中，若鑒定時出現過閘水位差大于0.3m，但不影響上游堤防安全，則不能簡單的認為水閘過流能力不足。過流能力復核時，應根據水閘的不同型式選擇不同的流量計算公式。

進行滲流穩定復核時，復核計算方法的選擇。閘基滲徑長度指鋪蓋、垂直防滲體或齒墻等結構、閘室底板與地基接觸線的長度之和。在早期水閘設計中，根據閘基有無垂直防滲體采用萊茵法或勃萊法計算閘基滲徑。后來出現了阻力系數法、改進阻力系數法，其精度有顯著的提高。改進阻力系數法滲流區劃分較多，在進、出口段附近水頭損失修正方面考慮的比較多，因此，在進行滲流穩定復核時不宜再采用萊茵法或勃萊法，而應采用改進阻力系數法進行滲流穩定復核。

進行閘室結構復核時，應區分閘底板結構及閘墩結構，選擇相應的計算模型，以真實反映復核結果。部分中小水閘的閘門是鋼筋混凝土結構，進行閘門復核時，還要參照混凝土結構復核的內容綜合考慮。

5　節制閘安全鑒定

節制閘在經過現狀調查分析、現場安全檢測、相關項目復核計算的基礎上，充分分析數據的可靠性與合理性，提出工程存在的主要問題，經分析節制閘運用指標達不到設計要求，部分結構損壞嚴重，需進行除險加固，判定節制閘屬三類閘。

6　結語

子牙河流域內水文、氣象等條件相似，水閘建設的時間大體為同一時期。通過獻縣節制閘安全鑒定過程中檢測出來的問題，找出流域內其它水閘可能存在的共性問題，分析容易出現隱患的部位結構，在安全鑒定過程中重點予以關注，確保水閘安全鑒定的質量。

中圖分類號：TV66

文獻標識碼：B

文章編號：1008-1305（2016）01-0012-03

DOI：10.3969 /j.issn.1008-1305.2016.01.004

收稿日期：2014-09-30

作者簡介：褚益清（1984年—），女，工程師。