影響三四類水閘判定的關鍵因素及對策

李娜 汪自力 郭博文 常芳芳

摘 要：針對三類、四類水閘判定中人為因素較大，直接影響除險加固效果等問題，分析了影響三、四類閘劃分的關鍵技術、經濟、政策等因素，主要包括鋼筋銹蝕、土石接合部隱患、結構使用壽命、引水能力、應急處置預案編制、技術經濟比選及政策導向等。提出了修改完善現行水閘安全評價導則、盡快出臺水閘降等報廢利用技術標準、加強病險水閘非工程措施管理、適時修訂水閘安全鑒定管理辦法及建立病險水閘除險加固經費正常投入機制等具體建議。

關鍵詞：水閘;安全評價;除險加固

中圖分類號：TV66;TV698 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.10.023

引用格式：李娜，汪自力，郭博文，等.影響三四類水閘判定的關鍵因素及對策[J].人民黃河，2021，43（10）：119-122.

Abstract：Aiming at the issues that the factitious of the dangerous sluices has a large human impact directly on the danger-reinforcement effect， the key technology， economics， and policies affecting the division of the dangerous sluices were analyzed. The effects of corrosion in reinforcement， hidden danger of earth rock combination， longevity， diversion capacity， preparation of an emergency response plan， technical and economic comparison and policy guidance were mainly considered. Then， some suggestions were proposed， such as revising and perfecting the current guidelines for sluice safety evaluation，issuing technical standards for abandoned use of sluice as soon as possible， strengthening the management of non engineering measures of dangerous sluice， timely revising the management method of sluice safety appraisal， and establishing the normal investment mechanism of funds for danger removal and reinforcement of dangerous sluices.

Key words： sluice; safety evaluation; reinforcement

水閘是防洪保安全、水資源調控、蓄水灌溉的重要公共基礎設施。我國大部分水閘建于20世紀80年代以前，受當時經濟社會和技術條件的限制，普遍存在防洪標準和建設標準偏低、配套設備落后等“先天不足”問題[1-2]。隨著使用年限的增加，水閘結構及設備老化等諸多安全隱患不斷顯現。此外，為滿足經濟社會發展的需要，隨意增設的交通等功能加重了水閘工程病險。

水閘安全評價、判定水閘病險狀況依據的主要規范為《水閘安全評價導則》（SL 214—2015）[3]（以下簡稱《導則》），該導則明確三類險閘需除險加固，四類險閘需降低標準運用或報廢重建。受技術水平、投資政策等方面因素影響，對病險水閘處理方式的不同致使在對三類閘與四類閘的判別上存在較大的人為因素，給后續的除險加固工作帶來了一系列問題[4]。這些問題在已開展的病險水閘安全鑒定和病險水閘除險加固中均已有所體現，如將本該拆除重建的四類閘誤定為三類閘，導致病險處理不徹底、工程維護成本高、運行安全風險大等，甚至需要二次加固，造成投資浪費，且影響工程效益發揮;而將本可通過局部修復加固即可除險的三類閘誤定為四類閘，除大幅增大投資、造成浪費外，局部重建還可能導致因新舊接合部位處理不到位而造成新的安全隱患。筆者圍繞制約評價結論的關鍵技術、經濟和政策問題分析了影響三、四類閘判定的主要因素，并提出現行《導則》及相關管理辦法的修改完善建議。建議盡快出臺水閘降等報廢利用技術標準、加強病險水閘非工程措施管理及建立病險水閘除險加固經費正常投入機制，在三類、四類閘分類概念中不再涉及拆除重建等具體處理措施。

1 關鍵技術制約

1.1 隱蔽部位病險檢測與評價

水閘安全評價工作主要包括現狀調查、安全檢測、安全復核和安全評價，其中：現狀調查是最基礎的工作，明確工程安全問題、隱患和疑點，提出需進一步檢測和復核的內容與要求;安全檢測為安全復核提供重點復核部位及與計算有關的荷載和參數，現場檢測工作的深度直接影響后續安全復核結果及安全類別評定;安全復核是根據水閘現場的檢測結果和復核計算的內容要求，對水閘的防洪標準、滲流安全、結構安全、抗震安全、金屬結構安全和機電設備安全等進行復核;安全評價在現狀調查、安全檢測和安全復核的基礎上進行。水閘安全類別根據工程質量安全復核結果綜合判定。但在具體評價工作中，隱蔽部位缺陷難以精準檢測，加上現有復核計算方法對缺陷也難以模擬，致使現場檢測與安全復核未能緊密結合，安全評價結果并未真實反映工程的病險情況。

（1）鋼筋銹蝕檢測及其對構件承載力的影響。鋼筋銹蝕對鋼筋和混凝土的影響主要有3個方面：鋼筋材料力學性能退化，鋼筋與混凝土間的黏結滑移性能改變，產生銹脹作用。這幾個方面共同作用，會降低水閘鋼筋混凝土結構的承載能力和耐久性，嚴重影響水閘建筑物的安全穩定運行。鋼筋銹脹力的存在使得混凝土產生裂縫，甚至導致混凝土保護層剝落，使構件截面有效面積減小，更重要的是使鋼筋與混凝土間黏結性能退化;同時鋼筋銹損，其截面面積減小，延性降低，力學性能退化，使構件受到不同程度的損傷、承載力下降。因此，安全評價工作應重視混凝土內部鋼筋銹蝕的檢測及其對構件承載力的折減，并應根據水閘混凝土梁式構件、偏心受壓構件及墻板構件不同部位的受力特點，彌補目前水閘結構承載力復核計算中未考慮鋼筋銹蝕影響的不足，建立考慮鋼筋銹蝕情況下裂縫間距、裂縫寬度及承載力的現行規范修正公式，使安全評價結果真實反映工程病險狀態。

（2）隱蔽部位病險檢測。水閘隱蔽及關鍵部位主要是指水閘與土堤接合部、止水等。穿堤涵閘與堤防土石接合部歷來是堤防防洪的薄弱環節，常發生接觸沖刷滲透破壞而引起堤閘險情，止水破壞、滲水、上游高水位等也加劇了這一破壞進程，且這種破壞初始過程大都隱于工程內部，險情一旦發生，可能會迅速導致工程破壞，難以補救，具有隱蔽性、突發性和災難性，素有“一處涵閘一處險工”之說[5]。而止水根據其布設位置主要作用為延長滲徑、防止土體流失等，止水失效將對閘基滲流和側向繞滲穩定性及結構安全造成影響，嚴重威脅水閘工程的安全運行。滲流破壞和止水失效之間會相互影響，形成惡性循環。目前許多水閘存在側壁滲水、底板脫空、止水老化等病險問題。但現行《導則》對水閘土石接合部、止水等部位的檢測內容及檢測方法未作出具體要求。鑒于工程的隱蔽性及受現有檢測、探測手段的限制，土石接合部的隱患排查及止水檢測工作大多靠人工探視，較易出現漏查、漏報的情況，對其病險程度檢測得不深入、不徹底影響安全復核的針對性及水閘三、四類的判定，也關乎后續除險加固工作的針對性開展。

因此，安全評價工作應對土石接合部的填土質量、缺陷、滲流穩定性以及止水的有效性進行檢測和復核評價。對于土石接合部安全評價重點應為出現脫空、開裂、滲漏的接合部位，止水安全評價重點應為出現滲水及老化部位。其中：土石接合部缺陷檢測應視現場檢查情況進行，檢測方法可采用物探方法，即探地雷達法、聚束電法、超聲CT法等;止水必要時可進行硬度、拉伸強度、橡膠與金屬的黏合等檢測。

1.2 結構壽命預測

根據工程類別和等別，現行規程規范對水利水電工程的合理使用年限進行了相應規定。但隨著水閘服役年限的增長，混凝土結構會遭受不同程度的侵蝕損傷，鋼筋銹蝕、碳化、凍融及海水環境下氯離子侵蝕等病害均會影響水閘結構的使用壽命，致使結構性能衰退，實際服役壽命低于設計使用年限。然而，在水閘安全評價工作中，往往忽視了病害對混凝土結構壽命的影響，未進行水閘結構各階段的服役壽命預測。安全類別判定應在運行環境及混凝土結構缺陷實測數據基礎上，對水閘剩余使用壽命進行評估，考慮結構尚可安全運行的年限，再綜合考慮采取報廢或采取加固措施的必要性，以增加類別判定的科學性和合理性。

1.3 引水能力不足處理

在實際安全評價工作中，《導則》將過流能力復核歸屬于防洪標準，但引水能力因缺乏評判標準，故目前仍參照過流能力評價執行。筆者統計了黃河流域已進行過安全評價的112座水閘相關資料[6]，發現防洪標準不滿足現行規范的主要原因是水閘引水能力不足，評價時僅對其引水流量進行了復核，大多未明確是否可通過工程措施進行處理而直接定為四類閘。但實際上，引水能力不足大多是外部引水條件變化造成的，就黃河下游水閘來說，引黃涵閘引水能力變化的主要原因有[7-8]：一是渠道淤積嚴重;二是河勢變化，造成引水口門脫離主流;三是河床下切，同流量條件下大河水位下降;四是灌區渠道與引黃涵閘引水能力不匹配。對黃河下游91處引黃涵閘引水現狀分析可知：由渠道淤積影響引水的涵閘占59.34%，由河勢變化影響引水的涵閘占14.29%。這些引水能力不足問題并未對水閘自身安全造成影響，工程自身也并不存在影響其安全運行的重大病險或隱患，若據此將水閘安全類別定為四類未免顯得“量刑過重”。《導則》類別的劃分標準更偏重于水閘自身安全性評價，忽略了水閘自身功能發揮，對于引水能力不足的水閘，應對其引水能力的變化原因進行具體分析，并提出提高引水能力的具體對策和建議，分析結論應明確能否通過工程措施解決其問題[9]。

1.4 應急預案編制

根據《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管[2008]214號）的相關要求：水閘主管部門及管理單位對鑒定為三、四類的水閘應采取除險加固、降低標準運用或報廢等相應處理措施，在此之前必須制定保閘安全應急措施，并限制運用，確保工程安全。《導則》對此要求更加嚴格，增加了二類閘應急措施的要求。因自身存在諸多問題的病險水閘在運行和管理過程中存在很大的安全風險，故在對病險水閘采取相應處理措施之前，如何解決其正常功能發揮與安全之間的矛盾，如何確保工程安全運用，如何對其進行安全管理，如何有效控制風險等一系列問題應被高度關注并亟待解決。

但目前尚缺乏相應的技術標準，此項工作并未深入有效開展，未編制實質性的應急管理預案。造成這一問題的原因主要有：一是經費問題，很多病險水閘并未采取或落實應急管理措施，工程管護不到位，導致工程帶病運行增加了風險;二是目前應急處置預案編制尚無相應的技術標準，管理單位對此心有余悸，擔心追責，又反過來影響三、四類閘的判定。實際上，險閘在除險加固前的安全控制措施不僅可使工程充分發揮余熱，而且可兼顧工程安全運行。例如黃河下游白馬泉引黃涵閘因消能防沖、洞身段結構承載力及抗震能力均不滿足現行規范要求而被評定為四類閘[10]，該閘也喪失了引水能力，但為解決下游供水及拆除重建費用問題，最終在原閘上鋪設引水管道引水，在風險可控范圍內對險閘控制運用，用較低費用既解決了四類閘降低標準運用問題，又保證了險閘的安全運用及效益發揮，且施工便捷。

2 技術經濟比選

目前，人們普遍認為三類閘要采取相應的除險加固措施，四類閘大多要拆除重建，因此在三、四類閘判定時，也大多考慮除險加固措施實施的影響。但三、四類閘與具體的除險加固措施在概念上并不完全對應，四類閘不一定要拆除重建。當三、四類閘難以界定時，應根據水閘重要性及特點、加固改建的可能性及經濟性等多因素綜合考慮判定。

現行《導則》對安全類別的劃分考慮了運行指標、病險程度、恢復措施等，但未考慮恢復運行指標及除險加固措施的技術經濟性。雖然《水閘設計規范》（SL 265—2016）[11]中明確水閘加固設計方案應經技術經濟比較確定，但強調更多的是在加固設計階段對加固方案的多方案比選，且未明確經濟比選具體內容。而筆者所述技術經濟比選的目的是在考慮水閘可修復性基礎上根據水閘主要病險問題對其加固與重建措施進行初判，從而更科學合理地判定三、四類險閘及節約資金。在加固和拆除重建方案均能保證水閘的安全時，應從經濟方面著手：對于擬定為三類的水閘，在判定前應對其除險加固成本、運行管理成本進行估算;對于擬定為四類的水閘，應研究其拆除成本、拆除措施對環境的影響等，分析各方案的合理性和可行性。此外，還應考慮使用壽命、加固前后的風險、新老工程接合部隱患處理措施、是否具有文化價值等因素。例如，鑒于滯洪區的改變，豆腐窩分洪閘不再承擔分滯洪任務而導致分洪功能喪失，在除險加固必要性及技術經濟比選基礎上，最終采用原閘保留、閘前復堤加固方案，原閘作為河道防洪安全的第二道防線。該方案不僅節約了投資，而且保護了已形成的良好的水環境，原有砌石工程和閘室可作為文物見證治黃史。由此看來，對各加固方案與重建方案的技術經濟比較是很有必要的。

3 政策法規導向

由《導則》條文說明可知：對不符合流域規劃控制要求的水閘，不管安全分級如何，均為四類閘政策導向影響較大。在水閘安全評價工作中發現，常因規劃改變而使得待報廢水閘仍具有較高利用價值，包括工程價值、文化價值、生態價值等，例如上述豆腐窩分洪閘。此外，因水閘降等報廢缺乏相應技術標準而難以執行，某些管理單位為保證水閘供水功能的不間斷發揮，即使水閘本身為四類閘也有意將其劃分為三類閘，直接影響最終安全類別的判定。三、四類閘判定受國家投資偏好影響，部分水閘管理單位為盡可能多地爭取國家資金，對可三類可四類的水閘建議定為四類閘拆除重建。另外，受地方政府資金配套能力、到位情況影響也很大。應盡快修改《導則》，并從投資計劃、配套資金管理等方面完善相關管理辦法。

4 結論與建議

（1）修改完善水閘安全評價導則相關內容。《導則》規范了水閘安全評價工作，但隨著水閘除險加固工作的全面開展，暴露出安全評價深度不足、類別評定不合理、后續管護措施跟不上等問題。而安全評價、初步設計、除險加固的具體實施及工程安全管理等工作環環相扣，安全評價工作的準確性直接影響了后續工作的有效開展。建議盡快對《導則》進行修改完善，增加引水條件能力分析具體內容，增加水閘與土堤及地基土石接合部、止水設施等隱蔽部位的安全評價內容及分級標準，對三類和四類水閘的劃分重點增加恢復設計指標功能的經濟性評價、除險加固措施的技術經濟指標、結構壽命預測等判別標準，增加技術經濟比選的主要內容，并提出病險水閘除險加固前應急預案的編制要求等。

（2）盡快出臺水閘降等報廢技術標準。目前，各地有很多面臨降等使用或報廢的水閘，然而水閘的降等與報廢，須經過論證、審批等程序后方可實施，但相應規程規范、技術標準和善后處理程序、經費等方面的管理辦法尚未出臺，使管理單位在控制運用時無章可循，持觀望態度，即使有些已在控制運用，但名不正、言不順且不能降等使用。水閘該降等而實際按照原設計等級運用、該報廢而仍在降等或按原設計等級運用，均增加了安全運行風險。建議盡快制定出臺水閘降等報廢技術標準，并頒布可實際操作的規定或辦法。

（3）加強病險水閘非工程措施管理。對于未采取除險加固措施的病險水閘，除險加固前應制定保閘安全運行應急措施，加強日常檢查與觀測（監測），加強工程安全管理，并盡快上報該閘的除險加固規劃設計，以降低病險閘的安全運行風險。

（4）考慮目前水閘鑒定經費和時間的限制，建議適時修訂《水閘安全鑒定管理辦法》，在三類、四類閘分類概念中不再涉及拆除重建等具體處理措施，或不再區分三、四類閘。對判定為病險水閘的處置，具體采取何種除險加固措施（如局部修復、整體拆除重建、降等報廢再利用），改為初步設計階段在綜合考慮技術經濟性、生態環境保護、工程文化傳承等因素后確定。

（5）建立病險水閘除險加固經費正常投入機制，避免集中進行除險加固，以保證安全評價與除險加固工作的科學性和有效性。

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【責任編輯 張華巖】