蕪湖縣城關防洪墻安全評價指標的研究與應用

代世軍,蔡靜靜

(1.安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院,安徽 合肥 230088;2.安徽省建筑工程質量監督檢測站,安徽 合肥 230088；3.合肥市經濟技術職業學院,安徽 合肥 230031)

1 工程概況

蕪湖縣城關防洪墻工程始建于1992年,為鋼筋混凝土懸臂式結構,1996年竣工。防洪墻依江而建,堤內為城區,城北段首尾為龔崗階地,中部為河湖灘地。自麒麟閘～愛民村全長1700m。設計防洪水位13.44m(吳淞系, 本次檢測中各處高程均引測自沿河路ⅡBM水-23高程點,高程為12.600m,下同),保證水位14.60 m,現狀墻頂高程15.071～15.349m,墻高3～5m,墻體一般厚度0.4m。該工程自竣工以來,先后經歷了1996年、1998年和1999年三次大洪水的沖擊。其中,1999年洪水使城北路段(城北水泥制品廠)長約200m的防洪墻基腳滲水、管涌,導致墻體傾斜拉裂現象,該段墻體已于2000年在其外側又新建一道防洪墻(樁號1+290～1+487)。

2 工程質量評價

2.1 防洪墻外觀質量

利用量測、外觀描述、拍照以及局部打開檢查等方法對防洪墻、伸縮縫等外觀質量進行普查。通過超聲法并結合局部鉆芯對裂縫深度進行了檢測。通過檢測防洪墻伸縮縫除局部存在缺陷外整體外觀較好,無止水橡皮錯位、拉裂及混凝土脫落、鋼筋外露銹蝕現象,但墻身局部段存在貫穿性裂縫,尤其1+290～1+370墻段內產生的橫向貫穿整個防洪墻墻體的裂縫,嚴重影響結構安全。

2.2 鋼筋混凝土

(1)混凝土強度：利用回彈法測出的強度推定值結合鉆芯法測出的芯樣強度值進行修正得出混凝土現齡期的抗壓強度。

(2)鋼筋配置、混凝土碳化和鋼筋保護層測試與評估。通過檢測防洪墻混凝土強度、鋼筋保護層和間距均能達到要求,只有局部存在碳化深度過大,接近鋼筋的保護層厚度,鋼筋失去混凝土的堿性保護,但不影響結構安全。

2.3 護岸工程

利用量測、外觀描述以及局部打開檢查等方法對防洪墻護岸工程外觀質量進行普查。通過現場檢查,護岸工程整體完整性較好,無護岸塌陷、反濾層掏空等嚴重現象,僅1+050位置處干砌石護坡存在凹陷、破損現象,通過整修可恢復原狀,不影響工程安全。

3 防洪墻地基評價

通過現場地質勘探得知,蕪湖縣城關防洪墻地基無軟弱結構面或軟弱夾層,地基灌漿處理質量良好,無滲漏穩定問題,有局部存在高壓縮性土并引起了不均勻沉降,但采取一定措施能處理即可使防洪墻繼續安全運行。

4 防洪墻墻頂高程安全復核評價

依據蕪湖縣建設委員會提供的該段防洪墻的特征水位為：警戒洪水位12.60m,設計洪水位13.44m,保證洪水位為14.60m；本次安全復核以此作為標準進行分析和評價。

防洪墻現狀墻頂高程為15.071～15.349m,滿足設計洪水位13.44m的防洪要求,不滿足保證水位14.60m的防洪要求。

5 防洪墻穩定性評價

(1)防洪墻在1+198～1+220.2段因墻體在1+212.3～1+220.2段產生不均勻變形使墻基下沉、墻體傾斜。削弱了該段防洪墻的抗滲能力。

(2)在1+290～1+487墻段內墻體上存在豎向裂縫,尤其在1+308～1+370墻段內經檢測裂縫大多已貫穿整個墻體橫截面。這些裂縫將對墻體的擋水安全產生影響,當墻體擋水后,水流通過裂縫下滲直接沖刷地基土,影響地基的抗滲安全性。

(3)除上述墻段外,其余各段防洪墻墻基的抗滲穩定性均滿足要求。

(4)防洪墻沿線臨水堤坡在設計洪水位13.44m驟降至6.971m工況時,堤坡的抗滑穩定安全系數k=1.99～2.99,滿足現行規范的要求,堤坡的整體抗滑穩定性安全。

(5)防洪墻沿線臨水堤坡在保證洪水位14.60m驟降至6.971m工況時,堤坡的抗滑穩定安全系數k=1.98～2.99,滿足現行規范的要求,堤坡的整體抗滑穩定性安全。

(6)防洪墻在上游無水條件下,其抗滑穩定性安全系數kc=1.18～3.59,抗傾覆穩定性安全系數k0=7.20～43.11,均滿足現行規范的要求,其抗滑穩定性和抗傾覆穩定性是安全的。

(7)防洪墻上游達到設計洪水位條件下,其抗滑穩定性安全系數kc=3.01～18.30,抗傾覆穩定性安全系數k0=1.96～2.86,均滿足現行規范的要求,其抗滑穩定性和抗傾覆穩定性是安全的。

(8)防洪墻上游達到保證洪水位條件下,其抗滑穩定性安全系數kc=1.17～2.11,抗傾覆穩定性安全系數k0=1.74～2.20,均滿足現行規范的要求,其抗滑穩定性和抗傾覆穩定性是安全的。

綜上所述,防洪墻抗滲穩定、堤坡整體穩定、抗滑、抗傾覆穩定安全系數均高于現行規范的要求。

6 防洪墻基礎底板強度和墻身強度復核驗算

(2)在現行工況下基礎底板的實際配筋均大于理論配筋,故各個代表性斷面的基礎底板的強度滿足要求。

(3)在現行工況下,防洪墻的各個代表性斷面墻身的強度均滿足要求。

(4)由于1+290～1+370墻段存在貫穿橫斷面的結構裂縫,將對防洪墻的整體安全性產生影響。

7 金屬結構安全評價

(1)檢測9座閘口,閘墩普遍存在起砂露石現象,2#閘門槽導軌變形,需及時維修,除11#閘閘墩與防洪墻連接處存在拉開錯位現象外,其余連接處均較好。

(2)檢測3座啟閉機均能正常工作,1#啟閉機啟閉桿銹蝕較嚴重,3#啟閉機檢查井蓋板破損。

(3)閘墩抽檢3孔,現齡期混凝土推定強度為27.5MPa～44.0MPa,滿足設計強度C25要求。

綜上所述,金屬結構強度滿足要求,均能正常工作,但少數存在變形、破損、銹蝕等現象,存在影響防洪安全的隱患。

8 運行管理評價

防洪墻管理所基本能按各項規章制度操作執行,運行管理單位能開展正常日常養護維修以及監測預警工作,但安全監測設施不全,手段落后,設備老化,有待提高。

9 結語

通過檢測手段,對蕪湖縣城關防洪墻進行了較客觀、全面、系統的評價和分析。詳細分析因素指標層的情況,得出了較為準確的評價結果。通過城市防洪墻存在的問題歸納總結出影響防洪墻的安全評價因素,確定了安全評價主要指標：工程質量評價、防洪墻地基評價、墻頂高程評價、穩定安全評價、結構安全評價、金屬結構安全評價、防洪墻運行管理評價。