關于病險水閘水工結構安全評價分析

王娟

摘? ? 要：根據SL 214—2015《水閘安全評價導則》和《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管【2008】214號）要求，水閘首次安全鑒定應在竣工驗收后5年內進行，以后應每隔10年進行1次全面安全鑒定。運行中遭遇超標準洪水、強烈地震、增水高度超過校核潮位的風暴潮、工程發生重大事故后，應及時進行安全檢查，如出現影響安全的異常現象的，應及時進行安全鑒定[1]。本文主要以南周莊閘為例對該閘進行簡單的安全評價分析。

關鍵詞：病險水閘;安全檢測;復核計算

1? 引言

南周莊閘自建成后一直沒有進行過安全鑒定，在運行過程中出現了許多問題，已影響到水閘正常運行，為使工程安全運行，發揮其應有作用，應及時對該病險水閘進行安全評價分析。

經現場檢測，南周莊閘混凝土建筑物質量評定為B級，局部存在缺陷。

安全評價主要重點復核水閘的防洪標準（閘頂高程、水閘過流能力）、滲流安全、結構安全（閘室抗滑穩定、閘室地基應力、主要結構配筋等）、抗震安全等。

2? 工程概況

南周莊閘位于薊州區侯家營鄉南周莊村西，泃河左堤上，主要功能為汛期防洪、排澇，非汛期引水灌溉。壓力涵洞式結構，3孔，閘門尺寸為2.5m×2.5m，底板高程5.0m，設計流量150m3/s，校核流量180m3/s。

南周莊閘1956年春動工，1957年春竣工，歷時1年，參加民工1200人。1958年至1964年，以及上世紀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，而且止水設于閘門上游側，導致工程運行期間，漏水嚴重，不能正常使用。此外，啟閉機排架修建于1957年，原設計承載力標準較低，鋼閘門啟閉時排架有明顯震動搖晃，鑒于南周莊閘存在的諸多問題，該閘于2015年進行更新改造。

3? 工程現狀及主要問題

3.1? 上下游左右岸護底、護坡

2015年更新改造工程中對原漿砌塊石護底、護坡局部翻修。通過現場目測、照像、簡單量測等方式對結構外觀質量進行檢查發現，本工程現狀漿砌石護坡局部出現開裂現象，勾縫砂漿剝落，縫中長滿雜草。

3.2? 閘墩及門槽

2015年更新改造工程中配合金結鑿除重建閘門槽、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。通過現場目測、照像、簡單量測等方式對混凝土結構外觀質量進行檢查，混凝土結構無明顯缺陷。

3.3? 水閘涵洞及底板

2015年更新改造工程中對閘室、穿堤涵洞等結構進行了缺陷處理。通過現場目測、照像、簡單量測等方式對混凝土結構外觀質量進行檢查，發現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翼墻及鋪蓋混凝土進行了缺陷處理。通過現場目測、照像、簡單量測等方式對混凝土結構外觀質量進行檢查，發現右岸翼墻下部防腐涂層大面積脫落。

4? 安全檢測分析與質量評價

混凝土質量檢測項目主要包括：

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

通過現場檢測得出以下結論：

通過混凝土建筑物質量安全鑒定檢測，按照SL 214—2015《水閘安全評價導則》中的相關要求，對南周莊閘混凝土建筑物質量進行評價，評價等級為B級。根據檢測結論，應對南周莊閘相關缺陷部位進行維修，以確保工程的安全良好運行。

5? 水閘安全復核分析

5.1? 防洪標準復核

（1）洪水標準復核。根據河道兩岸堤防保護范圍、保護對象及區域防洪標準，按照SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》、GB 50286—2013《堤防工程設計規范》及防洪規劃總體安排。南周莊閘設計流量為150m3/s，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級[2]。南周莊閘是泃河左堤上的穿堤建筑物，根據防護區范圍的重要程度，泃河堤防級別為3級，南周莊閘屬于泃河左岸穿堤建筑物，因此確定穿堤涵洞、閘室級別為3級，其余建筑物級別為4級[3]。

按20年一遇洪水標準設計，流量150m3/s，閘上水位11.6m，閘下水位11.3m;擋水時最高水位11.6m，下游無水。

（2）閘頂和閘門頂高程復核。計算最大閘頂高程為12.35m，原設計閘頂高程及堤頂高程為12.5m，高程滿足規范要求。

（3）過流能力復核。南周莊閘設計過流量150m3/s，閘上設計水位11.6m，閘下設計水位11.3m，上下游水位差取0.3m。經計算，在設計洪水工況下，泄流量滿足要求。

（4）防洪標準復核分級。通過計算得出，洪水標準滿足現行規范及近期規劃要求，在該洪水標準下，水閘的閘頂超高及過流能力均滿足規范要求，防洪標準復核評級為A級。

5.2? 滲流安全

（1）計算方法。本次滲流計算按《水閘設計規范》附錄C推薦公式，采用改進阻力系數法計算[4]。

（2）計算工況。最高擋水工況：閘上水位11.6m，閘下無水。

（3）計算結果與分析。經計算，在最高擋水工況下，該閘水平滲流坡降計算值為0.17，出口滲流坡降計算值為0.38。查閱相關地勘資料，根據SL 265—2016《水閘設計規范》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，水閘運行正常，滲流安全評定為A級。

5.3? 結構安全及抗震安全

（1）閘室穩定復核計算。根據設計工況、校核工況及地震工況分別對應的水位資料及荷載組合分別進行計算，各工況下抗滑穩定安全系均滿足規范要求，基底應力及不均勻系數均滿足規范要求。因此，閘室穩定安全評級為A級，抗震安全評級為A級。

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

（3）結構配筋復核。根據收集到的原閘竣工圖資料，對閘墩配筋進行計算，配筋計算采用《水工鋼筋混凝土結構設計規范》相關公式進行計算[5]。根據配筋計算結果，該閘主要結構配筋滿足現行規范要求。結構安全復核綜合評定為A級。

（4）結構安全復核分級。由計算結果來看，各項計算結果均滿足規范要求，水閘運行正常，各單項評價指標均為A級，故水閘結構安全復核綜合評定為A級。

6? 水閘安全管理評價

本工程管理范圍明確，技術人員滿足管理要求，運行管理現委托薊州區代為管理。安全管理制度完備，水閘控制運用計劃滿足相關標準要求。建筑物及設備均按時維護，能安全運行，管理設施較完善。

7? 結語

經現場檢測及復核計算，南周莊閘部分指標未達到設計標準，鑒于南周莊閘的重要性，為保證工程安全，應對存在問題的部位進行維修，從而消除安全隱患，同時在非汛期充分發揮工程應有的效益，為當地經濟發展創造條件。

參考文獻：

[1] SL 214—2015.水閘安全評價導則[S].

[2] SL 252—2017.水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].

[3] GB 50286—2013.堤防工程設計規范[S].

[4] SL 265—2016.水閘設計規范[S].

[5] SL 191-—2008.水工鋼筋混凝土結構設計規范[S].